三相线电池充电器及其充电系统的制作方法

1.本实用新型涉及电池充电领域，特别涉及一种三相线电池充电器及其充电系统。


背景技术：

2.随着电池使用场景的变化，电池会与其他器件在设计上结合在一起，时常不能进行拆卸进行充电，充电的接口也因为一些原因不能满足正常插口的充电结构。电池和控制器一体方案需要单独一路充电口给电池充电，对于某些应用场景来说，不方便添加额外的充电口，就需要从控制器的三相线来给电池充电。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术无法在不添加额外充电口的前提下给电池和控制器一体结构充电的缺陷，提供一种能够通过充电器三相线和控制器的三相线组成回路进行充电的充电器。
4.本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
5.第一方面，提供一种三相线电池充电器，其包括电流转换模块、第一降压模块、控制模块、第一导通组、第二导通组、第三导通组；
6.所述电流转换模块分别与所述第一降压模块和控制模块电连接，并用于将交流转为直流；
7.所述第一降压模块分别与所述第一导通组、所述第二导通组、所述第三导通组电连接，并用于输出电压信号；
8.所述控制模块与所述第一导通组、所述第二导通组、所述第三导通组电连接，并用于输出导通信号；
9.所述第一导通组与u相线电连接，所述第二导通组与v相线电连接，所述第三导通组与w相线电连接。
10.较佳地，所述控制模块包括第二降压模块、mcu、驱动模块；
11.所述电流转换模块与所述第二降压模块电连接；
12.所述第二降压模块分别与所述驱动模块和所述mcu电连接，用于降压并将降压后的电压信号输出给所述驱动模块和所述mcu；
13.所述mcu与驱动模块电连接，并用于输出导通信号控制所述第一导通组、所述第二导通组、所述第三导通组；
14.所述驱动模块与所述第一导通组、所述第二导通组、所述第三导通组电连接，用于放大所述mcu输出的导通信号以驱动所述第一导通组、所述第二导通组、所述第三导通组。
15.较佳地，所述第一导通组、所述第二导通组、所述第三导通组均包括上臂nmos管和下臂nmos管；
16.所述上臂nmos管用于电流信号输出，所述下臂nmos管用于电流信号回流；
17.所述上臂nmos管的源极和所述下臂nmos管的漏极电连接；
18.所述下臂nmos管的源极接地；
19.所述上臂nmos管的漏极与所述第一降压模块电连接。
20.较佳地，所述驱动模块包括上臂驱动模块和下臂驱动模块；
21.所述上臂驱动模块分别与所述第一导通组的上臂nmos管的栅极、所述第二导通组的上臂nmos管的栅极、所述第三导通组的上臂nmos管的栅极电连接；
22.所述下臂驱动模块与所述第一导通组的下臂nmos管的栅极、所述第二导通组的下臂nmos管的栅极、所述第三导通组的下臂nmos管的栅极电连接；
23.所述第二降压模块分别与所述上臂驱动模块和所述下臂驱动模块电连接，用于降压并将降压后的电压信号输出给所述上臂驱动模块和所述下臂驱动模块；
24.所述mcu通过上臂驱动模块向任意一个导通组的上臂nmos管输出上臂导通信号，并通过下臂驱动模块向其余两个导通组的下臂nmos管输出下臂导通信号；或，所述mcu通过上臂驱动模块向任意两个导通组的上臂nmos管输出上臂导通信号，并通过下臂驱动模块向其余一个导通组的下臂nmos管输出下臂导通信号。
25.较佳地，所述第二降压模块输出至所述上臂驱动模块的电压信号的电压值与所述第一降压模块输出的电压信号的电压值的差值大于等于10v；所述第二降压模块输出至所述下臂驱动模块的电压信号的电压值大于等于10v。
26.较佳地，所述上臂驱动模块包括3个上臂驱动单元，所述下臂驱动模块包括3个下臂驱动单元，所述上臂驱动单元和所述下臂驱动单元均包括驱动nmos管和三极管；
27.所述mcu与所述驱动nmos管的栅极电连接；
28.所述驱动nmos管的源极接地；
29.所述三极管的基极和所述驱动nmos管的漏极电连接；所述三极管的发射极和所述第二降压模块电连接；
30.所述上臂驱动单元的三极管的集电极和所述上臂nmos管的栅极电连接；
31.所述下臂驱动单元的三极管的集电极和所述下臂nmos管的栅极电连接。
32.较佳地，所述驱动单元还包括第一电阻、第二电阻；
33.所述第一电阻与所述驱动nmos管并联接地；
34.所述第二电阻与所述三极管并联后与第二降压模块电连接。
35.第二方面，提供一种电池充电系统，其包括电机控制器和上述中的三相线电池充电器；
36.所述电机控制器包括第一开关组、第二开关组、第三开关组；
37.所述u相线与第一开关组电连接，所述v相线与第二开关组电连接，所述w相线与第三开关组电连接；
38.所述第一开关组、所述第二开关组、所述第三开关组的一端均与被充电电池的正极电连接；所述第一开关组、所述第二开关组、所述第三开关组的另一端均与被充电电池的负极电连接。
39.较佳地，所述电机控制器还包括三相驱动芯片，所述第一开关组、所述第二开关组、所述第三开关组均包括输入nmos管和回流nmos管；
40.所述输入nmos管的源极和所述回流nmos管的漏极电连接；
41.所述输入nmos管的漏极与被充电电池的正极电连接；
42.所述回流nmos管的源极与被充电电池的负极电连接；
43.所述输入nmos管和所述回流nmos管的栅极均与三相驱动芯片电连接。
44.本实用新型的积极进步效果在于：提供一种能在无需添加额外充电口的前提下，通过充电器三相线和控制器的三相线组成回路进行充电的充电器。
附图说明
45.图1为本实用新型实施例1的三相线电池充电器的模块示意图。
46.图2为本实用新型实施例1的三相线电池充电器的电路结构示意图。
47.图3为本实用新型实施例1中的驱动单元的电路结构示意图。
48.图4为本实用新型实施例2的电池充电系统中电机控制器的电路结构示意图。
具体实施方式
49.实施例1
50.本实施例提供一种三相线电池充电器，如图1和图2，包括电流转换模块11、第一降压模块12、控制模块13、第一导通组21、第二导通组22、第三导通组23；
51.电流转换模块11分别与第一降压模块12和控制模块13电连接，并用于将交流转为直流；第一降压模块12分别与第一导通组21、第二导通组22、第三导通组23电连接，并用于输出电压信号；控制模块13与第一导通组21、第二导通组22、第三导通组23电连接，并用于输出导通信号；第一导通组21与u相线电连接，第二导通组22与v相线电连接，第三导通组23与w相线电连接。
52.具体而言，控制模块13包括第二降压模块131、mcu132、驱动模块133。
53.电流转换模块11与第二降压模块131电连接；第二降压模块131分别与驱动模块133和mcu132电连接，用于降压并将降压后的电压信号输出给驱动模块133和mcu132；mcu132与驱动模块133电连接，并用于输出导通信号控制第一导通组21、第二导通组22、第三导通组23；驱动模块133与第一导通组21、第二导通组22、第三导通组23电连接，用于放大mcu132输出的导通信号以驱动第一导通组21、第二导通组22、第三导通组23。
54.第一导通组21、第二导通组22、第三导通组23均包括上臂nmos管和下臂nmos管；具体而言，第一导通组21包括上臂nmos管t11和下臂nmos管t12，第二导通组22包括上臂nmos管t21和下臂nmos管t22，第三导通组23包括上臂nmos管t31和下臂nmos管t32。
55.下述连接关系以第一导通组为例，第二导通组和第三导通组在以下连接关系中与第一导通组相同。上臂nmos管t11用于电流信号输出，下臂nmos管t12用于电流信号回流；上臂nmos管t11的源极和下臂nmos管t12的漏极电连接；下臂nmos管t12的源极接地；上臂nmos管t11的漏极与第一降压模块12电连接。
56.驱动模块133包括上臂驱动模块1331和下臂驱动模块1332；上臂驱动模块1331分别与第一导通组21的上臂nmos管t11的栅极、第二导通组22的上臂nmos管t21的栅极、第三导通组23的上臂nmos管t31的栅极电连接；下臂驱动模块1332与第一导通组21的下臂nmos管t12的栅极、第二导通组22的下臂nmos管t22的栅极、第三导通组23的下臂nmos管t32的栅极电连接；
57.第二降压模块分别与上臂驱动模块和下臂驱动模块电连接，用于降压并将降压后
的电压信号输出给上臂驱动模块和下臂驱动模块；
58.mcu132通过上臂驱动模块1331向任意一个导通组的上臂nmos管输出上臂导通信号，并通过下臂驱动模块1332向其余两个导通组的下臂nmos管输出下臂导通信号；或，mcu132通过上臂驱动模块1331向任意两个导通组的上臂nmos管输出上臂导通信号，并通过下臂驱动模块1332向其余一个导通组的下臂nmos管输出下臂导通信号。
59.具体实施时，所述mcu132通过预先设定顺序输出导通信号。设定顺序用于保证电流输出的均衡，控制充电温度，形成6种导通信号的循环，依次如下：(1)导通信号uh、vh、wl，使得nmos管t11、t21、t32导通；(2)导通信号uh、vl、wl，使得nmos管t11、t22、t32导通；(3)导通信号uh、vl、wh，使得nmos管t11、t22、t31导通；(4)导通信号ul、vl、wh，使得nmos管t12、t22、t31导通；(5)导通信号ul、vh、wh，使得nmos管t12、t21、t31导通；(6)导通信号ul、vh、wl，使得nmos管t12、t21、t32导通。
60.所述第二降压模块输出至所述上臂驱动模块的电压信号的电压值与所述第一降压模块输出的电压信号的电压值的差值大于等于10v；所述第二降压模块输出至所述下臂驱动模块的电压信号的电压值大于等于10v。具体实施时，若第一降压模块输出的电压信号48v，此时驱动下臂驱动模块需要10v，那上臂驱动模块需要58v。
61.上臂驱动模块1331包括3个上臂驱动单元，下臂驱动模块1332包括3个下臂驱动单元，上臂驱动单元和下臂驱动单元均包括驱动nmos管和三极管。mcu与驱动nmos管的栅极电连接；驱动nmos管的源极接地；三极管的基极和驱动nmos管的漏极电连接；三极管的发射极和第二降压模块电连接；上臂驱动单元的三极管的集电极和上臂nmos管的栅极电连接；
62.三极管的基极和驱动nmos管的漏极电连接；三极管的发射极和第二降压模块电连接；上臂驱动单元的三极管的集电极和上臂nmos管的栅极电连接；下臂驱动单元的三极管的集电极和下臂nmos管的栅极电连接。驱动单元还包括第一电阻、第二电阻；第一电阻与驱动noms管并联接地；第二电阻与三极管并联后与第二降压模块电连接。
63.具体实施时，如图3，以其中负责uh导通信号的驱动单元1333为例，进行以下连接，驱动单元1333包括驱动nmos管1334和三极管1335；mcu132与驱动nmos管1334的栅极电连接，并且提供mcu-uh导通信号；驱动nmos管1334的源极接地；三极管1335的基极和驱动nmos管1334的漏极电连接；三极管1335的发射极和第二降压模块131电连接；三极管1335的集电极和上臂nmos管t11的栅极电连接，驱动单元1333还包括第一电阻r1、第二电阻r2；第一电阻r1与驱动nmos管1334并联接地；第二电阻r2与三极管1335并联后与第二降压模块131电连接。此处的第一电阻r1起到的作用在于使得瞬时的电流不会影响到驱动nmos管1334，而是通过接地解决，保证持续正常的电流才能驱动整个线路的运行，增加了线路的安全性和稳定性。
64.本实施例提供了一种能在无需添加额外充电口的前提下，通过充电器三相线和控制器的三相线组成回路进行充电的充电器，并且还考虑到充电的过程中对于充电电路温度的控制。
65.实施例2
66.本实施例提供一种电池充电系统，包括电机控制器和如实施例1中的三相线电池充电器；如图4，电机控制器包括第一开关组41、第二开关组42、第三开关组43、三相驱动芯片44；u相线与第一开关组41电连接，v相线与第二开关组42电连接，w相线与第三开关组43
电连接；此处的u相线、v相线、w相线即实施例1中各导通组电连接的三相线，用以电流信号传输。
67.第一开关组41、第二开关组42、第三开关组43的一端均与被充电电池的正极电连接；第一开关组41、第二开关组42、第三开关组43的另一端均与被充电电池的负极电连接。
68.具体而言，第一开关组41、第二开关组42、第三开关组43均包括输入nmos管和回流nmos管；输入nmos管的源极和回流nmos管的漏极电连接；输入nmos管的漏极与被充电电池的正极电连接；回流nmos管的源极与被充电电池的负极电连接；输入nmos管和回流nmos管的栅极与三相驱动芯片电连接，由三相驱动芯片来控制输入nmos管和回流nmos管的导通组合。具体实施时，如图4，第一开关组包括输入nmos管t411和回流nmos管t412，第二开关组包括输入nmos管t421和回流nmos管t422，第一开关组包括输入nmos管t431和回流nmos管t432。
69.在此描述电池充电系统的充电过程，首先充电器接电，通过电流转换模块进行ac转dc操作，第一降压模块给三个导通组电连接，第二降压模块给mcu供电工作，将导通信号输出给驱动模块，驱动模块调整导通信号输出至各导通组，三个导通组分别与三相线电连接，三相线另一端分别对应连通至控制器的三个开关组，通过该三相线进行电流的传输，经过三相驱动芯片的控制三个开关组的导通，实现对电池的充电。
70.本实施例提供了一种能在无需添加额外充电口的前提下，通过充电器三相线和控制器的三相线组成回路进行充电的电池充电系统，并且还考虑到充电的过程中对于充电电路温度的控制，尤其能够应对电池和控制器一体化的情形，拓宽了电池的充电方式。
71.虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。