[实用新型]一种大功率充电系统并联快充通讯电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及多块数、大电流快速充电控制领域，具体的说是利用高频开关电源原理，做成通用型电源组件。用多组件并联实现铅酸、镍镉等电池大电流快速充电。

背景技术

在充电机领域，充电电源(这里称单组件)的充电功能已相当完善，但单组件之间并联，实现大电流快速充电和瞬时大电流放电时，组件之间的均流和电池快充去激化时的放电对组件的稳定性、可靠性和安全性有较高要求。故现在组件并联充电的技术还不完善，设备种类少、价格较高。本技术运用可有效解决组件相互之间的联系和保证组件工作的一致性、充电电流均衡性，最小化大电流放电时对各组件的影响。要实现组件之间的自动均流，则组件之间的数据交换是必需的功能。因此，组件之间的通信技术是实现数字均流的关键技术。本实用新型采用I2C通讯方式来实现数据交换。组件间的通讯具有延时性，为了保证各组件在放电和充电的开始工作，特别使大电流放电的一致性，我们在通讯的同时加入了充/放电控制信号，保证动作的一致性，使组件工作稳定。本实用新型主要采用数字控制方法，具有均流设定灵活、控制方便、硬件要求低的特点，并且单个组件故障时不影响与其并联的其它组件的正常运行。

实用新型内容

本实用新型主要目的是提供一种可大功率充电系统并联快充通讯电路，解决单一充电电源之间的并联运行，满足充电时的大电流充、放电时均流的稳定性和放电时组件的安全性。

本实用新型的技术方案如下：

一种大功率充电系统并联快充通讯电路，其特征在于包括一个或多个充电单元，各充电单元的结构为：单片机的通讯端口通过SDA数据线连接到第二光耦的输入负端和第一光耦的输出负端，第二光耦的输入正端与第一光耦的输出正端和+5V电源相连，第二光耦的输出正端与第一光耦的输入正端和+5V电源相连，第二光耦的输出负端与第一光耦的输入负端和地线相连，同时连接到另一充电单元的单片机的通讯端口；单片机的外部中断口通过SCL时钟线接到第四光耦的输入负端和第三光耦的输出负端，第四光耦的输入正端与第三光耦的输出正端和+5V电源相连，第四光耦的输出正端与第三光耦的输入正端和+5V电源相连，第四光耦的输出负端与第三光耦的输入负端和地线相连，同时连接到另一个充电单元的单片机通讯端口；第一、第二、第三、第四光耦的电源输入端连接到+5V电源；从单片机外部中断口输出控制充放电控制信号及充电单元关断信号；单片机与主计算机之间建立通讯。所述的单片机采用C8051F005H，单片机的RST口连接有IMP809和电容构成的复位电路；所述的单片机的XTAL1和XTAL2口连接有11.0592M石英震荡器和电容构成的时钟电路。所述的单片机C8051F005H直接连接到模拟电源、数字电源、数字地、模拟地。所述的光耦采用TLP113。

实用新型工作原理

采用I²C通讯总线(C8051F005H的P0.0和P0.1口)，用TLP113光耦作组件之间相互隔离，通讯实现电流、电压等参数之间的互通，在大电流充电时，需及时放电以消除充电电池两端的激化电压，并且放电时，各充电单元必需停止充电，放电控制信号和充电单元关断信号采用主单片机的输入/输出口控制(C8051F005H的P1.1、P3.0和P3.1口)，保证充电单元之间的开通、断开同步性和实时性。

从充电单元上电后第一次接收到通信信息(可能为自身发送的信息)起，每隔10ms向外发送自身地址码和电流采样值。如发生冲突，I²C会根据每个充电单元信息的优先级自动调整发送顺序。由于每个充电单元发送信息的优先级都不相同，因此它们会自动按一定的次序发送出去。每个充电单元在自身发送信息10ms之后，计算出并联工作的充电单元总数，并求出所有采样电流的平均值，通知充电单元的控制环节。由于I²C高速的通信能力和极低的出错率，10ms之内所有的充电单元都能将电流采样值发送出去让每个充电单元接收到。充电单元检测到自身出现故障时，应及时切断输出，并退出通信。

实用新型优点

1、适用范围广。采用带通讯功能的充电单元，即可实现充电单元之间的并联充电。

2、外围电路简单，均流性好。由于充电单元采用了通讯使硬件均流电路。

3、高可靠性。电路元器件少，没有复杂元器件。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图：

图2为本实用新型的电路原理简图：

具体实施方式

大功率充电系统并联快充通讯电路，包括一个或多个充电单元，各充电单元的结构为：单片机的通讯端口通过SDA数据线连接到第二光耦的输入负端和第一光耦的输出负端，第二光耦的输入正端与第一光耦的输出正端和+5V电源相连，第二光耦的输出正端与第一光耦的输入正端和+5V电源相连，第二光耦的输出负端与第一光耦的输入负端和地线相连，同时连接到另一充电单元的单片机的通讯端口；单片机的通讯端口通过SCL时钟线接到第四光耦的输入负端和第三光耦的输出负端，第四光耦的输入正端与第三光耦的输出正端和+5V电源相连，第四光耦的输出正端与第三光耦的输入正端和+5V电源相连，第四光耦的输出负端与第三光耦的输入负端和地线相连，同时连接到另一个充电单元的单片机通讯端口；第一、第二、第三、第四光耦的电源输入端连接到+5V电源；从单片机外部中断口输出控制充放电控制信号及充电单元关断信号；单片机与主计算机之间建立通讯。所述的单片机采用C8051F005H，单片机的RST口连接有IMP809和电容构成的复位电路；所述的单片机的XTAL1和XTAL2口连接有11.0592M石英震荡器和电容构成的时钟电路。所述的单片机C8051F005H直接连接到模拟电源、数字电源、数字地、模拟地。所述的光耦采用TLP113。