本發(fā)明涉及充電器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于野外的鋰電池充電裝置和方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及人們生活水平的提高，自動(dòng)化設(shè)備越來越多，通過這些自動(dòng)化設(shè)備，可以大大節(jié)省人力成本，且生產(chǎn)效率高。在農(nóng)林行業(yè)，野外植物保護(hù)操作，如農(nóng)藥噴灑等工作，由于以前均通過人工噴灑，需要人工攜帶很重的藥劑對(duì)樹木進(jìn)行噴灑，對(duì)于大面積的樹林，噴灑效率低，而隨著科技的發(fā)展，目前開始采用無人機(jī)對(duì)農(nóng)林的藥物進(jìn)行噴灑。

目前現(xiàn)有電動(dòng)類無人機(jī)，通常在野外長時(shí)間連續(xù)作業(yè)時(shí)，需要大量的鋰電池供電，特別是植保類無人機(jī)尤其突出，通常外出作業(yè)需要持續(xù)數(shù)月，目前基本的解決方式為，一、準(zhǔn)備大量的鋰電池組，由專人將沒電的電池送至農(nóng)戶家中充電，待充滿電后將電池帶到作業(yè)點(diǎn)，然后再將沒電的電池帶回，如此循環(huán)；二、準(zhǔn)備一個(gè)或多個(gè)商用的市電發(fā)電機(jī)+降壓穩(wěn)壓電源+充電器，就地充電。

第一種需要一個(gè)專人來負(fù)責(zé)，并且需要準(zhǔn)備大量的電池組；第二種基本能夠解決問題，但是安全和效率受到影響，由于野外環(huán)境比較復(fù)雜，稍有不慎就會(huì)發(fā)生觸電危險(xiǎn)，對(duì)人身安全有極大隱患；同時(shí)會(huì)有一個(gè)降壓過程，將會(huì)有20%電量變成熱量消失，效率將會(huì)降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種安全性高，充電效率高的鋰電池充電裝置和方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明公開一種野外鋰電池充電裝置，包括：

用于給設(shè)備進(jìn)行充電的充電模塊，充電模塊上設(shè)置有充電器，所述充電器與設(shè)備的鋰電池組電連接；

用于給充電模塊進(jìn)行充電的發(fā)電模塊，所述發(fā)電模塊上設(shè)置有恒壓為30V以下的發(fā)電機(jī)和將發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電的整流器，發(fā)電機(jī)與整流器的輸入端連接，所述整流器的輸出端與充電器電連接，直接給充電器充電；

用于給發(fā)電模塊提供動(dòng)力的動(dòng)力模塊，所述動(dòng)力模塊上設(shè)置有維持發(fā)電機(jī)的恒壓動(dòng)力源的恒壓控制器，所述恒壓控制器與整流器的輸出端電連接。

其中，所述動(dòng)力模塊內(nèi)還設(shè)置有內(nèi)燃機(jī)組，所述內(nèi)燃機(jī)組包括內(nèi)燃機(jī)和油門電機(jī)，所述油門電機(jī)與內(nèi)燃機(jī)電連接，控制內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，且內(nèi)燃機(jī)直接與發(fā)電機(jī)電連接，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

其中，所述恒壓控制器上設(shè)置有電壓檢測芯片、主控制器和電機(jī)控制組件，所述電壓檢測芯片與主控制器電連接，并將檢測到的整流器中輸出的電壓大小傳遞給主控制器，所述主控制器與電機(jī)控制組件電連接，根據(jù)檢測到的電壓控制電機(jī)控制組件的轉(zhuǎn)速；所述電機(jī)控制組件直接與油門電機(jī)電連接，直接控制油門電機(jī)的油門大小。

其中，所述主控制器設(shè)定保持電壓為27V，以控制電機(jī)控制組件的轉(zhuǎn)速，從而控制油門電機(jī)的油門大小使發(fā)電機(jī)電壓恒定為27V，當(dāng)整個(gè)恒壓控制器無法在3秒內(nèi)江發(fā)電機(jī)調(diào)整為27V時(shí)，恒壓控制器重新啟動(dòng)。

其中，所述充電器為鋰電池組專用平衡充電器，其輸出電壓不大于27V，所述充電器上設(shè)置有主電源輸出接口和平衡接頭輸出調(diào)節(jié)接口，所述主電源輸出接口為大電流充電接口，平衡接頭輸出接口調(diào)節(jié)鋰電池組內(nèi)每片電芯電壓的一致性。

本發(fā)明還公開一種野外鋰電池充電方法，包括：

動(dòng)力模塊內(nèi)的恒壓控制器控制發(fā)電模塊的發(fā)電機(jī)輸出恒定的30V以下的電壓；

發(fā)電模塊上的發(fā)電機(jī)的輸出端與同為發(fā)電模塊中的整流器的輸入端連接，且發(fā)電機(jī)的輸出電壓為30V以下，由整流器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電壓輸出；

整流器的輸出端與充電模塊上的充電器電連接，由充電器控制設(shè)備的鋰電池組的充電。

其中，所述恒壓控制器控制內(nèi)燃機(jī)組從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，所述內(nèi)燃機(jī)組包括內(nèi)燃機(jī)和油門電機(jī)，油門電機(jī)直接控制內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)通過內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速的大小來輸出不同大小交流電壓。

其中，所述恒壓控制器上的電壓檢測芯片檢測整流器的輸出電壓大小，并將檢測到的整流器中輸出的電壓大小傳遞給主控制器，所述主控制器根據(jù)電壓的大小，調(diào)整電機(jī)控制組件的轉(zhuǎn)速；所述電機(jī)控制組件直接與油門電機(jī)電連接，直接控制油門電機(jī)的油門大小。

其中，所述主控制器設(shè)置保持電壓為27V，以控制電機(jī)控制組件的轉(zhuǎn)速，當(dāng)檢測到整流器輸出電壓大于27V時(shí)，則電機(jī)控制組件正向轉(zhuǎn)動(dòng)，減小油門電機(jī)油門大小使內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速降低至讓發(fā)電機(jī)電壓直到27V為止，若小于27V時(shí)則電機(jī)控制組件反向轉(zhuǎn)動(dòng)，加大油門電機(jī)油門大小，使內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速加快至能讓發(fā)電機(jī)能發(fā)出27V為止，若等于27V時(shí)則保持當(dāng)前油門，如此一直循環(huán)，始終保持能夠輸出27V電壓給充電器，若3秒內(nèi)無法調(diào)整發(fā)電機(jī)至27V，恒壓控制器重新啟動(dòng)。

其中，所述充電器采用鋰電池組專用平衡充電器，輸出電壓不大于27V，且充電器的主電源輸出接口和平衡接頭輸出調(diào)節(jié)接口都與鋰電池組連接，其主電源輸出接口為大電流充電接口，平衡接頭輸出接口作用為調(diào)節(jié)鋰電池組內(nèi)每片電芯電壓的一致性。

本發(fā)明的有益效果是：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的公開了一種用于野外作業(yè)的鋰電池充電裝置和方法，該鋰電池充電裝置，結(jié)構(gòu)簡單，充電方式方便，尤其適合于野外作業(yè)，其主要由內(nèi)燃機(jī)，發(fā)電機(jī)，充電器組成；其特點(diǎn)是直接使用30V以下的低壓恒壓發(fā)電系統(tǒng)，在野外復(fù)雜情況下也可安全使用，不會(huì)發(fā)生觸電危險(xiǎn)；沒有降壓過程，效率更高。整個(gè)過程不需要降壓設(shè)備，電壓只有27V低于安全電壓值，更加安全；整個(gè)過程不需要降壓設(shè)備，電壓只有27V低于安全電壓值，更加安全；本發(fā)明沒有降壓設(shè)備可以降低成本和維護(hù)成本以及重量，同時(shí)減少了效率轉(zhuǎn)換，更加節(jié)能；在充電工過中的輸出功率是會(huì)隨著電池的充滿和充電電池?cái)?shù)量的不同，會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)油門，即根據(jù)輸出負(fù)載是大小自動(dòng)等量輸出相應(yīng)的油門，高負(fù)載高油門低負(fù)載低油門甚至怠速運(yùn)行，這樣可以非常的省油，將會(huì)更加節(jié)能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的鋰電池充電裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的恒壓控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的鋰電池充電方法流程圖。

主要元件說明：

1、動(dòng)力模塊 2、發(fā)電模塊

3、充電模塊 11、恒壓控制器

12、油門電機(jī) 13、內(nèi)燃機(jī)

14、高壓發(fā)生器 15、火花塞

16、點(diǎn)火線圈 21、整流器

22、發(fā)電機(jī) 23、充電器

32、鋰電池組 111、DC-DC降壓穩(wěn)壓器

112、電壓檢測芯片 113、主控制器

114、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 115、可控硅

116、步進(jìn)電機(jī)。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地表述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。

參閱圖1，本發(fā)明提供一種野外鋰電池充電裝置，其主要包括用于給發(fā)電模塊提供動(dòng)力的動(dòng)力模塊1、用于給充電模塊進(jìn)行充電的發(fā)電模塊2和用于給設(shè)備進(jìn)行充電的充電模塊3，動(dòng)力模塊1與發(fā)電模塊2電連接，發(fā)電模塊2與充電模塊3電連接，動(dòng)力模塊1包括恒壓控制器11，恒壓控制器11主要用于檢測整個(gè)充電裝置的輸出電壓值，并控制油門電機(jī)12的運(yùn)轉(zhuǎn)，而油門電機(jī)12設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)13上，油門電機(jī)12與內(nèi)燃機(jī)13共同組合成內(nèi)燃機(jī)組，整個(gè)內(nèi)燃機(jī)組主要是為了驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)22轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)22轉(zhuǎn)動(dòng)了才能發(fā)出電力。在本實(shí)施例中油門電機(jī)12的油門大小由恒壓控制器11控制，而油門電機(jī)12中油門的大小又直接控制內(nèi)燃機(jī)13的轉(zhuǎn)速，內(nèi)燃機(jī)13與發(fā)電模塊2上的發(fā)電機(jī)22電連接，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)22的轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)22所發(fā)的電壓由內(nèi)燃機(jī)13的轉(zhuǎn)速來確定。

在本實(shí)施例中，發(fā)電模塊1上還包括有整流器21，由于發(fā)電機(jī)22發(fā)出的電是交流電，而一般充電器所充的電都是直流電，故需要再此處設(shè)置一個(gè)整流器21，將交流電轉(zhuǎn)換成直流電再輸出。

請(qǐng)參閱圖2，在本實(shí)施例中，恒壓控制器11內(nèi)部進(jìn)一步包括有DC-DC降壓穩(wěn)壓器111、電壓檢測芯片112、主控制器113、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片114、可控硅115和步進(jìn)電機(jī)116，其中步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片114與步進(jìn)電機(jī)116組合成電機(jī)控制組件，其中步進(jìn)電機(jī)116與油門電機(jī)12電連接，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片114與主控制器113電連接，主控制器113與電壓檢測芯片112和DC-DC降壓穩(wěn)壓器111電連接，電壓檢測芯片112和DC-DC降壓穩(wěn)壓器111同時(shí)與整流器21電連接、其中，在整個(gè)動(dòng)力模塊中，還設(shè)置有高壓發(fā)生器14、火花塞15和點(diǎn)火線圈16，其中高壓發(fā)生器14與點(diǎn)火線圈16都與可控硅115電連接，高壓發(fā)生器14與火花塞15電連接，火花塞15與內(nèi)燃機(jī)13電連接，內(nèi)燃機(jī)13與點(diǎn)火線圈16電連接。

在本實(shí)施例中，整個(gè)恒壓控制器11的電源從整流器21的輸出端口取電，經(jīng)過DC-DC降壓至穩(wěn)定器111降壓成5V給整個(gè)恒壓控制器11供電，電壓檢測芯片112將檢測到的整流器21的電壓發(fā)送至主控制器113，主控制器113為恒壓控制器的CPU，其內(nèi)置控制程序，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和判斷，將主控制器113設(shè)置27V的保持電壓。當(dāng)電壓檢測芯片112檢測到的電壓低于27V時(shí)，主控制器113則給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片114發(fā)送信號(hào)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)116順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，當(dāng)大于27V時(shí)則逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，當(dāng)剛好27V時(shí)則保持當(dāng)前位置。同時(shí)，若恒壓控制器11在3秒內(nèi)一直無法調(diào)整至27V，則主控制器113發(fā)送信號(hào)至可控硅115斷開高壓發(fā)生器14的電路，高壓發(fā)生器14控制火花塞15作用于內(nèi)燃機(jī)13，使內(nèi)燃機(jī)13瞬時(shí)失去動(dòng)力，電壓將會(huì)瞬間閃斷，此時(shí)充電器31將重啟，不會(huì)有輸出，發(fā)電機(jī)22將沒有負(fù)載，在慣性的作用下內(nèi)燃機(jī)13還會(huì)旋轉(zhuǎn)，此時(shí)電壓將會(huì)回升，恒壓控制器11將重新開始工作，內(nèi)燃機(jī)13進(jìn)入怠速狀態(tài)，若持續(xù)不能達(dá)到27V則如此循環(huán)，慣性持續(xù)衰減直至不足以啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，內(nèi)燃機(jī)13熄火，充電器3在電源低于15V時(shí)則重啟，沒有電壓輸出。當(dāng)需要從新啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)13時(shí)，內(nèi)燃機(jī)13控制點(diǎn)火線圈16工作，并傳遞點(diǎn)火信息給可控硅115。

在本實(shí)施例中，整流器21輸出恒定電壓給充電模塊3上的充電器31，充電器31為鋰電池組32專用平衡充電器，其輸出為7.4-25.2V，充電器31上設(shè)置有主電源輸出接口和平衡接頭輸出調(diào)節(jié)接口，主電源輸出接口為大電流充電接口，平衡接頭輸出接口調(diào)節(jié)鋰電池組內(nèi)每片電芯電壓的一致性。

請(qǐng)參閱圖3，本發(fā)明還提供了一種野外鋰電池充電的方法，其主要步驟包括：

S1、通過恒壓控制器11檢測整流器21的輸出電壓；

S2、恒壓控制器11內(nèi)部設(shè)置27V的保持電壓，并控制電機(jī)控制組件的轉(zhuǎn)向，從而控制油門電機(jī)12的油門大小，再控制內(nèi)燃機(jī)13的轉(zhuǎn)速；

S3、內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速直接控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)快慢，從而控制發(fā)電機(jī)22輸出電壓的大??；

S4、由于發(fā)電機(jī)22發(fā)出的電壓為交流電，故通過整流器21將發(fā)電機(jī)22發(fā)出的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，并輸出，其中一端輸出給恒壓控制器11，另一端輸出給整流器31；

S5、恒壓控制器11檢測整流器21輸出的電壓是否為恒定的27V，當(dāng)為恒定的27V時(shí)，輸出給充電器，當(dāng)不為恒定的27V時(shí)，執(zhí)行S8步驟，判斷循環(huán)時(shí)間是否持續(xù)3秒，如果未持續(xù)3秒，則通過恒壓控制器11重新調(diào)整油門電機(jī)的油門大小，控制內(nèi)燃機(jī)調(diào)整轉(zhuǎn)速，即執(zhí)行S2步驟，從而調(diào)整發(fā)電機(jī)22的輸出，以此循環(huán)，直至為恒定27V；若超過3秒，即執(zhí)行S9步驟；

S6、當(dāng)整流器21為輸出的恒定27V時(shí)，給充電器31進(jìn)行充電；

S7、充電器31給設(shè)備的鋰電池組32進(jìn)行充電。

S8、是否循環(huán)調(diào)整發(fā)電機(jī)22的電壓持續(xù)3秒，未持續(xù)3秒，執(zhí)行S2步驟，若已經(jīng)持續(xù)了3秒，則執(zhí)行S9步驟；

S9、恒壓控制器內(nèi)的可控硅115斷開高壓發(fā)生器14；

S10、高壓發(fā)生器14控制火花塞15，斷開火花塞15，從而使內(nèi)燃機(jī)13瞬間失去動(dòng)力，電壓將會(huì)瞬間閃斷，；

S11、充電器31在電源低于15V時(shí)則重啟，沒有電壓輸出，發(fā)電機(jī)22將沒有負(fù)載，在慣性的作用下內(nèi)燃機(jī)13還會(huì)旋轉(zhuǎn)，此時(shí)電壓將會(huì)回升，恒壓控制器11將重新開始工作，內(nèi)燃機(jī)13進(jìn)入怠速狀態(tài)；

S12、再次檢測整流器31是否達(dá)到27V，達(dá)到27V，則執(zhí)行S6步驟，整流器21輸出27V電壓給充電器31，充電器31給鋰電池組重點(diǎn)，若持續(xù)不能達(dá)到27V則如此循環(huán)，慣性持續(xù)衰減直至不足以啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，內(nèi)燃機(jī)13熄火，停止工作。

同樣，在本實(shí)施例所用的充電方法中，充電器31也應(yīng)采用鋰電池組32專用平衡充電器31，輸出電壓范圍在7.4-25.2V，且充電器的主電源輸出接口和平衡接頭輸出調(diào)節(jié)接口都與鋰電池組連接，其主電源輸出接口為大電流充電接口，平衡接頭輸出接口作用為調(diào)節(jié)鋰電池組內(nèi)每片電芯電壓的一致性。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于：

1）本發(fā)明公開了一種鋰電池充電系統(tǒng)，該充電系統(tǒng)尤其適合于野外作業(yè)，其由內(nèi)燃機(jī)，發(fā)電機(jī)，充電器組成；結(jié)構(gòu)簡單，體積小，也便于攜帶；

2）該鋰電池充電裝置直接使用30V以下的低壓恒壓發(fā)電系統(tǒng)，在野外復(fù)雜情況下也可安全使用，不會(huì)發(fā)生觸電危險(xiǎn)；沒有降壓過程，效率更高；

3）整個(gè)過程不需要降壓設(shè)備，電壓只有30V以下低于安全電壓值，更加安全；沒有降壓設(shè)備可以降低成本和維護(hù)成本以及重量，同時(shí)減少了效率轉(zhuǎn)換；

4）在充電工過中的輸出功率是會(huì)隨著電池的充滿和充電電池?cái)?shù)量的不同，會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)及油門電機(jī)，即根據(jù)輸出負(fù)載是大小自動(dòng)等量輸出相應(yīng)的油門，高負(fù)載高油門低負(fù)載低油門甚至怠速運(yùn)行，這樣可以非常的省油，將會(huì)更加節(jié)能。

以上公開的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，但是本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。