專利名稱：一種電動(dòng)汽車充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電池充電和管理技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車蓄電池組進(jìn)行充電管理的電動(dòng)汽車電池組的電動(dòng)汽車充電器。
背景技術(shù)：
電動(dòng)汽車的動(dòng)力電源一般采用把多個(gè)單體蓄電池串聯(lián)起來組成電池組，以達(dá)到給汽車電動(dòng)機(jī)提供直流高壓電源的目的。在對(duì)串聯(lián)連接的蓄電池組進(jìn)行充電時(shí)，由于電池組中各個(gè)單體電池的電化學(xué)特性存在差異，當(dāng)一些電池被充滿電時(shí)，另一些電池尚需繼續(xù)充電，這使得被充滿電的電池發(fā)生過充電現(xiàn)象，而那些長期充電不足的電池，容量下降，內(nèi)阻增加，尤其經(jīng)過多次的充放電周期以后，往往會(huì)出現(xiàn)個(gè)別電池發(fā)熱、鼓包，直至損壞，無法正常充放電的情況，為了解決上述問題，電動(dòng)汽車的電池組通常要配置電池管理裝置，對(duì)每塊單體電池進(jìn)行均衡充電，對(duì)整個(gè)充電過程進(jìn)行監(jiān)控，并通過通信線路，把各個(gè)單體電池的工作參數(shù)上傳到上位控制器，由上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行集中管理和處理，發(fā)出報(bào)警和控制信號(hào)?，F(xiàn)有的充電及管理裝置中一般都采用一個(gè)高壓充電器和一個(gè)電池充電管理器的分體式結(jié)構(gòu)，其中電池充電管理器在巡回采樣各個(gè)電池的電壓、溫度等參數(shù)的同時(shí)，既要控制均衡充電電路，又要將監(jiān)測(cè)到的系統(tǒng)參數(shù)發(fā)送到整車控制系統(tǒng)。在這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，由于采用了高壓串聯(lián)充電，為了避免過充損壞待充電電池，就必須在正常充電的同時(shí)對(duì)各個(gè)單體電池進(jìn)行均衡充電控制，導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，可靠性差，并由于均衡充電導(dǎo)致消耗電池的電能。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出了一種電路結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低， 功耗低，易于和整車控制系統(tǒng)匹配的電動(dòng)汽車電池組的充電器。本實(shí)用新型可以通過以下措施達(dá)到一種電動(dòng)汽車充電器，設(shè)有控制單元、充電模塊以及溫度傳感器，其特征在于控制單元經(jīng)串行通信接口分別與兩個(gè)以上彼此獨(dú)立的充電模塊相連接，控制單元經(jīng)串行通信接口分別與兩個(gè)以上溫度傳感器相連接，所述兩個(gè)以上充電模塊，與兩個(gè)以上溫度傳感器
--對(duì)應(yīng)。本實(shí)用新型中所述控制單元內(nèi)設(shè)有單片機(jī)、顯示模塊以及報(bào)警模塊，顯示模塊和報(bào)警模塊分別與單片機(jī)相連接，所述控制單元內(nèi)還設(shè)有用于與整車電路相連接的串行通信接口。本實(shí)用新型中所述充電模塊內(nèi)設(shè)有用于為各充電模塊供電的電源電路，其輸入取自各自對(duì)應(yīng)的電池的兩端，用于實(shí)現(xiàn)與控制單元數(shù)據(jù)交換并控制各個(gè)充電模塊工作狀態(tài)的單片機(jī)電路，用于檢測(cè)外部電源接入情況的電源檢測(cè)電路，用于標(biāo)記充電模塊地址的地址編碼電路，用于防止電路之間串?dāng)_的隔離電路，用于向待充電蓄電池充電的充電電路，以及用于采集待充電電池的電壓、電流信息的電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路。[0009]本實(shí)用新型中所述溫度傳感器，用于檢測(cè)分別與每組充電模塊相對(duì)應(yīng)的待充電電池組的溫度，并通過串行通訊總線，把采集到的電池溫度數(shù)據(jù)直接發(fā)送給控制單元。本實(shí)用新型中所述的兩個(gè)以上充電模塊，分別具有彼此不同的地址編碼，該地址編碼事先設(shè)定，對(duì)兩個(gè)以上充電模塊按順序進(jìn)行標(biāo)記。本實(shí)用新型在使用時(shí)，控制單元通過串行通信接口與整車控制系統(tǒng)相連接。當(dāng)汽車電源開關(guān)打開后，整車控制系統(tǒng)通過串行接口的插座給控制單元加電，控制單元工作，并通知與其相連接的各個(gè)充電模塊，使其處于監(jiān)視電池放電的工作模式。此時(shí)由于沒有插上交流充電電源，各充電模塊的充電電路不工作，而由各自充電模塊內(nèi)的單片機(jī)電路，將信號(hào)采集電路輸入的電池電壓，連同自己的地址編號(hào)，通過串行通訊總線報(bào)告給控制單元。控制單元通過串行通信接口，采集與其相連接的溫度傳感器，所述溫度傳感器與兩個(gè)以上充電模塊一一對(duì)應(yīng)，從而得到電池組里各個(gè)電池的溫度。控制單元把獲得的各個(gè)充電模塊的電壓參數(shù)、各個(gè)電池的溫度參數(shù)、以及來自整車控制系統(tǒng)的放電總電流和汽車轉(zhuǎn)速參數(shù)加以綜合，對(duì)電池當(dāng)前的放電狀態(tài)和各個(gè)電池能量狀態(tài)作出判斷，給整車控制系統(tǒng)發(fā)送電池管理信息，并驅(qū)動(dòng)顯示模塊輸出相關(guān)信息，必要時(shí)發(fā)出報(bào)警信息。當(dāng)汽車停止后，控制單元的電源被關(guān)掉，控制單元停止工作，這時(shí)，各個(gè)充電模塊中的電源檢測(cè)電路檢測(cè)到外部電源狀況，將使各自的模塊進(jìn)入功耗待機(jī)狀態(tài)，以便節(jié)約電池的能耗。當(dāng)汽車電源關(guān)閉的情況下， 如果插上交流充電電源，控制單元得電工作，各個(gè)充電模塊進(jìn)入充電工作模式。控制單元開始通過串行總線接口，巡回監(jiān)測(cè)電池組中各個(gè)單體電池的溫度，巡回監(jiān)測(cè)各個(gè)充電模塊的充電參數(shù)。在充電工作模式中，各個(gè)充電模塊通過各自的充電電路對(duì)與其相連接的待充電電池進(jìn)行充電，充電過程彼此獨(dú)立，信息的采集與監(jiān)測(cè)過程也彼此獨(dú)立，多組充電工作互不影響，因此無須進(jìn)行均衡控制。最先進(jìn)入浮沖的充電模塊，其單片機(jī)電路進(jìn)入低功耗待機(jī)方式，并將此次充電電壓，充電電流，充電時(shí)間，充電狀態(tài)等參數(shù)，連同自己的地址編號(hào)，通過串行通訊總線送入控制單元。控制單元根據(jù)這些參數(shù)，對(duì)電池充電過程和各個(gè)電池狀態(tài)作出判斷，即時(shí)顯示或報(bào)警。此外，在汽車總電源打開以后，還要給整車控制系統(tǒng)發(fā)送電池管理信息，驅(qū)動(dòng)顯示模塊，必要時(shí)發(fā)出報(bào)警信息。例如在充電過程中，當(dāng)某個(gè)充電模塊檢測(cè)到異常的充電電壓或電流，或者如果某個(gè)充電模塊接收到控制單元通過串行總線發(fā)來的信息，通知其正在充電的單體電池的溫度超過了上限值，這個(gè)充電模塊將自行停止充電，退出充電方式，進(jìn)入低功耗待機(jī)方式，并將充電參數(shù)及充電狀態(tài)發(fā)送給控制單元，由控制單元對(duì)充電狀態(tài)進(jìn)行即時(shí)顯示及報(bào)警處理，控制單元也會(huì)把這些參數(shù)記錄下來，等汽車電源開關(guān)打開后，再一次進(jìn)行顯示及報(bào)警，并給整車控制系統(tǒng)發(fā)送電池管理信息。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)由于給各個(gè)單體電池分別充電， 互相隔離，安全工作，不需要均衡控制電路，簡化了電路結(jié)構(gòu)，再加上采用了低壓小功率充電，減少了充電電路中的高壓元件，系統(tǒng)的的可靠性大大提高；(2)充電器和電池管理器為一體化設(shè)計(jì)，且沒有均衡電路，節(jié)省了元件，減少了連線，降低了系統(tǒng)的總體成本；(3)當(dāng)控制單元電源開關(guān)關(guān)閉時(shí)，各個(gè)單體電池的單片機(jī)處于微功耗省電狀態(tài)，節(jié)省了電池電能的消耗；(4)電路簡單，成本低，采用標(biāo)準(zhǔn)的串行通訊接口交換信息，和整車控制系統(tǒng)的匹配容易實(shí)現(xiàn)，可以方便地作為車載充電器使用，便于推廣應(yīng)用和批量生產(chǎn)。


附圖I為本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖。[0015]附圖2是本實(shí)用新型中充電模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記控制單元I、充電模塊2、溫度傳感器3、單片機(jī)電路4、充電電路5、地址編碼接口電路6、電源電路7、電壓檢測(cè)電路8、電流檢測(cè)電路9、隔離電路10，電平轉(zhuǎn)換電路11，電源檢測(cè)電路12。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。附圖I給出本發(fā)明的一種實(shí)施狀態(tài)示意圖，在圖中以對(duì)由4個(gè)單體電池組成的電池組進(jìn)行充電為例，加以說明。在本實(shí)施例中，控制單元I和整車控制系統(tǒng)的通訊采用CAN總線接口，這樣有利于與各種電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)的匹配?？刂茊卧狪和各個(gè)充電模塊2之間的通信采用485總線接口，以達(dá)到降低成本的目的；控制單元I和每個(gè)單體電池的溫度傳感器3之間的通信采用單總線接口，這樣減少了控制單元I到各個(gè)單體電池之間的連接線的數(shù)量；各個(gè)充電模塊2 的交流輸入電源采用單相電源輸入，降低了充電模塊中的充電電路的成本。在具體實(shí)施過程中，每組待充電電池都有一個(gè)溫度傳感器3，這里采用達(dá)拉斯公司的數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，這個(gè)傳感器安裝在電池的外殼，所有傳感器都掛在單總線上，并直接連接到控制單元I的單總線接口，而沒有經(jīng)過各自的充電模塊2，大大減少了連接線數(shù)量，降低了連線復(fù)雜度。在具體實(shí)施過程中，控制單元I中的單片機(jī)，優(yōu)先采用具有CAN控制器的汽車級(jí)低功耗單片機(jī)C8051F580，并通過CAN收發(fā)器芯片TJA1050，連到CAN總線接口，與整車控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)串行通訊；一般單片機(jī)都沒有單總線接口，在這里采用軟件模擬單總線接口的辦法， 結(jié)合與各個(gè)單體電池配套的數(shù)字溫度傳感器來，來采集各個(gè)單體電池的溫度信息；單片機(jī) C8051F580具有UART接口，通過采用電平轉(zhuǎn)換電路MAX485，將其轉(zhuǎn)化為485總線電平，來實(shí)現(xiàn)與下位的充電模塊2的串行通訊。如附圖2所示，在具體實(shí)施過程中，充電模塊2內(nèi)設(shè)有單片機(jī)電路4，充電電路5， 地址編碼接口電路6，電源電路7，電壓檢測(cè)電路8，電流檢測(cè)電路9，隔離電路10，電平轉(zhuǎn)換電路11，和電源檢測(cè)電路12。其中各個(gè)充電模塊2的充電電路5，采用成熟的、基于IC芯片TL494的三段式充電控制方式。充電模塊2中的單片機(jī)電路4，優(yōu)先采用汽車級(jí)低功耗單片機(jī)C8051F530，該單片機(jī)是充電模塊2中的的主要控制芯片，除具有內(nèi)部的ROM，RAM,晶振，參考電壓源，復(fù)位等功能電路外，還具有模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入接口和UART串行通信接口，485總線的電平轉(zhuǎn)換電路11 采用MAX485芯片，隔離電路10采用光電耦合器TL521。電池電壓檢測(cè)電路8的結(jié)構(gòu)，采用簡單的精密電阻分壓電路。電池充電電流檢測(cè)電路9，采用精密功率電阻取樣，再經(jīng)過單電源運(yùn)算放大器LM358的放大，輸入給單片機(jī)電路4。地址編碼接口電路6，采用五位二進(jìn)制硬件選擇開關(guān)電路，每個(gè)充電模塊2的地址從I到N，依次排列，不能有重復(fù)編碼，本實(shí)施例中，五位二進(jìn)制地址編碼，最多可以有32個(gè)不重復(fù)地址。單片機(jī)內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換接口，將電壓檢測(cè)電路8、電流檢測(cè)電路9輸入的模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，不管是在充電模式還是放電模式，在響應(yīng)由控制單元I內(nèi)的上位單片機(jī)發(fā)來的串行通信中斷的服務(wù)程序中，各充電模塊2內(nèi)的單片機(jī)電路4把收到的地址呼叫數(shù)據(jù)與自己的地址編碼進(jìn)行比較，如果相等，則把通過模數(shù)轉(zhuǎn)換測(cè)量得來的電池電壓和電池電流數(shù)據(jù)，與自己的地址編碼一起，發(fā)回給控制單元I內(nèi)的上位單片機(jī)，反之如果不相等， 則不理會(huì)控制單元I的請(qǐng)求，繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)電池電壓和電池電流的工作；當(dāng)整車電源關(guān)斷后，上位單片機(jī)的電源也被關(guān)斷，各充電模塊2內(nèi)的單片機(jī)記錄當(dāng)前的參數(shù)，進(jìn)入微功耗省電方式，直到整車電源打開后，上位單片機(jī)的電源恢復(fù)，各充電模塊2中單片機(jī)又重新進(jìn)入正常的工作狀態(tài)。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)由于給各個(gè)單體電池分別充電， 互相隔離，安全工作，不需要均衡控制電路，簡化了電路結(jié)構(gòu)，再加上采用了低壓小功率充電，減少了充電電路中的高壓元件，系統(tǒng)的的可靠性大大提高；(2)充電器和電池管理器為一體化設(shè)計(jì)，且沒有均衡電路，節(jié)省了元件，減少了連線，降低了系統(tǒng)的總體成本；(3)當(dāng)控制單元電源開關(guān)關(guān)閉時(shí)，各個(gè)單體電池的單片機(jī)處于微功耗省電狀態(tài)，節(jié)省了電池電能的消耗；(4)電路簡單，成本低，采用標(biāo)準(zhǔn)的串行通訊接口交換信息，和整車控制系統(tǒng)的匹配容易實(shí)現(xiàn)，可以方便地作為車載充電器使用，便于推廣應(yīng)用和批量生產(chǎn)。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)汽車充電器，設(shè)有控制單元、充電模塊以及溫度傳感器，其特征在于控制單元經(jīng)串行通信接口分別與兩個(gè)以上彼此獨(dú)立的充電模塊相連接，控制單元經(jīng)串行通信接口分別與兩個(gè)以上溫度傳感器相連接，所述兩個(gè)以上充電模塊與兩個(gè)以上溫度傳感器一一對(duì)應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電動(dòng)汽車充電器，其特征在于所述控制單元內(nèi)設(shè)有單片機(jī)、顯示模塊以及報(bào)警模塊，顯示模塊和報(bào)警模塊分別與單片機(jī)相連接，所述控制單元內(nèi)還設(shè)有用于與整車電路相連接的串行通信接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電動(dòng)汽車充電器，其特征在于所述充電模塊內(nèi)設(shè)有用于為各充電模塊供電的電源電路，用于實(shí)現(xiàn)與控制單元數(shù)據(jù)交換并控制各個(gè)充電模塊工作狀態(tài)的單片機(jī)電路，用于檢測(cè)外部電源接入情況的電源檢測(cè)電路，用于標(biāo)記充電模塊地址的地址編碼電路，用于防止電路之間串?dāng)_的隔離電路，用于向待充電蓄電池充電的充電電路， 以及用于采集待充電電池的電壓、電流信息的電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電動(dòng)汽車充電器，其特征在于所述溫度傳感器采用數(shù)字式溫度傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電動(dòng)汽車充電器，其特征在于所述的兩個(gè)以上充電模塊，分別具有彼此不同的地址編碼。Z
專利摘要本實(shí)用新型涉及電池充電和管理技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車蓄電池組進(jìn)行充電管理的電動(dòng)汽車電池組的電動(dòng)汽車充電器，設(shè)有控制單元、充電模塊以及溫度傳感器，其特征在于控制單元經(jīng)串行通信接口分別與兩個(gè)以上充電模塊相連接，控制單元經(jīng)串行通信接口，分別與兩個(gè)以上用于測(cè)量電池溫度的溫度傳感器相連接，所述兩個(gè)以上充電模塊與兩個(gè)以上溫度傳感器一一對(duì)應(yīng)，具有電路簡單，成本低，和整車控制系統(tǒng)的匹配容易實(shí)現(xiàn)，可以方便地作為車載充電器使用，便于推廣應(yīng)用和批量生產(chǎn)等顯著的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J7/00GK202353256SQ20112048839
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者王鎖弘, 羅浩, 羅芳, 路建統(tǒng), 路石超 申請(qǐng)人:威海中創(chuàng)國際貿(mào)易有限公司