电池自动充电分选机充电排架及其充电控制方法

技术领域

本发明涉及电池充电领域技术，尤其是指一种电池自动充电分选机充电排架及其充电控制方法。

背景技术

充电电池，是充电次数有限的可充电的电池，配合充电器使用。充电电池的好处是经济、环保、电量足、适合大功率、长时间使用的电器(如随身听、电动玩具等)。充电电池的电压比型号相同的一次性电池低，AA电池(5号充电)是1.2伏，9V充电电池实际上是8.4伏。现在一般充电次数能在1000次左右。

现有的电池充电主要有三种方式，均为手工充电方式：第一种是采用老化测试柜，其需人工放料取料，影响效率和人工取料时的误判。第二种是手工串排架，这种方式不是独立控制单点充电，且无法精准均衡的控制每颗电池的充电电流，充电时容易出现起火的现象。第三种是利用现有铝电解电容的充电选别机的方式，硬件部分未做改变，只在控制电路上重新配置，充电出来的产品置放效果差，容量的均匀性差，同时也无法独立单颗充电和参数的设定，充电中电池起火的问题也无法解决。

因此，有必要研究一种方案以解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种电池自动充电分选机充电排架及其充电控制方法，其能有效解决现有之电池在充电过程中容易起火的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种电池自动充电分选机充电排架，包括有排架本体以及电路板；该排架本体上具有多个电池安置位；该电路板设置于排架本体上；其特征在于：该电路板上设置有多个总控制电路，该多个总控制电路与多个电池安置位一一对应，每一总控制电路均包括有MCU芯片控制单元、电压转换电路、电流电压比较电路、电流信号放大电路、电流电压采集电路、放电控制电路以及降压及整流滤波电路；该电压转换电路连接MCU芯片控制单元，该电流电压比较电路连接MCU芯片控制单元，该电流信号放大电路连接MCU芯片控制单元和电流电压比较电路，该电流电压采集电路连接MCU芯片控制单元、电流电压比较电路和电流信号放大电路，该放电控制电路连接MCU芯片控制单元和电流电压采集电路，该降压及整流滤波电路连接电流电压采集电路。

作为一种优选方案，所述电路板的一端设置有输入防接反电路，该输入防接反电路连接各个总控制电路，该电路板的另一端设置有R485通讯供电电路和R485通讯接口电路，该R485通讯供电电路和R485通讯接口电路均连接各个总控制电路。

作为一种优选方案，所述多个总控制电路并排间隔设置在电路板上并位于电路板的两端之间，每一总控制电路分别位于对应之电池安置位的侧旁。

作为一种优选方案，所述排架本体包括有支撑座、活动夹以及开夹轴；该电路板固定于支撑座上并横向延伸，该多个电池安置位横向排布在电路板的上方；该活动夹为两个，两活动夹可摆动地设置于支撑座上并分别位于电路板的两侧，且多个电池安置位位于两活动夹之间，该开夹轴可转动地设置于支撑座上并控制量活动夹彼此张开或闭合。

作为一种优选方案，所述支撑座为并排间隔设置的多个，每一支撑座上均凹设有卡槽，该电路板卡装在各个卡槽中。

作为一种优选方案，所述活动夹包括有固定条、摆臂、固定座以及多个充电片，该摆臂固定在固定条的底部并可内外摆动地安装在支撑座上，该固定座固定有固定条上，该多个充电片横向间隔排布并均固定于固定座的内侧。

作为一种优选方案，所述摆臂的下端设置有开夹轮，该开夹轴的周侧面上设置有凹面和凸面，该凹面和凸面与开夹轮相配合。

作为一种优选方案，所述摆臂为间隔设置的多个，该固定条横向延伸，该固定座为横向并排设置的多个，多个固定座均固定在固定条上，每一固定座的内侧均设置有多个充电片。

一种充电控制方法，采用前述电池自动充电分选机充电排架，包括有以下步骤：

(1)将多个电池分别放置在多个电池安置位上夹紧固定并分别与多个总控制电路接触导通；

(2)当多个总控制电路接通电源后，多个总控制电路分别对多个电池进行充电并进行电压及电流的监测；

(3)当某个电池电流电压出现异常时，对应的总控制电路停止对电池进行充电，同时放电控制电路对该电池进行放电。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：

通过设置多个总控制电路，多个总控制电路与多个电池安置位一一对应，以对每一颗电池进行独立控制，在充电中及时发现单颗电池充电是否能按照设定的参数在进行充电，若超出设置参数时会及时停止充电并开始放电，可避免电池在持续供电时出现起火的现象，为生产作业带来便利。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明之较佳实施例的组装立体示意图；

图2是本发明之较佳实施例的分解图；

图3是本发明之较佳实施例的局部组装图；

图4是本发明之较佳实施例的截面图；

图5是本发明之较佳实施例中电路板的放大主视图；

图6是本发明之较佳实施例中总控制电路的结构示意图；

图7是本发明之较佳实施例中输入防接反电路的结构示意图；

图8是本发明之较佳实施例中R485通讯供电电路的结构示意图；

图9是本发明之较佳实施例中R485通讯接口电路的结构示意图；

图10是本发明之较佳实施例中总控制电路中MCU芯片控制单元的放大示意图；

图11是本发明之较佳实施例中总控制电路中降压及整流滤波电路的放大示意图；

图12是本发明之较佳实施例中总控制电路中电流电压采集电路的放大示意图；

图13是本发明之较佳实施例中总控制电路中电流信号放大电路的放大示意图；

图14是本发明之较佳实施例中总控制电路中电流电压比较电路的放大示意图；

图15是本发明之较佳实施例中总控制电路中放电控制电路的放大示意图；

图16是本发明之较佳实施例中总控制电路中电压转换电路的放大示意图。

附图标识说明：

10、排架本体11、支撑座

111、卡槽 12、活动夹

121、固定条 122、摆臂

123、固定座 124、充电片

125、开夹轮 13、开夹轴

131、凹面 132、凸面

101、电池安置位 20、电路板

21、总控制电路211、MCU芯片控制单元

212、电压转换电路 213、电流电压比较电路

214、电流信号放大电路 215、电流电压采集电路

216、放电控制电路 217、降压及整流滤波电路

22、输入防接反电路23、R485通讯供电电路

24、R485通讯接口电路201、接点。

具体实施方式

请参照图1至图16所示，其显示出了本发明之较佳实施例一种电池自动充电分选机充电排架的具体结构，包括有排架本体10以及电路板20。

该排架本体10上具有多个电池安置位101；具体地，该排架本体10包括有支撑座11、活动夹12以及开夹轴13。该支撑座11为并排间隔设置的多个，每一支撑座11上均凹设有卡槽111。该活动夹12为两个，两活动夹12可摆动地设置于支撑座11上；该活动夹12包括有固定条121、摆臂122、固定座123以及多个充电片124，该摆臂122固定在固定条121的底部并可内外摆动地安装在支撑座11上，该固定座123固定有固定条121上，该多个充电片124横向间隔排布并均固定于固定座123的内侧，并且，该摆臂122的下端设置有开夹轮125，以及，该摆臂122为间隔设置的多个，该固定条121横向延伸，该固定座123为横向并排设置的多个，多个固定座123均固定在固定条121上，每一固定座123的内侧均设置有多个充电片124。该开夹轴13可转动地设置于支撑座11上并控制量活动夹12彼此张开或闭合，在本实施例中，该开夹轴13的周侧面上设置有凹面131和凸面132，该凹面131和凸面132与开夹轮125相配合。

该电路板20设置于排架本体上，具体地，该电路板20固定于支撑座11上并横向延伸，该多个电池安置位101横向排布在电路板20的上方，以及，前述两活动夹12分别位于电路板20的两侧，且多个电池安置位101位于两活动夹12之间，以使得电池能够地被夹持并与电路板20接触连接，另外，该电路板20卡装在各个卡槽111中，结构简单，安装稳固。

另外，该电路板20上设置有多个总控制电路21，该多个总控制电路21与多个电池安置位101一一对应，每一总控制电路21均包括有MCU芯片控制单元211、电压转换电路212、电流电压比较电路213、电流信号放大电路214、电流电压采集电路215、放电控制电路216以及降压及整流滤波电路217；该MCU芯片控制单元211为微控制单元芯片，其型号为STM32F072C8U6；该电压转换电路212连接MCU芯片控制单元211，该电流电压比较电路213连接MCU芯片控制单元211，该电流信号放大电路214连接MCU芯片控制单元211和电流电压比较电路213，该电流电压采集电路215连接MCU芯片控制单元211、电流电压比较电路213和电流信号放大电路214，该放电控制电路216连接MCU芯片控制单元211和电流电压采集电路215，该降压及整流滤波电路217连接电流电压采集电路215，该MCU芯片控制单元211、电压转换电路212、电流电压比较电路213、电流信号放大电路214、电流电压采集电路215、放电控制电路216以及降压及整流滤波电路217的具体电路结构如图6及图10-图16所示。

该电路板20的一端设置有输入防接反电路22，该输入防接反电路22连接各个总控制电路21，该电路板20的另一端设置有R485通讯供电电路23和R485通讯接口电路24，该R485通讯供电电路23和R485通讯接口电路24均连接各个总控制电路21。该多个总控制电路21并排间隔设置在电路板20上并位于电路板20的两端之间，每一总控制电路21分别位于对应之电池安置位101的侧旁。

该电路板20的具体工作原理如下：

将输入防接反电路22与外部电源连接，输入防接反电路22具备防反相接错功能，当接反正负极时，如图7所示，场效应管AOD4126和稳压管ZD1不导通，无电压电流输出到后续的电路中提供供电，输入防接反电路22的VIN输出端接降压及整流滤波电路217中的VIN端；如图8所示，该R485通讯供电电路23接排架的5V供电端，通过高精度低压线性稳压管SGM2019-ADJ降压至3.3V对R485通讯接口电路24供电；该R485通讯接口电路24受到R485通讯供电电路23的3.3V供电后，分别有与外部通讯接口端和与内部信息发送收集联通，如图9所示，3.3V供电到通信芯片SP3485和场效应管2SK3019后输出端TXD/RXD端口与MCU芯片控制单元211中的TXD/RXD端口连接，排架上45个总控制电路21的通讯均与R485通讯接口电路24连接并通讯。该R485通讯接口电路24中的RXD/TXD与MCU芯片控制单元211中的RXD/TXD相连，外界上位机对MCU芯片控制单元211的MCU芯片发出参数设置的指令和收集数据都是通过R485通讯接口电路24通讯传输到各个工位中的MCU芯片控制单元211中，MCU芯片控制单元211中MCU芯片收到指令并依指令执行工作，如数据的采集和传输等。如图11所示，该降压及整流滤波电路217的VIN端与输入防接反电路22的VIN供电端连接，以提供电源，经过高效异步降压转换器LGS5145降压后再经过整流滤波电路后到电流电压采集电路215后直接连接电池充电，MCU芯片控制单元211的MCU芯片与降压转换器LGS5145相连，降压转换器LGS5145依据MCU芯片指令控制电压、电流大小输出。如图12所示，该电流电压采集电路215与电流信号放大电路214连接，此电流通过180mR的电阻进行电流采集，再由电流信号放大电路214把采集的数据提供到MCU芯片中，电压采集电路的数据则直接到MCU芯片中。如图13所示，该电流信号放大电路214与电流电压采集电路215连接，充电过程中电流采集通过电流信号放大电路214中的通讯收发芯片U2进入电流电压比较电路213中，通讯收发芯片U2的型号为SP3485。如图14所示，该电流电压比较电路213的电压电流比较采用LM358运算放大器与MCU芯片控制单元211、电流电压采集电路215和电流信号放大电路214连接，该MCU芯片控制单元211的MCU芯片中设置的参数与电流电压采集电路215电压采集数据和电流信号放大电路214电流采集放大数据进行比较，当比较结果不符合设定参数要求则判定NG，并及时通过放电控制电路216进行放电。如图15所示，该放电控制电路216采用一个AO3442场效应管和100R的放电电阻，当电流电压比较电路213的数据通过MCU芯片运算并判定NG后，MCU芯片发出信号给AO3442场效应管，导通放电。如图16所示，该电压转换电路212为MCU芯片供电，供电端与各个总控制电路21飞的VIN端相连，通过电压降压稳压器芯片HT7463A，把供电24V转换成5V，再通过整流滤波后经过高精度低压差线性稳压器SGM2019-ADJ 5V转换成3.3V给MCU芯片供电。

本发明还公开一种充电控制方法，采用前述电池自动充电分选机充电排架，包括有以下步骤：

(1)将多个电池分别放置在多个电池安置位101上夹紧固定并分别与多个总控制电路21接触导通。具体地，原始状态下，该开夹轮125正对凹面131上，此时两活动夹12的上端彼此张开，接着，将电池放置在对应的电池安置位101上，电池的两引脚分别抵在电路板20对应的接点201上，接点401与对应的总控制电路21导通连接，接着，通过手动或电动使开夹轴13转动，以使得凸面132抵压在开夹轮125上，从而促使两活动夹12的上端彼此闭合，两活动夹12上的充电片124弹性抵压在电池对应的引脚上，从而使电池引脚与接点保持稳固的接触连接，此时电池与对应的总控制电路21连接导通。

(2)当多个总控制电路21接通电源后，多个总控制电路21分别对多个电池进行充电并进行电压及电流的监测。

(3)当某个电池电流电压出现异常时，对应的总控制电路21停止对电池进行充电，同时放电控制电路21对该电池进行放电。

(4)当电池充电完成后，通过手动或电动使开夹轴13转动，以使得凹面132正对开夹轮125，此时两活动夹12的上端可彼此张开，两活动夹12上的充电片124不在抵压在电池对应的引脚上，此时可将电池从电池安置位101上取下。

本发明的设计重点在于：通过设置多个总控制电路，多个总控制电路与多个电池安置位一一对应，以对每一颗电池进行独立控制，在充电中及时发现单颗电池充电是否能按照设定的参数在进行充电，若超出设置参数时会及时停止充电并开始放电，可避免电池在持续供电时出现起火的现象，为生产作业带来便利。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。