CN112311050A

CN112311050A - 一种充电装置及其控制方法

Info

Publication number: CN112311050A
Application number: CN202011107770.8A
Authority: CN
Inventors: 朱艳强; 庄宪; 李志远
Original assignee: Globe Jiangsu Co Ltd
Current assignee: Globe Jiangsu Co Ltd
Priority date: 2020-10-16
Filing date: 2020-10-16
Publication date: 2021-02-02

Abstract

本发明提供了一种充电装置及其控制方法，所述充电装置包括：变压单元、第一充电单元、第二充电单元、切换单元以及控制单元；第一充电元包括用以与电池包的第一电芯组连接的第一端子组、位于第一端子组两侧的第一开关和第二开关；第二充电单元包括用以与电池包的第二电芯组连接的第二端子组、位于第二端子组一侧的第三开关；切换单元包括第一切换开关，第一切换开关的一端连接至第一端子组的正极/负极，另一端连接至第二端子组的负极/正极；控制单元根据电池包的内部信息控制第一充电单元、第二充电单元串联或并联工作。相较于现有技术，本发明充电装置能够对电压不同的单压电池包、双压电池包进行充电，从而降低了用户的维护难度、使用成本。

Description

一种充电装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种能够为单压电池包、多压电池包进行充电的充电装置及其控制方法。

背景技术

图1所示为现有单压电池包10’的结构示意图。单压电池包10’包括一对导电端子11’、信号端子12’以及一个电芯组13’。所述电芯组13’是由若干电芯串联而成的电芯串。所述电芯组13’也可以是由多个电芯串并联而成。图2所示为现有双压电池包20’的结构示意图。双压电池包20’包括第一端子21’、第二端子22’、第三端子23’、第四端子24’、第一电芯组25’以及第二电芯组26’。当双压电池包20’输出低压时，第一端子21’与第二端子22’电性连接，第三端子23’与第四端子24’电性连接；当双压电池包20’输出高压时，第二端子22’与第四端子24’电性连接。

由于单压包、多压包的内部结构差异，现有的单压包充电器、多压包充电器不能混用。其次，不同厂家提供的多压包，其充电要求也不尽相同。有的多压包充电时，需要将多个电芯组并联后充电；有的多压包充电时，需要将多个电芯组串联后充电。如此使得用户需要为不同型号的电池包都配备相应的充电器，从而增加了用户的维护难度，推高了用户的使用成本。并且，当用户误用不匹配的充电器为电池包充电时，不仅会损害电池包，而且也会对充电器造成损害。

鉴于上述问题，有必要提供一种充电装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充电装置，该充电装置能够对电压不同的单压电池包、双压电池包进行充电，从而降低了用户的维护难度、使用成本，并且可以有效避免因用错充电器而致使充电器、电池包损坏的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种充电装置，用于对插接至所述充电装置的充电接口的单压电池包或多压电池包进行充电，包括：变压单元，所述变压单元与外界电源连接以获取电力，并将之转换为所需电压；第一充电单元，所述第一充电单元连接至所述变压单元，包括用以与电池包的第一电芯组连接的第一端子组、位于所述第一端子组两侧的第一开关和第二开关；第二充电单元，所述第二充电单元连接至所述变压单元，包括用以与电池包的第二电芯组连接的第二端子组、位于所述第二端子组一侧的第三开关；所述第一端子组、第二端子组形成所述充电接口或者所述充电接口的部分；切换单元，所述切换单元包括第一切换开关；所述第一切换开关的一端连接至所述第一端子组的正极/负极，另一端连接至所述第二端子组的负极/正极；以及控制单元，所述控制单元获取插接至充电接口的电池包的内部信息，并根据内部信息控制所述第一开关、第二开关、第三开关工作，以使得所述第一充电单元、第二充电单元串联或并联工作。

作为本发明的进一步改进，所述第一充电单元、第二充电单元中的至少一个设置有二极管，以限制电流的流向。

作为本发明的进一步改进，所述二极管位于所述第一端子组或第二端子组背离负极的一侧。

作为本发明的进一步改进，所述第一开关、第二开关、第三开关为电磁继电器或者MOS管或者绝缘栅双极型晶体管。

作为本发明的进一步改进，所述变压单元的两侧设置有干路；所述干路的一端连接至所述变压单元，另一端连接至所述第一充电单元、第二充电单元；所述干路上设置第六开关。

作为本发明的进一步改进，所述充电装置还包括第三充电单元；所述第三充电单元连接至所述变压单元，包括用以与电池包的第三电芯组连接的第三端子组、位于所述第三端子组一侧的第五开关；所述第二充电单元还设置有位于所述第二端子组背离所述第三开关一侧的第四开关；所述切换单元还包括第二切换开关；所述第二切换开关的一端连接至所述第二端子组的正极/负极，另一端连接至所述第三端子组的负极/正极。

作为本发明的进一步改进，所述控制单元与电池包进行通信以获取电池包的额定充电电压信息，并控制所述变压单元的输出电压为额定充电电压。

作为本发明的进一步改进，所述变压单元的两侧设置有干路；所述干路的一端连接至所述变压单元，另一端连接至所述第一充电单元、第二充电单元；所述干路设置有干路检流元件；所述控制单元与电池包进行通信以获取电池包的额定充电电流信息；当所述干路检流元件检测到的电流大于额定充电电流时，所述控制单元控制所述充电装置停止工作或限流。

本发明还提供了一种充电装置控制方法，包括如下步骤：S1：获取电池包的内部信息以判断电池包的类型；当电池包为单压电池包时，跳至步骤S2；当电池包为多压电池包时，跳至步骤S3；S2：控制第一充电单元或第二充电单元工作，以为电池包充电；S3：控制第一充电单元、第二充电单元同时工作，以为电池包充电。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1还包括如下步骤：S11：获取电池包的额定充电电压信息，并控制所述变压单元的输出电压为额定充电电压；S12：获取电池包的类型信息；当电池包为单压电池包时，跳至步骤S2；当电池包为多压电池包时，跳至步骤S3。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3还包括如下步骤：S31：获取电池包的电芯组数以及充电要求；当充电要求为串联时，跳至步骤S32；当充电需求为并联时，跳至步骤S33；S32：控制所述切换单元、第一开关、第二开关、第三开关工作，以使得所述第一充电单元、第二充电单元串联工作；S33：控制所述切换单元、第一开关、第二开关、第三开关工作，以使得所述第一充电单元、第二充电单元并联工作。

作为本发明的进一步改进，所述充电装置控制方法还包括步骤S4：获取电池包的额定充电电流信息，并检测所述充电装置的充电电流；当充电电流大于额定充电电流时，控制所述充电装置停止工作或者限流。

本发明的有益效果是：本发明充电装置能够对电压不同的单压电池包、双压电池包进行充电，从而降低了用户的维护难度、使用成本，并且可以有效避免因用错充电器而致使充电器、电池包损坏的问题。

附图说明

图1是现有单压电池包的结构示意图。

图2是现有多压电池包的结构示意图。

图3是本发明充电装置的结构示意图。

图4是本发明充电装置为单压电池包充电时的实际电路图。

图5是本发明充电装置为双压电池包进行串联充电时的实际电路图。

图6是本发明充电装置为双压电池包进行并联充电时的实际电路图。

图7是本发明第二实施例的充电装置结构示意图。

图8是本发明充电装置控制方法的流程图。

图9是步骤S1的流程图。

图10是步骤S3的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

请参阅图3所示，本发明揭示了一种充电装置100，用于对插接至所述充电装置100的充电接口的单压电池包或多压电池包进行充电。所述充电装置100包括变压单元10、第一充电单元20、第二充电单元30、切换单元40以及控制单元(未图示)。

请参阅图3所示，所述变压单元10用以与外界电源连接以获取电力，并将之转换为所需电压。所述变压单元10的两侧设置有干路11。所述干路11的一端连接至所述变压单元10，另一端连接至所述第一充电单元20、第二充电单元30。所述干路11上还设置有第六开关111，以通过所述第六开关111来控制所述变压单元10与所述第一充电单元20第二充电元30之间的通断。从而提高所述充电装置100的安全性能。

请参阅图3所示，所述第一充电单元20连接至所述干路11，包括用以与电池包的第一电芯组连接的第一端子组21、位于所述第一端子组21两侧的第一开关22、第二开关23以及隔离二极管24。所述第一开关22、隔离二极管24、第一端子组21、第二开关23依序连接至所述干路11。所述第一端子组21包括第一正极211以及第一负极212，所述隔离二极管24位于所述第一开关22和第一正极211之间，即：所述隔离二极管24位于所述第一端子组21背离负极的一侧。当然，在其它实施例中，所述隔离二极管24亦可以设置于所述第一端子组21背离正极的一侧。所述第二充电单元30连接至所述变压单元10，包括用以与电池包的第二电芯组连接的第二端子组31、位于所述第二端子组31一侧的第三开关32以及隔离二极管34。所述第三开关32、隔离二极管34以及第二端子组31依序连接至所述干路11。所述第二端子组31包括第二正极311以及第二负极312，所述隔离二极管34位于所述第三开关32和第二正极311之间，即：所述隔离二极管34位于所述第二端子组31背离负极的一侧。在本实施例中，所述第三开关32位于所述第二端子组31背离负极的一侧，但是在其它实施例中，所述第三开关32亦可以设置于所述第二端子组31背离正极的一侧。所述第一端子组21、第二端子组31共同组成所述充电装置100的充电接口或者充电接口的部分。所述隔离二极管24、隔离二极管34用以限制电流的流向，以防止在所述第一开关22、第二开关23、第三开关32、切换单元40在状态切换的过程中致使电池包短路，从而对电池包、开关、切换单元40造成损伤。所述第一开关22、第二开关23、第三开关32、第六开关111可以是磁继电器或者MOS管或者绝缘栅双极型晶体管。

请参阅图3所示，所述切换单元40包括第一切换开关41。所述第一切换开关41的一端连接至所述第一端子组21的第一负极212，另一端连接至所述第二端子组31的第一正极311。当然，在其它实施例中，还可以被设置为：所述第一切换开关41的一端连接至所述第一端子组21的第一正极211，另一端连接至所述第二端子组31的第一负极312。所述控制单元与电池包进行通信以获取插接至充电接口的电池包的内部信息，并根据内部信息控制所述第一开关22、第二开关23、第三开关32工作，以使得所述第一充电单元20、第二充电单元30串联或并联工作。所述内部信息包括电池包的类型信息、充电要求、额定充电电压信息、额定充电电流信息。类型信息用以表明该电池包是单压电池包、多压电池包等。充电要求用以表明该多压电池包需要将若干电芯组串联充电或者将若干电芯组并联充电。所述控制单元根据获取的额定充电电压信息控制所述变压单元10输出的电压为额定充电电压。

优选地，所述干路11还设置有干路检流元件(未图示)。当所述干路检流元件检测到的电流大于额定充电电流时，所述控制单元控制所述充电装置100停止工作或限流。进一步地，所述第一充电单元10还设置有第一检流元件，所述第二充电单元20还设置有第二检流元件。当所述第一检流元件或第二检流元件检测到的电流大于所述第一充电单元20或第二充电单元30允许通过的最大电流时，所述控制单元控制所述第一充电单元20或第二充电单元30停止工作或者限流。

当使用所述充电装置100时，首先将电池包***充电接口。所述控制单元与所述电池包进行通信获取电池包的内部信息。当检测到***的电池包为单压电池包时，所述控制单元控制所述变压单元10输出电池包的额定充电电压，然后再控制所述第六开关111、第一开关22、第二开关23闭合，控制所述第一切换开关41、第三开关32断开，使得所述第一充电单元20为所述电池包进行充电。此时，实际工作电路可简化为如图4所示。当检测到***的电池包为多压电池包时，若该电池包需要串联充电，则所述控制单元控制第六开关111、第一开关22、第一切换开关41闭合，第二开关23、第三开关32断开，使得所述第一充电单元20、第二充电单元30串联，此时实际工作电路如图5所示；若该电池包需要并联充电，则所述控制单元控制第六开关111、第一开关22、第二开关23、第三开关32闭合，第一切换开关41断开，使得所述第一充电单元20、第二充电单元30并联，此时实际工作电路如图6所示。

相较于现有技术，本发明充电装置100不仅能够对电压不同的单压电池包进行充电，而且可以对电压不同的多压电池包进行充电，并可以根据多压电池包的充电要求自动选择串联或并联充电模式，从而降低了用户的维护难度、使用成本，并且可以有效避免因错用充电器而致使充电器、电池包损坏的问题。

图7所示为另一实施例的充电装置200。所述充电装置200与所述充电装置100的结构大致相同，其不同之处在于：所述充电装置200还包括第三充电单元50。所述第三充电单元50连接至变压单元10，包括用以与电池包的第三电芯组连接的第三端子组51、位于所述第三端子组51一侧的第五开关52以及隔离二极管54。第二充电单元20还设置有位于第二端子组31背离第三开关32一侧的第四开关33。切换单元40还包括第二切换开关42。所述第二切换开关42的一端连接至第二端子组31的负极，另一端连接至第三端子组51的正极。当然，可以理解的是，在实际应用中，充电单元的数量可以依需而设。

请参阅图8所示，本发明还揭示了一种充电装置控制方法，包括如下步骤：

S1：获取电池包的内部信息以判断电池包的类型；当电池包为单压电池包时，跳至步骤S2；当电池包为多压电池包时，跳至步骤S3；

S2：控制第一充电单元20或第二充电单元30工作，以为电池包充电；

S3：控制第一充电单元20、第二充电单元30同时工作，以为电池包充电。

S4：获取电池包的额定充电电流信息，并检测所述充电装置100的充电电流；当充电电流大于额定充电电流时，控制所述充电装置100停止工作或者限流。

请参阅图9所示，优选地，所述步骤S1还包括如下步骤：

S11：获取电池包的额定充电电压信息，并控制所述变压单元10的输出电压为额定充电电压；

S12：获取电池包的类型信息；当电池包为单压电池包时，跳至步骤S2；当电池包为多压电池包时，跳至步骤S3。

请参阅图10所示，优选地，所述步骤S3还包括如下步骤：

S31：获取电池包的电芯组数以及充电要求；当充电要求为串联时，跳至步骤S32；当充电需求为并联时，跳至步骤S33；

S32：控制所述切换单元40、第一开关22、第二开关23、第三开关32工作，以使得所述第一充电单元20、第二充电单元30串联工作；

S33：控制所述切换单元40、第一开关22、第二开关23、第三开关32工作，以使得所述第一充电单元20、第二充电单元30并联工作。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种充电装置，用于对插接至所述充电装置的充电接口的单压电池包或多压电池包进行充电，其特征在于，包括：

变压单元，所述变压单元与外界电源连接以获取电力，并将之转换为所需电压；

第一充电单元，所述第一充电单元连接至所述变压单元，包括用以与电池包的第一电芯组连接的第一端子组、位于所述第一端子组两侧的第一开关和第二开关；

第二充电单元，所述第二充电单元连接至所述变压单元，包括用以与电池包的第二电芯组连接的第二端子组、位于所述第二端子组一侧的第三开关；所述第一端子组、第二端子组形成所述充电接口或者所述充电接口的部分；

切换单元，所述切换单元包括第一切换开关；所述第一切换开关的一端连接至所述第一端子组的正极/负极，另一端连接至所述第二端子组的负极/正极；以及

控制单元，所述控制单元获取插接至充电接口的电池包的内部信息，并根据内部信息控制所述第一开关、第二开关、第三开关工作，以使得所述第一充电单元、第二充电单元串联或并联工作。

2.如权利要求1所述的充电装置，其特征在于：所述第一充电单元、第二充电单元中的至少一个设置有二极管，以限制电流的流向。

3.如权利要求2所述的充电装置，其特征在于：所述二极管位于所述第一端子组或第二端子组背离负极的一侧。

4.如权利要求1所述的充电装置，其特征在于：所述第一开关、第二开关、第三开关为电磁继电器或者MOS管或者绝缘栅双极型晶体管。

5.如权利要求1所述的充电装置，其特征在于：所述变压单元的两侧设置有干路；所述干路的一端连接至所述变压单元，另一端连接至所述第一充电单元、第二充电单元；所述干路上设置第六开关。

6.如权利要求1所述的充电装置，其特征在于：所述充电装置还包括第三充电单元；所述第三充电单元连接至所述变压单元，包括用以与电池包的第三电芯组连接的第三端子组、位于所述第三端子组一侧的第五开关；所述第二充电单元还设置有位于所述第二端子组背离所述第三开关一侧的第四开关；所述切换单元还包括第二切换开关；所述第二切换开关的一端连接至所述第二端子组的正极/负极，另一端连接至所述第三端子组的负极/正极。

7.如权利要求1所述的充电装置，其特征在于：所述控制单元与电池包进行通信以获取电池包的额定充电电压信息，并控制所述变压单元的输出电压为额定充电电压。

8.如权利要求1所述的充电装置，其特征在于：所述变压单元的两侧设置有干路；所述干路的一端连接至所述变压单元，另一端连接至所述第一充电单元、第二充电单元；所述干路设置有干路检流元件；所述控制单元与电池包进行通信以获取电池包的额定充电电流信息；当所述干路检流元件检测到的电流大于额定充电电流时，所述控制单元控制所述充电装置停止工作或限流。

9.一种如权利要求1所述的充电装置控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S2：控制第一充电单元或第二充电单元工作，以为电池包充电；

S3：控制第一充电单元、第二充电单元同时工作，以为电池包充电。

10.如权利要求9所述的充电装置控制方法，其特征在于，所述步骤S1还包括如下步骤：

S11：获取电池包的额定充电电压信息，并控制所述变压单元的输出电压为额定充电电压；

11.如权利要求9所述的充电装置控制方法，其特征在于，所述步骤S3还包括如下步骤：

S32：控制所述切换单元、第一开关、第二开关、第三开关工作，以使得所述第一充电单元、第二充电单元串联工作；

S33：控制所述切换单元、第一开关、第二开关、第三开关工作，以使得所述第一充电单元、第二充电单元并联工作。

12.如权利要求9所述的充电装置控制方法，其特征在于，所述充电装置控制方法还包括步骤S4：获取电池包的额定充电电流信息，并检测所述充电装置的充电电流；当充电电流大于额定充电电流时，控制所述充电装置停止工作或者限流。