專利名稱：一種電動汽車充電器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電池充電和管理技術領域，具體的說是一種能夠實現對電動汽車蓄電池組進行充電管理的電動汽車電池組的電動汽車充電器。
背景技術：
電動汽車的動力電源一般采用把多個單體蓄電池串聯起來組成電池組，以達到給汽車電動機提供直流高壓電源的目的。在對串聯連接的蓄電池組進行充電時，由于電池組中各個單體電池的電化學特性存在差異，當一些電池被充滿電時，另一些電池尚需繼續充電，這使得被充滿電的電池發生過充電現象，而那些長期充電不足的電池，容量下降，內阻增加，尤其經過多次的充放電周期以后，往往會出現個別電池發熱、鼓包，直至損壞，無法正常充放電的情況，為了解決上述問題，電動汽車的電池組通常要配置電池管理裝置，對每塊單體電池進行均衡充電，對整個充電過程進行監控，并通過通信線路，把各個單體電池的工作參數上傳到上位控制器，由上位計算機進行集中管理和處理，發出報警和控制信號。現有的充電及管理裝置中一般都采用一個高壓充電器和一個電池充電管理器的分體式結構，其中電池充電管理器在巡回采樣各個電池的電壓、溫度等參數的同時，既要控制均衡充電電路，又要將監測到的系統參數發送到整車控制系統。在這樣的系統結構中，由于采用了高壓串聯充電，為了避免過充損壞待充電電池，就必須在正常充電的同時對各個單體電池進行均衡充電控制，導致系統結構復雜，成本較高，可靠性差，并由于均衡充電導致消耗電池的電能。
發明內容本實用新型針對現有技術中存在的不足，提出了一種電路結構簡單，生產成本低， 功耗低，易于和整車控制系統匹配的電動汽車電池組的充電器。本實用新型可以通過以下措施達到一種電動汽車充電器，設有控制單元、充電模塊以及溫度傳感器，其特征在于控制單元經串行通信接口分別與兩個以上彼此獨立的充電模塊相連接，控制單元經串行通信接口分別與兩個以上溫度傳感器相連接，所述兩個以上充電模塊，與兩個以上溫度傳感器
--對應。本實用新型中所述控制單元內設有單片機、顯示模塊以及報警模塊，顯示模塊和報警模塊分別與單片機相連接，所述控制單元內還設有用于與整車電路相連接的串行通信接口。本實用新型中所述充電模塊內設有用于為各充電模塊供電的電源電路，其輸入取自各自對應的電池的兩端，用于實現與控制單元數據交換并控制各個充電模塊工作狀態的單片機電路，用于檢測外部電源接入情況的電源檢測電路，用于標記充電模塊地址的地址編碼電路，用于防止電路之間串擾的隔離電路，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電路和電流檢測電路。[0009]本實用新型中所述溫度傳感器，用于檢測分別與每組充電模塊相對應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據直接發送給控制單元。本實用新型中所述的兩個以上充電模塊，分別具有彼此不同的地址編碼，該地址編碼事先設定，對兩個以上充電模塊按順序進行標記。本實用新型在使用時，控制單元通過串行通信接口與整車控制系統相連接。當汽車電源開關打開后，整車控制系統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充電模塊，使其處于監視電池放電的工作模式。此時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的單片機電路，將信號采集電路輸入的電池電壓，連同自己的地址編號，通過串行通訊總線報告給控制單元。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以上充電模塊一一對應，從而得到電池組里各個電池的溫度。控制單元把獲得的各個充電模塊的電壓參數、各個電池的溫度參數、以及來自整車控制系統的放電總電流和汽車轉速參數加以綜合，對電池當前的放電狀態和各個電池能量狀態作出判斷，給整車控制系統發送電池管理信息，并驅動顯示模塊輸出相關信息，必要時發出報警信息。當汽車停止后，控制單元的電源被關掉，控制單元停止工作，這時，各個充電模塊中的電源檢測電路檢測到外部電源狀況，將使各自的模塊進入功耗待機狀態，以便節約電池的能耗。當汽車電源關閉的情況下， 如果插上交流充電電源，控制單元得電工作，各個充電模塊進入充電工作模式。控制單元開始通過串行總線接口，巡回監測電池組中各個單體電池的溫度，巡回監測各個充電模塊的充電參數。在充電工作模式中，各個充電模塊通過各自的充電電路對與其相連接的待充電電池進行充電，充電過程彼此獨立，信息的采集與監測過程也彼此獨立，多組充電工作互不影響，因此無須進行均衡控制。最先進入浮沖的充電模塊，其單片機電路進入低功耗待機方式，并將此次充電電壓，充電電流，充電時間，充電狀態等參數，連同自己的地址編號，通過串行通訊總線送入控制單元。控制單元根據這些參數，對電池充電過程和各個電池狀態作出判斷，即時顯示或報警。此外，在汽車總電源打開以后，還要給整車控制系統發送電池管理信息，驅動顯示模塊，必要時發出報警信息。例如在充電過程中，當某個充電模塊檢測到異常的充電電壓或電流，或者如果某個充電模塊接收到控制單元通過串行總線發來的信息，通知其正在充電的單體電池的溫度超過了上限值，這個充電模塊將自行停止充電，退出充電方式，進入低功耗待機方式，并將充電參數及充電狀態發送給控制單元，由控制單元對充電狀態進行即時顯示及報警處理，控制單元也會把這些參數記錄下來，等汽車電源開關打開后，再一次進行顯示及報警，并給整車控制系統發送電池管理信息。本實用新型與現有技術相比，具有以下優點(1)由于給各個單體電池分別充電， 互相隔離，安全工作，不需要均衡控制電路，簡化了電路結構，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，系統的的可靠性大大提高；(2)充電器和電池管理器為一體化設計，且沒有均衡電路，節省了元件，減少了連線，降低了系統的總體成本；(3)當控制單元電源開關關閉時，各個單體電池的單片機處于微功耗省電狀態，節省了電池電能的消耗；(4)電路簡單，成本低，采用標準的串行通訊接口交換信息，和整車控制系統的匹配容易實現，可以方便地作為車載充電器使用，便于推廣應用和批量生產。
附圖I為本實用新型的一種結構示意圖。[0015]附圖2是本實用新型中充電模塊的結構示意圖。附圖標記控制單元I、充電模塊2、溫度傳感器3、單片機電路4、充電電路5、地址編碼接口電路6、電源電路7、電壓檢測電路8、電流檢測電路9、隔離電路10，電平轉換電路11，電源檢測電路12。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本發明做進一步的說明。附圖I給出本發明的一種實施狀態示意圖，在圖中以對由4個單體電池組成的電池組進行充電為例，加以說明。在本實施例中，控制單元I和整車控制系統的通訊采用CAN總線接口，這樣有利于與各種電動汽車控制系統的匹配。控制單元I和各個充電模塊2之間的通信采用485總線接口，以達到降低成本的目的；控制單元I和每個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到各個單體電池之間的連接線的數量；各個充電模塊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。在具體實施過程中，每組待充電電池都有一個溫度傳感器3，這里采用達拉斯公司的數字式溫度傳感器DS18B20，這個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，而沒有經過各自的充電模塊2，大大減少了連接線數量，降低了連線復雜度。在具體實施過程中，控制單元I中的單片機，優先采用具有CAN控制器的汽車級低功耗單片機C8051F580，并通過CAN收發器芯片TJA1050，連到CAN總線接口，與整車控制系統實現串行通訊；一般單片機都沒有單總線接口，在這里采用軟件模擬單總線接口的辦法， 結合與各個單體電池配套的數字溫度傳感器來，來采集各個單體電池的溫度信息；單片機 C8051F580具有UART接口，通過采用電平轉換電路MAX485，將其轉化為485總線電平，來實現與下位的充電模塊2的串行通訊。如附圖2所示，在具體實施過程中，充電模塊2內設有單片機電路4，充電電路5， 地址編碼接口電路6，電源電路7，電壓檢測電路8，電流檢測電路9，隔離電路10，電平轉換電路11，和電源檢測電路12。其中各個充電模塊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中的單片機電路4，優先采用汽車級低功耗單片機C8051F530，該單片機是充電模塊2中的的主要控制芯片，除具有內部的ROM，RAM,晶振，參考電壓源，復位等功能電路外，還具有模數轉換輸入接口和UART串行通信接口，485總線的電平轉換電路11 采用MAX485芯片，隔離電路10采用光電耦合器TL521。電池電壓檢測電路8的結構，采用簡單的精密電阻分壓電路。電池充電電流檢測電路9，采用精密功率電阻取樣，再經過單電源運算放大器LM358的放大，輸入給單片機電路4。地址編碼接口電路6，采用五位二進制硬件選擇開關電路，每個充電模塊2的地址從I到N，依次排列，不能有重復編碼，本實施例中，五位二進制地址編碼，最多可以有32個不重復地址。單片機內部的模數轉換接口，將電壓檢測電路8、電流檢測電路9輸入的模擬信號，轉換成數字量，不管是在充電模式還是放電模式，在響應由控制單元I內的上位單片機發來的串行通信中斷的服務程序中，各充電模塊2內的單片機電路4把收到的地址呼叫數據與自己的地址編碼進行比較，如果相等，則把通過模數轉換測量得來的電池電壓和電池電流數據，與自己的地址編碼一起，發回給控制單元I內的上位單片機，反之如果不相等， 則不理會控制單元I的請求，繼續進行檢測電池電壓和電池電流的工作；當整車電源關斷后，上位單片機的電源也被關斷，各充電模塊2內的單片機記錄當前的參數，進入微功耗省電方式，直到整車電源打開后，上位單片機的電源恢復，各充電模塊2中單片機又重新進入正常的工作狀態。本實用新型與現有技術相比，具有以下優點(1)由于給各個單體電池分別充電， 互相隔離，安全工作，不需要均衡控制電路，簡化了電路結構，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，系統的的可靠性大大提高；(2)充電器和電池管理器為一體化設計，且沒有均衡電路，節省了元件，減少了連線，降低了系統的總體成本；(3)當控制單元電源開關關閉時，各個單體電池的單片機處于微功耗省電狀態，節省了電池電能的消耗；(4)電路簡單，成本低，采用標準的串行通訊接口交換信息，和整車控制系統的匹配容易實現，可以方便地作為車載充電器使用，便于推廣應用和批量生產。
權利要求1.一種電動汽車充電器，設有控制單元、充電模塊以及溫度傳感器，其特征在于控制單元經串行通信接口分別與兩個以上彼此獨立的充電模塊相連接，控制單元經串行通信接口分別與兩個以上溫度傳感器相連接，所述兩個以上充電模塊與兩個以上溫度傳感器一一對應。
2.根據權利要求I所述的一種電動汽車充電器，其特征在于所述控制單元內設有單片機、顯示模塊以及報警模塊，顯示模塊和報警模塊分別與單片機相連接，所述控制單元內還設有用于與整車電路相連接的串行通信接口。
3.根據權利要求I所述的一種電動汽車充電器，其特征在于所述充電模塊內設有用于為各充電模塊供電的電源電路，用于實現與控制單元數據交換并控制各個充電模塊工作狀態的單片機電路，用于檢測外部電源接入情況的電源檢測電路，用于標記充電模塊地址的地址編碼電路，用于防止電路之間串擾的隔離電路，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電路和電流檢測電路。
4.根據權利要求I所述的一種電動汽車充電器，其特征在于所述溫度傳感器采用數字式溫度傳感器。
5.根據權利要求I所述的一種電動汽車充電器，其特征在于所述的兩個以上充電模塊，分別具有彼此不同的地址編碼。Z
專利摘要本實用新型涉及電池充電和管理技術領域，具體的說是一種能夠實現對電動汽車蓄電池組進行充電管理的電動汽車電池組的電動汽車充電器，設有控制單元、充電模塊以及溫度傳感器，其特征在于控制單元經串行通信接口分別與兩個以上充電模塊相連接，控制單元經串行通信接口，分別與兩個以上用于測量電池溫度的溫度傳感器相連接，所述兩個以上充電模塊與兩個以上溫度傳感器一一對應，具有電路簡單，成本低，和整車控制系統的匹配容易實現，可以方便地作為車載充電器使用，便于推廣應用和批量生產等顯著的優點。
文檔編號H02J7/00GK202353256SQ20112048839
公開日2012年7月25日 申請日期2011年11月30日 優先權日2011年11月30日
發明者王鎖弘, 羅浩, 羅芳, 路建統, 路石超 申請人:威海中創國際貿易有限公司