CN102710001A - 充电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种充电装置，包括：整流单元、控制单元、充电插头和充电通讯模块，整流单元将来自外部电源的外部交流电转换成直流并通过充电插头输出，充电插头连接至待充电设备的充电口，为待充电设备充电；充电通讯模块连接至待充电设备的通讯控制口、控制单元和整流单元，将来自待充电设备的电池状态信息传送至控制单元，以及将来自控制单元的控制信号传输至整流单元；控制单元连接至充电通讯模块和整流单元，控制单元根据待充电设备的电池状态信息生成控制信号，根据控制信号控制整流单元输出的直流电的电流和/或电压。通过本发明的技术方案，可以为不同规格的动力锂电池充电，并且可以在充电过程中自动控制输出的电流、电压。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，具体而言，涉及一种充电装置。
背景技术
到目前为止，在工程机械以及港口机械中，人们对锂电池的应用刚刚处于探索阶段，而如何为应用的动力锂电池充电还没有深入的研究。
在研究锂电池的应用过程中发现现有的动力锂电池充电技术存在以下问题：动力锂电池发展趋势向高电压、高容量发展，且电池容量和电压没有固定标准，这样就造成电池充电机很难通用，为每一组电池开发一款充电机成本太高；由于锂电池的固有特性，需要在充电阶段采用不同的控制策略，恒压恒流充电切换控制，控制方式复杂。
因此，需要一种充电装置，可以为不同规格的动力锂电池充电，并且可以在充电过程中自动控制输出的电流、电压。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种充电装置，可以为不同规格的动力锂电池充电，并且可以在充电过程中自动控制输出的电流、电压。
有鉴于此，本发明提出了一种充电装置，包括：整流单元、控制单元、充电插头和充电通讯模块，其中：所述整流单元连接至外部电源和所述充电插头，将来自所述外部电源的外部交流电转换成直流并通过所述充电插头输出，所述充电插头连接至所述待充电设备的充电口，为所述待充电设备充电；所述充电通讯模块连接至所述待充电设备的通讯控制口、所述控制单元和所述整流单元，将来自所述待充电设备的电池状态信息传送至所述控制单元，以及将来自所述控制单元的控制信号传输至所述整流单元；所述控制单元连接至所述充电通讯模块和所述整流单元，所述控制单元根据所述待充电设备的电池状态信息生成所述控制信号，根据所述控制信号控制所述整流单元输出的直流电的电流和/或电压。
在该技术方案中，充电装置可以获得电池状态信息，电池状态信息包括电池单体数量、单体电压、温度、电池组额定电压、电池组SOC值等。充电装置可以根据这些信息的不同，控制输出不同的电流、电压，以满足不同规格的电池充电。同时，由于锂电池的固有特性，在充电开始阶段需要采用恒流的方式进行充电，在电量接近充满时需要采用恒压的方式充电，本充电装置也可以通过获取电池状态信息实现这种控制策略。
优选地，所述充电通讯模块包括：通讯插头、通讯转换器和数据传输单元，其中：所述通讯插头连接至所述待充电设备的通讯控制口；所述通讯插头还通过所述通讯转换器连接至所述数据传输单元，所述通讯转换器用于将所述待充电设备的通讯控制口提供的电池状态信息的数据格式转换为符合传输格式要求的数据格式；所述数据传输单元连接至所述控制单元和所述整流单元，用于传输处理后的电池状态信息和所述控制单元生成的所述控制信号。
在该技术方案中，将充电装置的各单元的数据格式转换为统一的数据格式，由此实现充电装置的各单元之间通过统一的通讯方式进行数据交互。例如，待充电设备的通讯控制口通常提供的是控制器局域网络（CAN）通讯数据，将其转换为应用更广泛的以太网通讯数据，通过以太网通讯，可以更方便地建立连接和远程通讯。
优选地，还可以包括：显示装置，连接至所述数据传输单元，接收来自所述数据传输单元的所述电池状态信息并进行显示。
在该技术方案中，可以方便地通过显示装置查看电池状态信息，即时了解电池的状态。
优选地，所述充电插头采用导入接触插芯（pilot）。
在该技术方案中，充电插头和待充电设备的充电口连接通过导入接触插芯（pilot）实现电气互锁，在实际操作插头和插座连接和断开的过程中，该装置可以通过接触器实现插芯最晚连接和最早断路，提高了整个系统的安全性。
优选地，所述控制单元包括可编程逻辑控制器。
在该技术方案中，可编程逻辑控制器是工程机械和港口机械领域中常用的设备，技术储备丰富，维护维修方便，是实现该发明的有选方案。
优选地，所述整流单元包括主动前端整流单元（AFE）。
在该技术方案中，主动前端整流单元（AFE）具有容量大的特点，同时，输出能力可以从0安培起，调节精度可达0.1安培，也可以满足小容量电池组或者恒流浮充的要求。
优选地，所述整流单元为多个主动前端整流单元（AFE）并联组成。
在该技术方案中，多个主动前端整流单元（AFE）可以通过并联的方式扩大容量，为大容量电池组充电时可以满足快速充电的要求。
优选地，所述显示装置包括触摸屏。
在该技术方案中，触摸屏是工程机械和港口机械领域中常用的设备，技术储备丰富，维护维修方便，是实现该发明的有选方案。
优选地，所述整流单元包括绝缘栅双极型晶体管（IGBT）整流单元。
在该技术方案中，采用绝缘栅双极型晶体管（IGBT）整流单元也可以实现本发明的技术方案，例如使用ABB公司的ISU（IGBT SupplyUnits）器件，可以达到同样的技术效果。
优选地，所述数据传输单元包括以太网交换机。
在该技术方案中，由于以太网的应用范围广泛，通过以太网进行数据通讯是本发明的优选实施方案。
通过上述技术方案，可以为不同规格的动力锂电池充电，并且可以在充电过程中自动控制输出的电流、电压。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个实施例的充电装置的示意图。
图1中的部件名称与附图标记之间的对应关系为：
1整流单元；2控制单元；3控制电源；4通讯转换器；5充电插头；6通讯插头；7触摸屏；8以太网交换机。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1示出了根据本发明的一个实施例的充电装置的示意图。
如图1所示，根据本发明的一个实施例的充电装置包括：整流单元1、控制单元2、充电插头5和充电通讯模块，其中：整流单元1连接至外部电源和充电插头5，将来自外部电源的外部交流电转换成直流并通过充电插头5输出，充电插头5连接至待充电设备的充电口，为待充电设备充电。
在该示例中，充电通讯模块由通讯插头6、通讯转换器4和以太网交换机8组成。其中：通讯插头6连接至待充电设备的通讯控制口；通讯插头6通过通讯转换器4连接至以太网交换机8，通讯转换器4用于将待充电设备的通讯控制口提供的电池状态信息的数据格式转换为符合以太网传输格式要求的数据格式；而以太网交换机8连接至控制单元2和整流单元1，用于传输处理后的电池状态信息和控制单元2生成的控制信号，整流单元1根据控制信号调节输出的直流电的电流和/或电压，以满足不同规格的电池充电。
在该技术方案中，充电装置可以获得电池状态信息，电池状态信息包括电池单体数量、单体电压、温度、电池组额定电压、电池组SOC值等。充电装置可以根据这些信息的不同，控制输出不同的电流、电压，以满足不同规格的电池充电，设备利用率高。同时，由于锂电池的固有特性，在充电开始阶段需要采用恒流的方式进行充电，在电量接近充满时需要采用恒压的方式充电，本充电装置也可以通过获取电池状态信息实现这种控制策略。该实施例中还通过将充电装置的各单元的数据格式转换为统一的数据格式来实现充电装置的各单元之间通过统一的通讯方式进行数据交互。这里，待充电设备的通讯控制口通常提供的是控制器局域网络（CAN）通讯数据，将其转换为应用更广泛的以太网通讯数据，通过以太网通讯，可以更方便地建立连接和远程通讯。需要注意的是，通过以太网实现各单元的通讯只是本实施例的优选实施方式，本发明所提供的技术方案也可以通过其它通讯方式实现，例如工业中常用的Profibus-DP通讯，此处不再赘述。
优选地，还可以包括：触摸屏7，连接至以太网交换机8，接收电池状态信息并进行显示。
在该技术方案中，可以方便地通过触摸屏7查看电池状态信息，即时了解电池的状态。通过触摸屏7还可以对充电参数进行设置，例如设置充电时间，都是通过以太网交换机8实现数据通讯。当然此处触摸屏7的设置也是本实施例的优选实施方式，通过其它显示装置及输入装置的组合来实现本发明的技术方案，也在本发明的保护范围之内。
优选地，充电插头5采用导入接触插芯（pilot）。
在该技术方案中，充电插头5和待充电设备的充电口连接通过导入接触插芯（pilot）实现电气互锁，在实际操作插头和插座连接和断开的过程中，该装置可以通过接触器实现插芯最晚连接和最早断路，提高了整个充电装置的安全性。
优选地，控制单元2包括可编程逻辑控制器。
在该技术方案中，可编程逻辑控制器是工程机械和港口机械领域中常用的设备，技术储备丰富，维护维修方便，是实现该发明的优选方案。
优选地，本实施例的充电装置还包括控制电源3，为充电装置中的各功能元件提供电源。充电通讯插头6包含了与控制单元2连接的CAN总线接口S+、S-，与控制电源3连接的接口DC+、DC-，用于保护接地引脚PE。将充电插头5与待充电设备充电口连接，将充电通讯插头6与待充电设备通讯控制口连接。控制电源3通过充电通讯插头6为待充电设备通中的电池管理系统提供24V直流工作电源。电池管理系统上电后，会将电池状态信息以CAN通讯方式发送给控制单元2，数据包括电池单体数量、单体电压、温度、电池组额定电压、电池组SOC值等。
优选地，整流单元1包括主动前端整流单元（AFE）。
在该技术方案中，主动前端整流单元（AFE）具有容量大的特点，同时，输出能力可以从0安培起，调节精度可达0.1安培，也可以满足小容量电池组或者恒流浮充的要求。整流单元也可以是多个主动前端整流单元（AFE）并联组成，多个主动前端整流单元（AFE）可以通过并联的方式扩大容量，为大容量电池组充电时可以满足快速充电的要求。整流单元也可以采用绝缘栅双极型晶体管（IGBT）整流单元，采用绝缘栅双极型晶体管（IGBT）整流单元也可以实现本发明的技术方案，例如使用ABB公司的ISU（IGBT Supply Units）器件，可以达到同样的技术效果。
综上，根据本发明的充电装置，可以为不同规格的动力锂电池充电，并且可以在充电过程中自动控制输出的电流、电压。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种充电装置，其特征在于，包括：整流单元（1）、控制单元（2）、充电插头（5）和充电通讯模块，其中：
所述整流单元（1）连接至外部电源和所述充电插头（5），将来自所述外部电源的外部交流电转换成直流并通过所述充电插头（5）输出，所述充电插头（5）连接至所述待充电设备的充电口，为所述待充电设备充电；
所述充电通讯模块连接至所述待充电设备的通讯控制口、所述控制单元（2）和所述整流单元（1），将来自所述待充电设备的电池状态信息传送至所述控制单元（2），以及将来自所述控制单元（2）的控制信号传输至所述整流单元（1）；
所述控制单元（2）连接至所述充电通讯模块和所述整流单元（1），所述控制单元（2）根据所述待充电设备的电池状态信息生成所述控制信号，根据所述控制信号控制所述整流单元（1）输出的直流电的电流和/或电压。
2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述充电通讯模块包括：通讯插头（6）、通讯转换器（4）和数据传输单元，其中：
所述通讯插头（6）连接至所述待充电设备的通讯控制口；
所述通讯插头（6）还通过所述通讯转换器（4）连接至所述数据传输单元，所述通讯转换器（4）用于将所述待充电设备的通讯控制口提供的电池状态信息的数据格式转换为符合传输格式要求的数据格式；
所述数据传输单元连接至所述控制单元（2）和所述整流单元（1），用于传输处理后的电池状态信息和所述控制单元（1）生成的所述控制信号。
3.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于，还包括：
显示装置，连接至所述数据传输单元，接收来自所述数据传输单元的所述电池状态信息并进行显示。
4.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述充电插头（5）采用导入接触插芯。
5.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述控制单元（2）包括可编程逻辑控制器。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的充电装置，其特征在于，所述整流单元（1）包括主动前端整流单元。
7.根据权利要求6所述的充电装置，其特征在于，所述整流单元（1）为多个主动前端整流单元并联组成。
8.根据权利要求3所述的充电装置，其特征在于，所述显示装置包括触摸屏（7）。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的充电装置，其特征在于，所述整流单元（1）包括绝缘栅双极型晶体管整流单元。
10.根据权利要求2、3或8中任一项所述的充电装置，其特征在于，所述数据传输单元包括以太网交换机（8）。
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