CN211089178U - 一种适用于大功率锂电池的充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于大功率锂电池的充电系统，充电系统配合锂电池设置，包括第一充电回路和第二充电回路；第一充电回路的输入端连接至外接电源，输出端连接至锂电池的输入端；第二充电回路的输入端连接至外接电源，输出端与第一充电回路配合设置；第一充电回路和第二充电回路与MCU配合设置。本实用新型通过两条充电回路，以辅助电源的形式为锂电池管理平台供电，锂电池在充电过程中无放电现象，锂电池损坏几率小；对线路进行监测，在充电过程中具有过压、欠压、过流保护功能，能准确监测上报充电器的功率、电压、电流等参数，错时上报故障代码；充电器输出连接端口在插拔过程中没有拉弧现象，提高充电器和电池连接接口使用寿命。

Description

一种适用于大功率锂电池的充电系统

技术领域

本实用新型涉及发电、变电或配电的技术领域，特别涉及一种适用于大功率锂电池的充电系统。

背景技术

目前，新能源汽车产销规模日益增大，我国更是全球领先，在政策支持下，新能源汽车行业格局正在形成，传统车企加速转型布局。在新能源汽车行业领域，公交电动化已经进行很多年，新能源客车的有效市场目前已经接近饱和，新能源汽车也在不断的推进中，而考虑到道路容量、使用效益，新能源摩托车具有很好的发展前景，特别是在公务车、警车等二轮车领域还是市场空白。在国家鼓励新能源交通工具发展的趋势下，摩托车新能源化将是未来摩托车行业技术革新的方向。

新能源摩托车配套的重点是充电器，这对于现有的新能源摩托车来说需要研发设计，特别是大功率（2000W）的新能源摩托车充电器，此功率的充电器介于电动二轮车充电器和车充充电器之间，现今市场上还是空白的。

随着未来锂电池行业的蓬勃发展，锂电池将广泛应用到人们的生产生活中。近几年随着锂电池行业的大量发展和国家政策的提倡扶持，锂电池因其具有高能量密度、寿命长、环境污染小等优点在物流运输行业受到极大的青睐；然而，锂电池始终存在着安全稳定性能差的缺点，在不规范充电使用的情况下，重则造成燃烧爆炸的危险，轻则缩短锂电池的使用寿命。随着电动自行车行业的国家标准化政策出台，锂电池将会进一步替代铅酸电池的市场地位，一套安全的充电系统势在必行。

实用新型内容

本实用新型解决了现有技术中，大功率的新能源摩托车充电器欠缺且无法兼顾锂电池的优势的问题，提供了一种优化结构的适用于大功率锂电池的充电系统，通过通信技术的应用，特别是为新能源摩托车设计了一款专用大功率的安全锂电池充电器。

本实用新型所采用的技术方案是，一种适用于大功率锂电池的充电系统，所述充电系统配合锂电池设置，所述充电系统包括第一充电回路和第二充电回路；所述第一充电回路的输入端连接至外接电源，输出端连接至锂电池的输入端；所述第二充电回路的输入端连接至外接电源，输出端与第一充电回路配合设置；所述第一充电回路和第二充电回路与MCU配合设置。

优选地，所述第一充电回路包括顺次设置的整流电路和电压转换单元，所述电压转换单元的输出端连接至锂电池的输入端，所述MCU与整流电路配合设置。

优选地，所述MCU通过调节单元连接至整流电路。

优选地，所述第二充电回路包括辅助电源，所述辅助电源的输出端分别与整流电路和电压转换单元连接。

优选地，所述辅助电源的输出端设有电压波形采样单元，所述电压波形采样单元连接至MCU。

优选地，所述辅助电源的输出端还连接至锂电池的管理平台。

优选地，所述第一充电回路的输出端和锂电池的输入端间通过连接枪线连接，所述连接枪线包括并置的电线、通信线和开关。

优选地，所述开关与MCU配合设置。

优选地，所述第一充电回路的输出端设有采样电路，所述采样电路与MCU配合设置。

优选地，所述采样电路包括电压采样电路、电流采样电路及与充电系统配合的温度采样探头。

本实用新型涉及一种优化结构的适用于大功率锂电池的充电系统，通过配合锂电池，并在充电系统中设置第一充电回路和第二充电回路，以第一充电回路的输入端连接外接电源、输出端向锂电池供电，以第二充电回路的输入端从外接电源处获得一定的电压并以辅助电源的形式、为第一充电回路的部分部件进行供电，保证其正常工作的同时不分割充电电压，以MCU分别控制第一充电回路和第二充电回路，保证了充电的正常、稳定进行。

本实用新型通过两条充电回路，以辅助电源的形式为锂电池管理平台 供电，解决了锂电池在充电过程中放电的现象，降低了锂电池损坏的机率。

本实用新型的有益效果在于：

（1）对线路进行监测，在充电过程中具有过压、欠压、过流保护功能，能准确监测上报充电器的功率、电压、电流等参数，具有错时上报故障代码功能；

（2）锂电池在充电过程中没有放电的现象，降低了锂电池损坏的机率；

（3）充电器输出连接端口在插拔过程中没有拉弧现象，提高了充电器和电池连接接口使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意框图；

图2为本实用新型中充电池和锂电池连接的结构示意图；

其中，箭头均表示控制进行的方向。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细描述，但本实用新型的保护范围并不限于此。

本实用新型涉及一种适用于大功率锂电池的充电系统，所述充电系统配合锂电池设置，所述充电系统包括第一充电回路和第二充电回路；所述第一充电回路的输入端连接至外接电源，输出端连接至锂电池的输入端；所述第二充电回路的输入端连接至外接电源，输出端与第一充电回路配合设置；所述第一充电回路和第二充电回路与MCU配合设置。

本实用新型中，充电系统配合锂电池使用，一般采用线束可插拔连接两者。

本实用新型中，充电系统中设置有第一充电回路和第二充电回路，以第一充电回路的输入端连接外接电源、输出端向锂电池供电，以第二充电回路的输入端从外接电源处获得一定的电压并以辅助电源的形式、为第一充电回路的部分部件进行供电，保证其正常工作的同时不分割充电电压，以MCU分别控制第一充电回路和第二充电回路，保证了充电的正常、稳定进行。

本实用新型不仅考虑了充电性能安全，也考虑了在长时间不规范使用的情况下影响锂电池使用寿命的问题，提高充电安全和使用寿命，降低二次购买成本。

所述第一充电回路包括顺次设置的整流电路和电压转换单元，所述电压转换单元的输出端连接至锂电池的输入端，所述MCU与整流电路配合设置。

所述MCU通过调节单元连接至整流电路。

本实用新型中，第一充电回路为充电器的主电路，其采用整流电路对220V的交流外接电源进行整流输入，得到410V的电压，通过电压转换单元，一般为DC/DC模块或电路，将电压转换至所需电压，一般为151V、12A，最后输入到锂电池的输入端。

本实用新型中，整流电路可以采用全桥电路，同时，对全桥电路整流后的电路通过调节单元进行谐振调节，一般情况下，采用PFC和LLC配合，输出1900W的功率，为36串45AH三元锂电池充电，且PF值为0.95、效率92%；此处给出一种实施例，LLC驱动芯片采用HR1000AGS，PFC采用UCC3818AD芯片，此处两个芯片为本领域常规技术，本领域技术人员可以依据需求自行设置。

本实用新型中，为了保证充电的安全性和准确性，利用MCU在充电之前先进行充电器型号和锂电池型号的握手通信，信号匹配后才能开始充电，解决了锂电池过充过放的安全问题；在实际应用中，MCU采用STM32F103C8T6，此芯片为本领域公知，本领域技术人员可以依据需求进行布线、实现功能。

所述第二充电回路包括辅助电源，所述辅助电源的输出端分别与整流电路和电压转换单元连接。

所述辅助电源的输出端设有电压波形采样单元，所述电压波形采样单元连接至MCU。

所述辅助电源的输出端还连接至锂电池的管理平台。

本实用新型中，在辅助电源的输出端设置电压波形采样单元，采集辅助电源的输出电压，其电压基数较小，使得检测精度相对更高，若其出现任何不符实际情况的电压，则进行主动切断，保证充电的安全性。

本实用新型中，需要解决的一大问题是现今市场上，大量的锂电池在不充电时，锂电池包里的保护电路等管理监控平台仍然需要从锂电池取电，但是充电时也是从电池取电，这样就产生了锂电池在充电的同时还在给管理监控平台供电，降低了充电效率，增加了充电时长，锂电池边充电边放电的过程也会对其电芯产生一定的损坏。

本实用新型中，基于此，在充电器里增设第二充电回路，确切地说，是一60W的供电模块，在第一充电回路对锂电池充电过程中，可以断开电池和其管理监控平台的供电通路，以第二充电回路为其管理平台供电，解决了锂电池在充电过程中放电的现象，降低了锂电池损坏的机率。

本实用新型中，此辅助电源可以分别给整流电路和电压转换单元充电或提供启动电压。

所述第一充电回路的输出端和锂电池的输入端间通过连接枪线连接，所述连接枪线包括并置的电线、通信线和开关。

所述开关与MCU配合设置。

本实用新型中，由于充电器不规范的设计或者人们不规范的插拔使用因拉弧导致金属头损坏，故市场上大多的充电器输出线接口和锂电池包充电接口的金属触头在长时间使用后都会有损坏的现象，基于此，将连接枪线设置为并置的电线、通信线和开关，增设了插拔瞬间的检测电路，在插拔过程完成之前断开充电放电回路，解决了锂电池在充电过程中突然拨掉因拉弧现象而导致充电金属接口损坏的问题，提高了充电器和电池连接接口使用寿命的问题。

本实用新型中，在拔开连接枪线时，需要先打开开关，开关的信号传至MCU处，MCU则主动断开第一充电回路，在插拔过程完成前断开了充放电回路，进而解决了锂电池在充电过程中突然拔掉后因为拉弧现象而导致的金属接口损坏的问题。

所述第一充电回路的输出端设有采样电路，所述采样电路与MCU配合设置。

所述采样电路包括电压采样电路、电流采样电路及与充电系统配合的温度采样探头。

本实用新型中，采样电路可以直接通过CAN通信监测采样，在充电过程中如果出现过压、欠压、过流的情况，则实时上报充电器的功率、电压和电流等参数，具有错时上报故障代码的功能。

本实用新型中，此处的CAN通信监测采样可以采用芯片直接完成，如TJA1050T，此为本领域公知，本领域技术人员可以依据需求将此芯片的输出端接入MCU的输入引脚，获得监测采样数值。

本实用新型中，MCU与锂电池的管理平台同时作业；管理平台向充电机发送电池充电总状态和电池充电需求报文，充电器收到后向管理平台发送充电状态，并接收电池充电需求报文、电池充电总状态，在充电没有结束或是没有收到管理平台的中止充电报文的情况下持续充电，直至双方都确定终止充电、互相收到报文后，充电结束。

本实用新型中，外接电源上电后，辅助电源首先开始工作，输出电压触发整流电路、电压转换单元和锂电池的管理平台，当整流电路的输出电压高于380V时，一般是410V时，电压转换单元开始正式工作，将电压转换为151V输出。

本实用新型中，MCU的选择可以依据本领域技术人员的需求自行设置，一般来说，其需要具备CAN通信脚、采样脚、输出电流和电压调节脚、输出驱动脚等。

本实用新型中，在正式充电的过程中，MCU开始计时，充电指示灯闪烁，输出继电器打开并输出MOS管导通，当到达总时间时或电流低于截止点时判断电池是否充满，当充满时，MCU控制充电指示灯常亮，输出驱动切断，电池可以拔出。

本实用新型中，同理，当充电的采样温度过高时，可以降低功率进行输出充电。

本实用新型通过配合锂电池，并在充电系统中设置第一充电回路和第二充电回路，以第一充电回路的输入端连接外接电源、输出端向锂电池供电，以第二充电回路的输入端从外接电源处获得一定的电压并以辅助电源的形式、为第一充电回路的部分部件进行供电，保证其正常工作的同时不分割充电电压，以MCU分别控制第一充电回路和第二充电回路，保证了充电的正常、稳定进行。

本实用新型通过两条充电回路，以辅助电源的形式为锂电池管理平台 供电，解决了锂电池在充电过程中放电的现象，降低了锂电池损坏的机率。

本实用新型的有益效果在于对线路进行监测，在充电过程中具有过压、欠压、过流保护功能，能准确监测上报充电器的功率、电压、电流等参数，具有错时上报故障代码功能；锂电池在充电过程中没有放电的现象，降低了锂电池损坏的机率；充电器输出连接端口在插拔过程中没有拉弧现象，提高了充电器和电池连接接口使用寿命。

Claims (10)

1.一种适用于大功率锂电池的充电系统，所述充电系统配合锂电池设置，其特征在于：所述充电系统包括第一充电回路和第二充电回路；所述第一充电回路的输入端连接至外接电源，输出端连接至锂电池的输入端；所述第二充电回路的输入端连接至外接电源，输出端与第一充电回路配合设置；所述第一充电回路和第二充电回路与MCU配合设置。

2.根据权利要求1所述的一种适用于大功率锂电池的充电系统，其特征在于：所述第一充电回路包括顺次设置的整流电路和电压转换单元，所述电压转换单元的输出端连接至锂电池的输入端，所述MCU与整流电路配合设置。

3.根据权利要求2所述的一种适用于大功率锂电池的充电系统，其特征在于：所述MCU通过调节单元连接至整流电路。

4.根据权利要求2所述的一种适用于大功率锂电池的充电系统，其特征在于：所述第二充电回路包括辅助电源，所述辅助电源的输出端分别与整流电路和电压转换单元连接。

5.根据权利要求4所述的一种适用于大功率锂电池的充电系统，其特征在于：所述辅助电源的输出端设有电压波形采样单元，所述电压波形采样单元连接至MCU。

6.根据权利要求4所述的一种适用于大功率锂电池的充电系统，其特征在于：所述辅助电源的输出端还连接至锂电池的管理平台。

7.根据权利要求1所述的一种适用于大功率锂电池的充电系统，其特征在于：所述第一充电回路的输出端和锂电池的输入端间通过连接枪线连接，所述连接枪线包括并置的电线、通信线和开关。

8.根据权利要求7所述的一种适用于大功率锂电池的充电系统，其特征在于：所述开关与MCU配合设置。

9.根据权利要求1所述的一种适用于大功率锂电池的充电系统，其特征在于：所述第一充电回路的输出端设有采样电路，所述采样电路与MCU配合设置。

10.根据权利要求9所述的一种适用于大功率锂电池的充电系统，其特征在于：所述采样电路包括电压采样电路、电流采样电路及与充电系统配合的温度采样探头。

Images