專利名稱：充電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及工程機械技術領域，具體而言，涉及一種充電裝置。
背景技術：
到目前為止，在工程機械以及港口機械中，人們對鋰電池的應用剛剛處于探索階段，而如何為應用的動力鋰電池充電還沒有深入的研究。在研究鋰電池的應用過程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的動力鋰電池充電技術存在以下問題動力鋰電池發(fā)展趨勢向高電壓、高容量發(fā)展，且電池容量和電壓沒有固定標準，這樣就造成電池充電機很難通用，為每一組電池開發(fā)一款充電機成本太高；由于鋰電池的固有特性，需要在充電階段采用不同的控制策略，恒壓恒流充電切換控制，控制方式復雜。·因此，需要一種充電裝置，可以為不同規(guī)格的動力鋰電池充電，并且可以在充電過·程中自動控制輸出的電流、電壓。

發(fā)明內容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種充電裝置，可以為不同規(guī)格的動力鋰電池充電，并且可以在充電過程中自動控制輸出的電流、電壓。有鑒于此，本發(fā)明提出了一種充電裝置，包括整流單元、控制單元、充電插頭和充電通訊模塊，其中所述整流單元連接至外部電源和所述充電插頭，將來自所述外部電源的外部交流電轉換成直流并通過所述充電插頭輸出，所述充電插頭連接至所述待充電設備的充電口，為所述待充電設備充電；所述充電通訊模塊連接至所述待充電設備的通訊控制口、所述控制單元和所述整流單元，將來自所述待充電設備的電池狀態(tài)信息傳送至所述控制單元，以及將來自所述控制單元的控制信號傳輸至所述整流單元；所述控制單元連接至所述充電通訊模塊和所述整流單元，所述控制單元根據(jù)所述待充電設備的電池狀態(tài)信息生成所述控制信號，根據(jù)所述控制信號控制所述整流單元輸出的直流電的電流和/或電壓。在該技術方案中，充電裝置可以獲得電池狀態(tài)信息，電池狀態(tài)信息包括電池單體數(shù)量、單體電壓、溫度、電池組額定電壓、電池組SOC值等。充電裝置可以根據(jù)這些信息的不同，控制輸出不同的電流、電壓，以滿足不同規(guī)格的電池充電。同時，由于鋰電池的固有特性，在充電開始階段需要采用恒流的方式進行充電，在電量接近充滿時需要采用恒壓的方式充電，本充電裝置也可以通過獲取電池狀態(tài)信息實現(xiàn)這種控制策略。優(yōu)選地，所述充電通訊模塊包括通訊插頭、通訊轉換器和數(shù)據(jù)傳輸單元，其中所述通訊插頭連接至所述待充電設備的通訊控制口 ；所述通訊插頭還通過所述通訊轉換器連接至所述數(shù)據(jù)傳輸單元，所述通訊轉換器用于將所述待充電設備的通訊控制口提供的電池狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)格式轉換為符合傳輸格式要求的數(shù)據(jù)格式；所述數(shù)據(jù)傳輸單元連接至所述控制單元和所述整流單元，用于傳輸處理后的電池狀態(tài)信息和所述控制單元生成的所述控制信號。在該技術方案中，將充電裝置的各單元的數(shù)據(jù)格式轉換為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，由此實現(xiàn)充電裝置的各單元之間通過統(tǒng)一的通訊方式進行數(shù)據(jù)交互。例如，待充電設備的通訊控制口通常提供的是控制器局域網(wǎng)絡(CAN)通訊數(shù)據(jù)，將其轉換為應用更廣泛的以太網(wǎng)通訊數(shù)據(jù)，通過以太網(wǎng)通訊，可以更方便地建立連接和遠程通訊。優(yōu)選地，還可以包 括顯示裝置，連接至所述數(shù)據(jù)傳輸單元，接收來自所述數(shù)據(jù)傳輸單元的所述電池狀態(tài)信息并進行顯示。在該技術方案中，可以方便地通過顯示裝置查看電池狀態(tài)信息，即時了解電池的狀態(tài)。優(yōu)選地,所述充電插頭采用導入接觸插芯(pilot)。在該技術方案中，充電插頭和待充電設備的充電口連接通過導入接觸插芯(pilot)實現(xiàn)電氣互鎖，在實際操作插頭和插座連接和斷開的過程中，該裝置可以通過接觸器實現(xiàn)插芯最晚連接和最早斷路，提高了整個系統(tǒng)的安全性。優(yōu)選地，所述控制單元包括可編程邏輯控制器。在該技術方案中，可編程邏輯控制器是工程機械和港口機械領域中常用的設備，技術儲備豐富，維護維修方便，是實現(xiàn)該發(fā)明的有選方案。優(yōu)選地,所述整流單元包括主動前端整流單元(AFE)。在該技術方案中，主動前端整流單元(AFE)具有容量大的特點，同時，輸出能力可以從0安培起，調節(jié)精度可達0. I安培，也可以滿足小容量電池組或者恒流浮充的要求。優(yōu)選地，所述整流單元為多個主動前端整流單元(AFE)并聯(lián)組成。在該技術方案中，多個主動前端整流單元(AFE)可以通過并聯(lián)的方式擴大容量，為大容量電池組充電時可以滿足快速充電的要求。優(yōu)選地，所述顯示裝置包括觸摸屏。在該技術方案中，觸摸屏是工程機械和港口機械領域中常用的設備，技術儲備豐富，維護維修方便，是實現(xiàn)該發(fā)明的有選方案。優(yōu)選地，所述整流單元包括絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)整流單元。在該技術方案中，采用絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)整流單元也可以實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案，例如使用ABB公司的ISU(IGBT Supply Units)器件，可以達到同樣的技術效果。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)傳輸單元包括以太網(wǎng)交換機。在該技術方案中，由于以太網(wǎng)的應用范圍廣泛，通過以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通訊是本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。通過上述技術方案，可以為不同規(guī)格的動力鋰電池充電，并且可以在充電過程中自動控制輸出的電流、電壓。


圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的充電裝置的示意圖。圖I中的部件名稱與附圖標記之間的對應關系為I整流單元；2控制單元；3控制電源；4通訊轉換器；5充電插頭；6通訊插頭；7觸摸屏；8以太網(wǎng)交換機。
具體實施方式
為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行進一步的詳細描述。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發(fā)明的保護范圍不受下面公開的具體實施例的限制。下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的充電裝置的示意圖。如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的充電裝置包括整流單元I、控制單元2、充電插頭5和充電通訊模塊，其中整流單元I連接至外部電源和充電插頭5，將來自外部電源的外部交流電轉換成直流并通過充電插頭5輸出，充電插頭5連接至待充電設備的充 電口，為待充電設備充電。在該示例中，充電通訊模塊由通訊插頭6、通訊轉換器4和以太網(wǎng)交換機8組成。其中通訊插頭6連接至待充電設備的通訊控制口 ；通訊插頭6通過通訊轉換器4連接至以太網(wǎng)交換機8，通訊轉換器4用于將待充電設備的通訊控制口提供的電池狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)格式轉換為符合以太網(wǎng)傳輸格式要求的數(shù)據(jù)格式；而以太網(wǎng)交換機8連接至控制單元2和整流單元I，用于傳輸處理后的電池狀態(tài)信息和控制單元2生成的控制信號，整流單元I根據(jù)控制信號調節(jié)輸出的直流電的電流和/或電壓，以滿足不同規(guī)格的電池充電。在該技術方案中，充電裝置可以獲得電池狀態(tài)信息，電池狀態(tài)信息包括電池單體數(shù)量、單體電壓、溫度、電池組額定電壓、電池組SOC值等。充電裝置可以根據(jù)這些信息的不同，控制輸出不同的電流、電壓，以滿足不同規(guī)格的電池充電，設備利用率高。同時，由于鋰電池的固有特性，在充電開始階段需要采用恒流的方式進行充電，在電量接近充滿時需要采用恒壓的方式充電，本充電裝置也可以通過獲取電池狀態(tài)信息實現(xiàn)這種控制策略。該實施例中還通過將充電裝置的各單元的數(shù)據(jù)格式轉換為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式來實現(xiàn)充電裝置的各單元之間通過統(tǒng)一的通訊方式進行數(shù)據(jù)交互。這里，待充電設備的通訊控制口通常提供的是控制器局域網(wǎng)絡(CAN)通訊數(shù)據(jù)，將其轉換為應用更廣泛的以太網(wǎng)通訊數(shù)據(jù)，通過以太網(wǎng)通訊，可以更方便地建立連接和遠程通訊。需要注意的是，通過以太網(wǎng)實現(xiàn)各單元的通訊只是本實施例的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明所提供的技術方案也可以通過其它通訊方式實現(xiàn)，例如工業(yè)中常用的Profibus-DP通訊,此處不再贅述。優(yōu)選地，還可以包括觸摸屏7，連接至以太網(wǎng)交換機8，接收電池狀態(tài)信息并進行顯不。在該技術方案中，可以方便地通過觸摸屏7查看電池狀態(tài)信息，即時了解電池的狀態(tài)。通過觸摸屏7還可以對充電參數(shù)進行設置，例如設置充電時間，都是通過以太網(wǎng)交換機8實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。當然此處觸摸屏7的設置也是本實施例的優(yōu)選實施方式，通過其它顯示裝置及輸入裝置的組合來實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案，也在本發(fā)明的保護范圍之內。優(yōu)選地,充電插頭5采用導入接觸插芯(pilot)。在該技術方案中，充電插頭5和待充電設備的充電口連接通過導入接觸插芯(pilot)實現(xiàn)電氣互鎖，在實際操作插頭和插座連接和斷開的過程中，該裝置可以通過接觸器實現(xiàn)插芯最晚連接和最早斷路，提高了整個充電裝置的安全性。
優(yōu)選地，控制單元2包括可編程邏輯控制器。在該技術方案中，可編程邏輯控制器是工程機械和港口機械領域中常用的設備，技術儲備豐富，維護維修方便，是實現(xiàn)該發(fā)明的優(yōu)選方案。優(yōu)選地，本實施例的充電裝置還包括控制電源3，為充電裝置中的各功能元件提供電源。充電通訊插頭6包含了與控制單元2連接的CAN總線接口 S+、S-，與控制電源3連接的接口 DC+、DC-,用于保護接地引腳PE。將充電插頭5與待充電設備充電口連接，將充電通訊插頭6與待充電設備通訊控制口連接?？刂齐娫?通過充電通訊插頭6為待充電設備通中的電池管理系統(tǒng)提供24V直流工作電源。電池管理系統(tǒng)上電后，會將電池狀態(tài)信息以CAN通訊方式發(fā)送給控制單元2，數(shù)據(jù)包括電池單體數(shù)量、單體電壓、溫度、電池組額定電壓、電池組SOC值等。優(yōu)選地,整流單元I包括主動前端整流單元(AFE)。
在該技術方案中，主動前端整流單元(AFE)具有容量大的特點，同時，輸出能力可以從0安培起，調節(jié)精度可達0. I安培，也可以滿足小容量電池組或者恒流浮充的要求。整流單元也可以是多個主動前端整流單元(AFE)并聯(lián)組成，多個主動前端整流單元(AFE)可以通過并聯(lián)的方式擴大容量，為大容量電池組充電時可以滿足快速充電的要求。整流單元也可以采用絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)整流單元，采用絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)整流單元也可以實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案，例如使用ABB公司的ISU (IGBT Supply Units)器件，可以達到同樣的技術效果。綜上，根據(jù)本發(fā)明的充電裝置，可以為不同規(guī)格的動力鋰電池充電，并且可以在充電過程中自動控制輸出的電流、電壓。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種充電裝置，其特征在于，包括整流單元(I)、控制單元(2)、充電插頭(5)和充電通訊模塊，其中 所述整流單元(I)連接至外部電源和所述充電插頭(5)，將來自所述外部電源的外部交流電轉換成直流并通過所述充電插頭(5 )輸出，所述充電插頭(5 )連接至所述待充電設備的充電口，為所述待充電設備充電； 所述充電通訊模塊連接至所述待充電設備的通訊控制口、所述控制單元(2)和所述整流單元(I )，將來自所述待充電設備的電池狀態(tài)信息傳送至所述控制單元(2)，以及將來自所述控制單元(2)的控制信號傳輸至所述整流單元(I)； 所述控制單元(2 )連接至所述充電通訊模塊和所述整流單元(I)，所述控制單元(2 )根據(jù)所述待充電設備的電池狀態(tài)信息生成所述控制信號，根據(jù)所述控制信號控制所述整流單元(I)輸出的直流電的電流和/或電壓。
2.根據(jù)權利要求I所述的充電裝置，其特征在于，所述充電通訊模塊包括通訊插頭(6)、通訊轉換器(4)和數(shù)據(jù)傳輸單元，其中 所述通訊插頭(6)連接至所述待充電設備的通訊控制口 ； 所述通訊插頭(6)還通過所述通訊轉換器(4)連接至所述數(shù)據(jù)傳輸單元，所述通訊轉換器(4)用于將所述待充電設備的通訊控制口提供的電池狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)格式轉換為符合傳輸格式要求的數(shù)據(jù)格式； 所述數(shù)據(jù)傳輸單元連接至所述控制單元(2)和所述整流單元(I )，用于傳輸處理后的電池狀態(tài)信息和所述控制單元(I)生成的所述控制信號。
3.根據(jù)權利要求2所述的充電裝置，其特征在于，還包括 顯示裝置，連接至所述數(shù)據(jù)傳輸單元，接收來自所述數(shù)據(jù)傳輸單元的所述電池狀態(tài)信息并進行顯示。
4.根據(jù)權利要求I所述的充電裝置，其特征在于，所述充電插頭(5)采用導入接觸插芯。
5.根據(jù)權利要求I所述的充電裝置，其特征在于，所述控制單元(2)包括可編程邏輯控制器。
6.根據(jù)權利要求I至5中任一項所述的充電裝置，其特征在于，所述整流單元(I)包括主動前端整流單元。
7.根據(jù)權利要求6所述的充電裝置，其特征在于，所述整流單元(I)為多個主動前端整流單元并聯(lián)組成。
8.根據(jù)權利要求3所述的充電裝置，其特征在于，所述顯示裝置包括觸摸屏(7)。
9.根據(jù)權利要求I至5中任一項所述的充電裝置，其特征在于，所述整流單元(I)包括絕緣柵雙極型晶體管整流單元。
10.根據(jù)權利要求2、3或8中任一項所述的充電裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)傳輸單元包括以太網(wǎng)交換機(8)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種充電裝置，包括整流單元、控制單元、充電插頭和充電通訊模塊，整流單元將來自外部電源的外部交流電轉換成直流并通過充電插頭輸出，充電插頭連接至待充電設備的充電口，為待充電設備充電；充電通訊模塊連接至待充電設備的通訊控制口、控制單元和整流單元，將來自待充電設備的電池狀態(tài)信息傳送至控制單元，以及將來自控制單元的控制信號傳輸至整流單元；控制單元連接至充電通訊模塊和整流單元，控制單元根據(jù)待充電設備的電池狀態(tài)信息生成控制信號，根據(jù)控制信號控制整流單元輸出的直流電的電流和/或電壓。通過本發(fā)明的技術方案，可以為不同規(guī)格的動力鋰電池充電，并且可以在充電過程中自動控制輸出的電流、電壓。
文檔編號H02J7/10GK102710001SQ20121020532
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權日2012年6月20日
發(fā)明者劉俊, 華夏 申請人:三一集團有限公司