電池充電電源系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電池管理技術領域，更具體的涉及一種電池充電電源系統。
【背景技術】
[0002]目前對電池的充電無論是數字控制還是模擬控制，其都由獨立的兩部分組成:一個是直流電源，給電池充電提供直流能源(電池充電只能用直流能源)；另一個是直流電源對電池進行充電的管理和保護部分。直流電源的產生一般有AC/DC高頻開關電源、線性電源、太陽能和其他直流電源等，其中高頻開關電源是給電池充電提供直流電源的主要方法。
[0003]中國專利號為200720076436.4、發(fā)明名稱為“用于電池充電器的充電管理控制電路”的專利申請中公開了一種用于電池充電器的充電管理控制電路，其包括一初級電路、一具有電池充電管理功能的次級電路、一隔離傳輸模塊及充電電池，其中，充電電池與具有電池充電管理功能的次級電路的直流輸出電路的一輸出端連接；具有電池充電管理功能的次級電路還包括融合電池充電管理功能的開關電源次級反饋電路，該開關電源次級反饋電路的輸入端分別連接充電電池及直流輸出電路的另一個輸出端；所述隔離傳輸模塊的輸入端和輸出端分別連接融合電池充電管理功能的開關電源次級反饋電路的輸出端和初級控制模塊的輸入端。
[0004]上述技術方案可以實現交流電流變換為直流電流并直接給電池充電，但由于主回路無開關裝置以切斷充電回路且無任何限流或輸出短路保護裝置，因此系統缺乏安全性；此外，上述方案充電控制過程復雜且不能判定充電電池是否在位，因此存在充電電池不在位時的能量浪費問題。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種電池充電電源系統，以提高充電過程的可靠性和安全性，并能自動識別電池模塊是否在位以避免電池模塊不在位時進行充電而導致能量浪費。
[0006]為實現上述目的，本實用新型提供了一種電池充電電源系統，包括直流電源、電池模塊以及充電管理模塊，其特征在于，所述充電管理模塊包括輸入保護單元、緩啟動開關單元、DC/DC變換單元以及電池在位檢測單元，所述輸入保護單元的輸入端與所述直流電源的輸出端連接，所述輸入保護單元的輸出端與所述緩啟動開關單元的輸入端連接，所述電池在位檢測單元與所述電池模塊以及所述緩啟動開關單元的第一控制端連接以輸出高低電平至所述緩啟動開關單元，所述緩啟動開關單元的輸出端與所述DC/DC變換單元的輸入端連接以根據所述電池在位檢測單元輸出的高低電平啟動或關斷所述DC/DC變換單元。
[0007]與現有技術相比，本實用新型電池充電電源系統中的充電管理模塊包括輸入保護單元以及電池在位檢測單元，輸入保護單元可以對輸入的直流電源進行保護處理，從而顯著提高了充電過程的安全性和可靠性；同時，電池在位檢測單元可以對電池模塊的在位狀態(tài)進行實時檢測，并根據在位檢測結果輸出高低電平而控制DC/DC變換單元的開啟或關斷，實現了當電池模塊不在位時關斷DC/DC變換單元而停止對電池模塊的充電，有效的避免了能量浪費。
[0008]較佳地，所述充電管理模塊還包括嵌入式處理單元，所述嵌入式處理單元與所述電池模塊以及所述緩啟動開關單元的第二控制端連接，所述嵌入式處理單元采集所述電池模塊的性能參數并輸出高低電平至所述緩啟動開關單元。
[0009]較佳地，所述充電管理模塊還包括輸出保護單元，所述輸出保護單元的輸入端與所述DC/DC變換單元的輸出端連接，所述輸出保護單元的輸出端與所述電池模塊連接。
[0010]較佳地，所述電池在位檢測單元包括光電耦合器Ul和電阻R5，所述光電耦合器Ul的腳I與所述電池模塊的正端連接，所述光電耦合器Ul的腳2與所述緩啟動開關單元連接，所述光電耦合器Ul的腳3接地，所述光電耦合器Ul的腳4與所述緩啟動開關單元的第一控制端連接以輸出高低電平至所述緩啟動開關單元。
[0011 ] 較佳地，所述緩啟動開關單元包括場效應管Ql和光電耦合器U2，所述場效應管Ql的源極與所述輸入保護單元的輸出端連接，所述場效應管Ql的柵極與所述光電耦合器Ul的腳4連接，所述場效應管Ql的漏極與所述DC/DC變換單元連接，所述光電耦合器U2的腳I與所述嵌入式處理單元的輸出端連接以接收所述嵌入式處理單元輸出的高低電平，所述光電親合器U2的腳2和腳3接地，所述光電親合器U2的腳4與所述光電親合器Ul的腳2連接。
[0012]較佳地，所述緩啟動開關單元還包括電阻R1、R2、R3、R4以及電容Cl，所述電阻Rl的一端與所述輸入保護單元的輸出端連接，所述電阻Rl的另一端與所述電阻R2的一端以及所述場效應管Ql的柵極連接，所述電阻R2的另一端與所述光電耦合器Ul的腳4連接，所述電阻R4連接于所述光電耦合器U2的腳2以及所述嵌入式處理單元之間，所述電容Cl的一端與所述場效應管Ql的漏極連接，所述電容Cl的另一端與所述電阻R3的一端連接，所述電阻R3的另一端與所述場效應管Ql的柵極連接。
[0013]較佳地，所述DC/DC變換單元為恒流恒壓DC/DC變換單元。
[0014]較佳地，所述輸入保護單元包括第一保險絲和第一防反接單元，所述第一保險絲以及所述第一防反接單元分別與所述直流電源以及所述緩啟動開關單元連接。
[0015]較佳地，所述輸出保護單元包括第二保險絲、第二防反接單元和防倒灌單元，所述第二保險絲、第二防反接單元和防倒灌單元分別與所述直流電源以及所述緩啟動開關單元連接。
[0016]通過以下的描述并結合附圖，本實用新型將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本實用新型的實施例。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型電池充電電源系統一實施例的結構框圖。
[0018]圖2為本實用新型電池充電電源系統另一實施例的結構框圖。
[0019]圖3為圖2中電池在位檢測單元和緩啟動開關單元的電路圖。
[0020]圖4為圖2中DC/DC變換單元的電路圖。
【具體實施方式】
[0021]現在參考附圖描述本實用新型的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元件。
[0022]請參考圖1，本實用新型電池充電電源系統100包括直流電源11、電池模塊12以及充電管理模塊13，充電管理模塊13連接于直流電源11以及電池模塊12之間，其中充電管理模塊13包括輸入保護單元131、緩啟動開關單元132、DC/DC變換單元133以及電池在位檢測單元134。具體的，輸入保護單元131的輸入端與直流電源11的輸出端連接，輸入保護單元131的輸出端與緩啟動開關單元132的輸入端連接，電池在位檢測單元134與電池模塊12以及緩啟動開關單元132的第一控制端連接，電池在位檢測單元134檢測電池模塊12是否在位，并根據在位檢測結果輸出高低電平(即第一控制信號)至緩啟動開關單元132，緩啟動開關單元132的輸出端與DC/DC變換單元133的輸入端連接以根據電池在位檢測單元134輸出的高低電平啟動或關斷DC/DC變換單元133。
[0023]與現有技術相比，本實用新型電池充電電源系統100中的充電管理模塊13包括輸入保護單元131以及電池在位檢測單元134，輸入保護單元131可以在充電電路發(fā)生過流或短路等異常時，安全斷開充電電路從而保護直接電源11，從而顯著提高了充電過程的安全性和可靠性；同時，電池在位檢測單元134可以對電池模塊12的在位狀態(tài)進行實時檢測，并根據在位檢測結果輸出高低電平而控制DC/DC變換單元133的開啟或關斷，實現了當電池模塊12不在位時關斷DC/DC變換單元133而停止對電池模塊12的充電，能夠有效避免能量浪費。
[0024]較優(yōu)的，如圖2所示，充電管理模塊13還包括輸出保護單元135和嵌入式處理單元136，其中輸出保護單元135的輸入端與DC/DC變換單元133的輸出端連接，輸出保護單元135的輸出端與電池模塊12連接；嵌入式處理單元136與電池模塊12以及緩啟動開關單元132的第二控制端連接，嵌入式處理單元136采集電池模塊12的性能參數并根據性能參數輸出高低電平(即第二控制信號CTRL)至緩啟動開關單元132進而對充電過程進行管理和控制，其中電池模塊12的性能參數包括電池模塊12的電壓、溫度等信息，而第二控制信號CTRL具體為高、低電平，如當嵌入式處理單元136檢測到電池模塊12的電壓過高或過低、或者溫度過高或過低時，嵌入式處理單元136輸出低電平至緩啟動開關單元132，關斷光電耦合器U2從而關斷場效應管Q1，切斷DC/DC變換單元133的輸入電壓，停止對電池模塊12充電。
[0025]具體的，輸入保護單元131包括保險絲(第一保險絲)，第一保險絲與直流電源11以及緩啟動開關單元131連接，用于在充電電路發(fā)生過流或者短路異常時安全斷開充電電路，從而保護直流電源11 ;優(yōu)選地，輸入保護單元131還包括防反接單元(第一防反接單元)，第一防反接單元與直流電源11以及緩啟動開關單元131連接，用于避免直流電源11極性接反時損壞電路元器件，防反接單元為現有技術中常用的電路結構，此處不再詳細描述。輸出保護單元135包括保險絲(第二保險絲)，第二保險絲與電池模塊12以及DC/DC變換單元133連接，用于在充電電路發(fā)生過流或者短路異常時安全斷開充電電路，從而保護電池模塊12 ;優(yōu)選地，輸出保護單元135還包括防反接單元(第二防反接單元)和防倒灌單元，防反接單元與電池模塊12以及DC/DC變換單元133連接，用于避免電池模塊12極性接反時損壞電路元器件，防倒灌單元與電池模塊12以及DC/DC變換單元133連接，用于避免電池模塊12接入瞬間產生較大的浪涌電流。
[0026]如圖3所示，緩啟動開關單元132包括場效應管Ql和光電耦合器U2，場效應管Ql的源極與輸入保護單元131的輸出端連接，場效應管Ql的柵極為緩啟動開關單元132的第一控制端，該第一控制端與電池在位檢測單元134的輸出端連接以接收電池在位檢測單元134發(fā)出的高低電平(第一控制信號)，場效應管Ql的漏極與DC/DC變換單元133連接，光電耦合器U2的腳I為緩啟動開關單元132的第二控制端，該第二控制端與嵌入式處理單元136的輸出端連接以接收嵌入式處理單元136發(fā)出的高低電平(第二控制信號CTRL)，光電耦合器U2的腳2和腳3接地，光電耦合器