CN117578671A - 一种充逆一体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种充逆一体装置,包括箱体、充电座和安装于箱体内的电源管理***;其中,充电座具有若干组,每一组具有不同的电池仓,电池仓用于置入对应类型的电池;箱体的侧面具有供充电座插接的插槽,箱体内对应于插槽的位置设置有第一连接端子,电池仓内具有与第一连接端子适配的第二连接端子,当电池位于电池仓内时,电池的端口与第二连接端子接触,当充电座位于插槽内时,第一连接端子与第二连接端子接触;箱体的侧面还设置有电源开关、供电接口和充电接口,供电接口、充电接口、电源开关和第二连接端子均与电源管理***电连接。本发明能够满足对不同移动用电设备的电池模块进行充电,同时还能够将电池模块的电能提供给其它设备使用。

Description

一种充逆一体装置
技术领域
本发明涉及电源技术,特别地,涉及一种充逆一体装置。
背景技术
对于一些电池可更换的移动用电设备,其电池耗尽后,需要将电池模块***到专用的充电装置上进行充电,而对于不同的移动用电设备,则需要分别携带充电装置,极为不便。
发明内容
有鉴于此,本发明目的是提供一种充逆一体装置,其能够满足对不同移动用电设备的电池模块进行充电,同时还能够将电池模块的电能提供给其它设备使用。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:
一种充逆一体装置,包括箱体、充电座和安装于箱体内的电源管理***;其中,
所述充电座具有若干组,每一组具有不同的电池仓,所述电池仓用于置入对应类型的电池;
所述箱体的侧面具有供充电座插接的插槽,所述箱体内对应于插槽的位置设置有第一连接端子,所述电池仓内具有与第一连接端子适配的第二连接端子,当电池位于电池仓内时,电池的端口与第二连接端子接触,当充电座位于插槽内时,所述第一连接端子与第二连接端子接触;
所述箱体的侧面还设置有电源开关、供电接口和充电接口,所述供电接口、充电接口、电源开关和第一连接端子均与电源管理***电连接;所述电源管理***被配置为用于控制充电接口输入的交流电压为电池充电,以及将电池的输出电压转换为供电电压至所述供电接口。
优选地,所述电源管理***包括:
充电模块,与所述充电接口电连接,用于将充电接口输入的电压转换为充电电压以为电池充电;
供电模块,与所述供电接口和第一连接端子电连接,用于将电池的输出电压转换为供电电压至所述供电接口;
控制模块,用于控制所述充电模块和供电模块工作。
优选地,所述充电模块包括ac-dc转换电路、充电电流检测电路和充电电流控制电路;其中,
所述ac-dc转换电路的输入端电连接于充电接口,输出端电连接于第一连接端子,所述ac-dc转换电路用于将充电接口输入的交流电压转换为直流电压为电池充电;
所述充电电流检测电路电连接于控制模块、ac-dc转换电路的输出端,用于检测充电电流并将电流检测值传输至控制模块;
所述充电电流控制电路电连接于控制模块、ac-dc转换电路的输出端,所述控制模块被配置为根据电流检测值输出相应的电流控制信号,所述充电电流控制电路被配置为根据电流控制信号控制ac-dc转换电路的输出端的输出电流。
优选地,所述供电模块包括:
USB供电单元,其包括USB-C接口、USB-A接口、输出控制电路和充电主控芯片,所述降压电路主控芯片集成有同步降压变换器;
交流供电单元,其包括逆变电路,所述逆变电路用于将电池的输出电压逆变为交流电至所述供电接口。
优选地,所述供电模块还包括充电检测电路和供电开关电路,所述供电开关电路具有多组,包括开关控制单元和若干耦接于第一连接端子与逆变电路之间的可控开关;所述充电检测电路电连接于ac-dc转换电路的输出端,用于检测ac-dc转换电路是否工作并输出充电检测信号;所述可控开关的控制端与开关控制单元的输出端电连接,所述开关控制单元的输入端与控制模块电连接;所述控制模块被配置为在接收到代表ac-dc转换电路处于工作状态的充电检测信号时,通过开关控制单元控制所述可控开关关闭。
优选地,所述逆变电路包括:
pwm发生电路,用于输出pwm控制信号;
前级调制电路,具有由若干开关管构成的第一逆变桥,所述开关管的控制端输入所述pwm控制信号;所述前级调制电路的输入端电连接于第一连接端子;
主变压器,其一次侧耦接于前级调制电路的输出端;
后级整流稳压电路,其输入端电连接于主变压器的二次侧,用于将二次侧的输出电压整流为直流电压;
后级调制电路,具有由若干mos管构成的第二逆变桥,所述后级调制电路的输入端电连接于后级整流稳压电路的输出端,用于将所述直流电压转换为220V交流电压;
mos管驱动电路,其输入端与控制模块电连接,输出端与mos管的控制端电连接,所述mos管驱动电路被配置为基于控制模块输出的控制信号驱动若干mos管工作。
优选地,还包括电能计量模块,所述电能计量模块电连接于控制模块、供电模块的输出端,用于检测供电的电量。
本发明技术效果主要体现在以下方面:
1、充电座具有多组,每一组对应一种移动用电设备,只需要将对应的充电座安装到插槽内,即可对相应的电池模块充电;
2、具备移动电源功能,可以提供usb快充、220V交流电供电功能。
附图说明
图1为实施例中充逆一体装置的整体结构图;
图2为实施例中电源管理***的模块原理图;
图3-4为实施例中充电模块的电路图;
图5-12为实施例中供电模块的电路图;
图13为实施例中电量计量模块的电路图。
附图标记:1、箱体;2、充电座;11、ac-dc转换电路;12、充电开关电路;13、第一连接端子;14、充电电流控制电路;15、充电电流检测电路;21、供电开关电路;211、供电检测电路;22、前级调制电路;23、母线电压反馈电路;24、后级整流稳压电路;25、后级调制电路;26、mos管驱动电路;27、充电检测电路;28、USB供电单元;281、输出控制电路;3、电能计量模块。
具体实施方式
以下结合附图,对本发明的具体实施方式作进一步详述,以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
参照图1,本实施例提供了一种充逆一体装置,包括箱体1、充电座2和安装于箱体1内的电源管理***。
充电座2具有若干组,每一组具有不同的电池仓,电池仓用于置入对应类型的电池;箱体1的侧面具有供充电座2插接的插槽,箱体1内对应于插槽的位置设置有第一连接端子13,电池仓内具有与第一连接端子13适配的第二连接端子,当电池位于电池仓内时,电池的端口与第二连接端子接触,当充电座2位于插槽内时,第一连接端子13与第二连接端子接触。箱体1的侧面还设置有电源开关、供电接口和充电接口,供电接口、充电接口、电源开关和第一连接端子均与电源管理***电连接;电源管理***被配置为用于控制充电接口输入的交流电压为电池充电,以及将电池的输出电压转换为供电电压至供电接口。
下面,本实施例将对电源管理***的电路结构进行详细说明。
参照图2,上述的电源管理***包括充电模块、供电模块、控制模块和电量计量模块。控制模块采用MCU芯片,其型号为PT32L076X_LQFP。
参照图3-4,充电模块包括ac-dc转换电路11、充电电流检测电路15和充电电流控制电路14。其中,ac-dc转换电路11的输入端电连接于充电接口,充电接口一般通过有线插头接入220V市电,ac-dc转换电路11的输出端电连接于第一连接端子13,ac-dc转换电路11采用反激式开关电源的结构原理,将充电接口输入的220V市电转换为直流电压VOUT为电池充电。
充电电流检测电路15电连接于控制模块、ac-dc转换电路11的输出端,用于检测充电电流并将电流检测值传输至控制模块;
充电电流控制电路14电连接于控制模块、ac-dc转换电路11的输出端,电流检测控制模块被配置为根据电流检测值输出相应的电流控制信号,充电电流控制电路14被配置为根据电流控制信号控制ac-dc转换电路11的输出端的输出电流。具体地,充电电流控制电路14包括调节单元和比较器电路,调节单元由电阻R2、R6、R11、R15、R18、R28,电容C3、C9,以及三端稳压器IC1构成,比较器电路由运放U4A、电阻R24、R35、R50、R53,二极管D2,电容C15、C16构成,电流检测值Iin-ADC作为比较器电路的一路输入信号;由降压芯片U5集成的稳压电路输出5V直流电压,一方面供给其它电路使用,一方面输入至比较电路的另一路作为基准电压,电阻R35的一端与控制模块电连接以输入电流控制信号Iin_PWM,进而,控制模块通过电流控制信号Iin_PWM控制的值来调节比较器电路的基准电压,从而控制比较器电路的输出电压的高低值,从而改变ac-dc转换电路11的输出端流经调节单元的电流大小,最终对电池的充电电流进行调节。
供电模块包括充电检测电路27、若干供电开关电路21、若干USB供电单元28和交流供电单元。
参照图4-6,供电开关电路21开关控制单元和若干并联的可控开关(Q8-Q14),若干可控开关(Q8-Q14)两两串联后再并联以构成开关电路,并耦接于第一连接端子13与逆变电路的输入端之间,可控开关(Q8-Q14)的控制端由开关管Q17构成的开关控制单元控制,该开关控制单元中的开关管Q17的控制端则与控制模块电连接。充电检测电路27电连接于ac-dc转换电路11的输出端,用于检测ac-dc转换电路11是否工作并输出充电检测信号DisCharge_DET,控制模块被配置为在接收到代表ac-dc转换电路11处于工作状态的充电检测信号时,向开关管管Q17的控制端输出DisCharge_GATE1信号,以间接控制可控开关Q8-Q14关闭,此时电池不再对外放电。本实施例中,由于电池具有多个,因此,上述的供电开关电路21也同样具有多组,每一组均以同样的方式连接到对应的第一连接端子13和逆变电路。另外,每个供电开关电路21还配置有供电检测电路211,用于检测对应电池的电压,控制模块通过信号ADC_GATE1驱动开关管Q15开启,再采集电阻R72上端的电压作为电池的电压信号P1+_ADC输入至控制模块,控制模块以此计算电池的电量。值得说明的是,在供电时,控制模块逐一地控制单个电池放电,待电量不足时,再继续控制下一电池放电,直至全部电池放电完毕。
参照图8,USB供电单元28包括USB-C接口、USB-A接口、输出控制电路281和充电主控芯片,降压电路主控芯片集成有同步降压变换器。充电主控芯片的型号为SW3516。其能够提供35w快充功能。
交流供电单元包括逆变电路,逆变电路用于将电池的输出电压逆变为交流电至供电接口。
参照图,逆变电路包括pwm发生电路、前级调制电路22、主变压器、后级整流稳压电路24、后级调制电路25和mos管驱动电路26。
参照图9,pwm发生电路用于输出pwm控制信号。
参照图10-12,前级调制电路22具有由若干开关管构成的第一逆变桥,开关管的控制端输入pwm控制信号,前级调制电路22的输入端电连接于第一连接端子13,进而将电池的输出电压逆变为交流电压。
主变压器的一次侧耦接于前级调制电路22的输出端,二次则电连接于后级整流稳压电路24的输入端。
后级整流稳压电路24集成有整流桥,用于将二次侧的输出电压整流为直流电压,该直流电压可作为整个电源装置其它电路模块的供电电压。
后级调制电路25具有由若干mos管构成的第二逆变桥,后级调制电路25的输入端电连接于后级整流稳压电路24的输出端,用于将直流电压转换为220V交流电压,该220V交流电压通过供电接口输出。mos管驱动电路26的输入端与控制模块电连接,输出端与mos管的控制端电连接,mos管驱动电路26被配置为基于控制模块输出的控制信号驱动若干mos管工作。
参照图13,电能计量模块3电连接于控制模块、供电模块的输出端,用于检测供电的电量,其通过采集逆变生成的交流电压AC_L1,并经过中间降压处理后,由计量芯片hlw8032芯片计算电量,生成信号AC_NP输入控制模块。
当然,以上只是本发明的典型实例,除此之外,本发明还可以有其它多种具体实施方式,凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种充逆一体装置,其特征是,包括箱体(1)、充电座(2)和安装于箱体(1)内的电源管理***;其中,
所述充电座(2)具有若干组,每一组具有不同型号的电池仓,所述电池仓用于置入对应型号的电池;
所述箱体(1)的侧面具有若干供充电座(2)一对一地插接的插槽,所述箱体(1)内对应于插槽的位置设置有若干第一连接端子(13),所述电池仓内具有与第一连接端子(13)适配的第二连接端子,当电池位于电池仓内时,电池的端口与第二连接端子接触,当充电座(2)位于插槽内时,所述第一连接端子(13)与第二连接端子接触;
所述箱体(1)的侧面还设置有电源开关、供电接口和充电接口,所述供电接口、充电接口、电源开关和第一连接端子均与电源管理***电连接;所述电源管理***被配置为用于控制充电接口输入的交流电压为电池充电,以及将电池的输出电压转换为供电电压至所述供电接口。
2.根据权利要求1所述的一种充逆一体装置,其特征是,所述电源管理***包括:
充电模块,与所述充电接口电连接,用于将充电接口输入的电压转换为充电电压以为电池充电;
供电模块,与所述供电接口和第一连接端子(13)电连接,用于将电池的输出电压转换为供电电压至所述供电接口;
控制模块,用于根据充电接口和供电接口的接入状态控制所述充电模块和供电模块工作。
3.根据权利要求2所述的一种充逆一体装置,其特征是,所述充电模块包括ac-dc转换电路(11)、充电电流检测电路(15)和充电电流控制电路(14);其中,
所述ac-dc转换电路(11)的输入端电连接于充电接口,输出端电连接于第一连接端子(13),所述ac-dc转换电路(11)用于将充电接口输入的交流电压转换为直流电压为电池充电;
所述充电电流检测电路(15)电连接于控制模块、ac-dc转换电路(11)的输出端,用于检测充电电流并将电流检测值传输至控制模块;
所述充电电流控制电路(14)电连接于控制模块、ac-dc转换电路(11)的输出端,所述控制模块被配置为根据电流检测值输出相应的电流控制信号,所述充电电流控制电路(14)被配置为根据电流控制信号控制ac-dc转换电路(11)的输出端的输出电流。
4.根据权利要求3所述的一种充逆一体装置,其特征是,所述供电模块包括:
USB供电单元(28),其包括USB-C接口、USB-A接口、输出控制电路(281)和充电主控芯片,所述降压电路主控芯片集成有同步降压变换器;
交流供电单元,其包括逆变电路,所述逆变电路用于将电池的输出电压逆变为交流电至所述供电接口。
5.根据权利要求4所述的一种充逆一体装置,其特征是,所述供电模块还包括充电检测电路(27)和供电开关电路(21),所述供电开关电路(21)具有多组,包括开关控制单元和若干耦接于第一连接端子(13)与逆变电路之间的可控开关;所述充电检测电路(27)电连接于ac-dc转换电路(11)的输出端,用于检测ac-dc转换电路(11)是否工作并输出充电检测信号;所述可控开关的控制端与开关控制单元的输出端电连接,所述开关控制单元的输入端与控制模块电连接;所述控制模块被配置为在接收到代表ac-dc转换电路(11)处于工作状态的充电检测信号时,通过开关控制单元控制所述可控开关关闭。
6.根据权利要求4或5所述的一种充逆一体装置,其特征是,所述逆变电路包括:
pwm发生电路,用于输出pwm控制信号;
前级调制电路(22),具有由若干开关管构成的第一逆变桥,所述开关管的控制端输入所述pwm控制信号;所述前级调制电路(22)的输入端电连接于第一连接端子(13);
主变压器,其一次侧耦接于前级调制电路(22)的输出端;
后级整流稳压电路(24),其输入端电连接于主变压器的二次侧,用于将二次侧的输出电压整流为直流电压;
后级调制电路(25),具有由若干mos管构成的第二逆变桥,所述后级调制电路(25)的输入端电连接于后级整流稳压电路(24)的输出端,用于将所述直流电压转换为220V交流电压;
mos管驱动电路(26),其输入端与控制模块电连接,输出端与mos管的控制端电连接,所述mos管驱动电路(26)被配置为基于控制模块输出的控制信号驱动若干mos管工作所述箱体内还安装有若干温度传感器,用于检测。
7.根据权利要求1所述的一种充逆一体装置,其特征是,还包括电能计量模块,所述电能计量模块电连接于控制模块、供电模块的输出端,用于检测供电的电量。
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