專利名稱：一種電動車智能充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種充電器，特別是涉及一種電動車智能充電器。
背景技術(shù)：
電能作為一種清潔能源，在生產(chǎn)生活中被廣泛地推廣與應(yīng)用。電動車已經(jīng)成為一種新的代步工具。為了能夠確保電動車的正常使用，基本上每天都需要對電動車進(jìn)行充電。一般在對電池進(jìn)行充電的過程中，電池也同時(shí)對外放電，這樣一方面不能很好的省電，另一方面使得充電的效率降低。電動車核心部件中的車體、控制器和電動機(jī)三大部件在理論和技術(shù)上已較為成熟，而另外兩大部件蓄電池和充電器的發(fā)展還不能滿足人們的需求，有一些理論和技術(shù)上的問題還有待攻關(guān)。如今，這些問題已經(jīng)成為影響電動車發(fā)展的瓶頸。目前電動車使用的電池主要由鉛酸蓄電池、鋰離子蓄電池、鎳一金屬氫化物蓄電池、燃料電池等，其中鉛酸蓄電池以其價(jià)格低廉、技術(shù)和制造工藝較成熟、電池容量大、材料來源豐富、跟隨負(fù)荷輸出特性好、無記憶效應(yīng)等優(yōu)勢成為電動車目前主要采用的電池種類。近年來，我國的鉛酸蓄電池自身的技術(shù)有了很大進(jìn)步，比如全密封免維修鉛酸蓄電池的出現(xiàn)。鉛酸蓄電池也廣泛應(yīng)用于國防、通信、鐵路、交通、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等部門，但為其補(bǔ)充能量的充電器的相關(guān)技術(shù)卻發(fā)展緩慢。充電時(shí)間過長、充電器輸出電壓不足、充電電流調(diào)整不好等等原因會導(dǎo)致蓄電池的使用壽命大大縮短，嚴(yán)重的制約著電動車的發(fā)展。通常人們都是在蓄電池的電量幾乎全部使用完再對其進(jìn)行充電，這樣的結(jié)果很容易使充電器以為過充電而遭到損壞，每年報(bào)廢的蓄電池的數(shù)量十分巨大，致使蓄電池因?yàn)檫^早地報(bào)廢而造成了社會資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染?，F(xiàn)在全世界都在宣傳低碳生活，使用智能式充電器就能夠起到節(jié)約能量消耗，增加蓄電池的使用壽命的作用 ，這不僅是對電動車，更是對環(huán)境的一種保護(hù)。從最近幾年的新聞報(bào)道中可以看到，許多電動車使用者因?yàn)槭褂贸潆娖鞑划?dāng)，比如蓄電池的反接或者先將充電器與市電相連再與蓄電池相接，危害自身的生命安全和蓄電池的壽命，所以我們迫切需要一種安全、環(huán)保、智能的電動車充電器。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述問題，本實(shí)用新型公開了一種電動車智能充電器，可對充電過程進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣和智能控制，并可對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，能夠減少蓄電池充電損耗，延長其使用壽命。本實(shí)用新型公開的一種電動車智能充電器，包括整流濾波裝置、開關(guān)管、高頻變壓器、蓄電池、PWM控制器、顯示器、單片機(jī)和電流電壓采樣及處理裝置，所述的整流濾波裝置的輸出端、高頻變壓器的輸入端和PWM控制器的輸出端均連接到開關(guān)管，所述的高頻變壓器的輸出端連接到蓄電池，所述的電流電壓采樣及處理裝置的輸入端連接到蓄電池，所述的電流電壓采樣及處理裝置的輸出端、PWM控制器的輸入端和顯示器均連接到單片機(jī)。本實(shí)用新型公開的一種電動車智能充電器，體積小，重量輕，效率高，適于市電輸入，安全可靠，可對充電過程進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣和智能控制，并可對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，能夠減少蓄電池充電損耗，延長其使用壽命。本實(shí)用新型公開的一種電動車智能充電器的一種改進(jìn)，所述的電流電壓采樣及處理裝置包括并聯(lián)連接到蓄電池的電流采樣裝置、電壓采樣裝置以及與電流采樣裝置和電壓采樣裝置連接的低通濾波裝置。本改進(jìn)通過設(shè)置的并聯(lián)結(jié)構(gòu)的電流電壓采樣及處理裝置，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，采樣精度高，采樣信號質(zhì)量好，有利于提高智能充電器的充電效果，提高電池充電質(zhì)量。本實(shí)用新型公開的一種電動車智能充電器，體積小，重量輕，效率高，適于市電輸入，安全可靠，充電過程中對電流電壓信號采集效率高、質(zhì)量高，可對充電過程進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣和智能控制，并可對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，能夠減少蓄電池充電損耗，延長其使用壽命O

圖1、本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2、本實(shí)用新型的工作原理示意圖；圖3、本實(shí)用新型的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，應(yīng)理解下述具體實(shí)施方式
僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。需要說明的是，下面描述中使用的詞語“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附圖中的方向，詞語“內(nèi)”和“外”分別指的是朝向或遠(yuǎn)離特定部件幾何中心的方向。如圖1 3所示，本實(shí)用新型公開的一種電動車智能充電器，包括整流濾波裝置、開關(guān)管、高頻變壓器、蓄電池、PWM控制器、顯示器、單片機(jī)和電流電壓采樣及處理裝置，所述的整流濾波裝置的輸出端、高頻變壓器的輸入端和PWM控制器的輸出端均連接到開關(guān)管，所述的高頻變壓器的輸出端連接到蓄電池，所述的電流電壓采樣及處理裝置的輸入端連接到蓄電池，所述的電流電壓采樣及處理裝置的輸出端、PWM控制器的輸入端和顯示器均連接到單片機(jī)。本實(shí)用新型公開的一種電動車智能充電器，體積小，重量輕，效率高，適于市電輸入，安全可靠，可對充電過程進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣和智能控制，并可對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，能夠減少蓄電池充電損耗，延長其使用壽命。作為一種優(yōu)選，所述的電流電壓采樣及處理裝置包括并聯(lián)連接到蓄電池的電流采樣裝置、電壓采樣裝置以及與電流采樣裝置和電壓采樣裝置連接的低通濾波裝置。本實(shí)用新型通過設(shè)置的并聯(lián)結(jié)構(gòu)的電流電壓采樣及處理裝置，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，采樣精度高，采樣信號質(zhì)量好，有利于提高智能充電器的充電效果，提高電池充電質(zhì)量。本實(shí)用新型公開的一種電動車智能充電器，體積小，重量輕，效率高，適于市電輸入，安全可靠，充電過程中對電流電壓信號采集效率高、質(zhì)量高，可對充電過程進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣和智能控制，并可對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，能夠減少蓄電池充電損耗，延長其使用壽命O實(shí)施例本實(shí)用新型公開的一種電動車智能充電器，由市電送來的220V的交流電經(jīng)過整流濾波裝置進(jìn)行整流濾波，得到直流電后經(jīng)開關(guān)管送入給高頻變壓器，高頻變壓器的次級繞組輸出電壓為48V用于給蓄電池進(jìn)行充電。在蓄電池的出口處分別利用并聯(lián)設(shè)置的電流采樣裝置和電壓采樣裝置進(jìn)行電流和電壓的采樣，采樣信號送入低通濾波器以過濾諧波的干擾，輸出的信號送入單片機(jī)AD 口。單片機(jī)將送進(jìn)來的電壓和電流信號轉(zhuǎn)換為實(shí)際值，并將它們與上一次采樣的實(shí)際值進(jìn)行比較，然后通過PWM控制器調(diào)節(jié)輸出的PWM波形的頻率和占空比，從而調(diào)節(jié)開關(guān)管的通斷，并控制指示燈的亮滅來指示充電的過程。當(dāng)單片機(jī)檢測到蓄電池充滿電時(shí)，控制開關(guān)管斷開電源，停止充電。同時(shí)蓄電池經(jīng)過整流濾波后給單片機(jī)、指不電路和其它的電路提供電源。電動車智能充電器整體電路圖如圖2所示，智能充電控制過程具體實(shí)現(xiàn)方法如下:采用電流控制型脈寬調(diào)制方式，其整個(gè)工作過程是將220V交流電壓經(jīng)整流濾波裝置整流濾波后變?yōu)橹绷鞲邏?，再由開關(guān)管如MOS管斬波，再經(jīng)過高頻變壓器降壓后得到低壓高頻矩形電壓，最后向蓄電池輸出充電電流。對電源電路的要求是其交流輸入電壓范圍為90 270V，能同時(shí)輸出+5V (作為控制部分的電源)及12 60V (主回路)電壓，輸出電流為I 3A。PWM控制器的型號為UC3842，其自身的內(nèi)部調(diào)制可使其停止脈寬輸出，開關(guān)管截止，輸出電壓和電流均為0，從而停止充電。而當(dāng)PWM控制器欠壓時(shí)，即當(dāng)其7腳電壓降至10 V以下時(shí)，PWM控制器將啟動欠壓鎖定電路來關(guān)閉開關(guān)管。內(nèi)環(huán)的這種反饋調(diào)整是在輸出電壓發(fā)生變化之前，通過檢測內(nèi)環(huán)電流使脈寬能夠得到提前的調(diào)整，從而加快了變換器對異常情況的動態(tài)響應(yīng)速度，以便更加快速有效地起到保護(hù)作用。當(dāng)然，外環(huán)電流、電壓的取樣(R20和R14)亦可通過單片機(jī)的調(diào)節(jié)作用來達(dá)到對異常情況的保護(hù)。但響應(yīng)速度比內(nèi)環(huán)慢5 10個(gè)工頻周期，因此外環(huán)采樣主要是為了調(diào)節(jié)充電電流和蓄電池電壓，作為二次保護(hù)，而內(nèi)環(huán)取樣則是更主要的保護(hù)，這種雙環(huán)保護(hù)方式會更加安全可靠。單片機(jī)為主體的控制電路主要由單片機(jī)(型號為AT89S52)、數(shù)字電位器(型號為X9C102)、取樣電阻R14和取樣電阻R20等組成。本部分設(shè)計(jì)是應(yīng)根據(jù)蓄電池的型號參數(shù)，來設(shè)計(jì)與之對應(yīng)的充電電流、充電電壓以及充電時(shí)間，當(dāng)電路接上蓄電池后，充電器開始工作，此后由單片機(jī)通過取樣電阻R14檢測蓄電池電壓，若檢測到蓄電池因?yàn)檫^渡放電而使電壓低于正常范圍。那么，為避免充電電流過大而造成蓄電池的損壞，應(yīng)首先對蓄電池實(shí)行穩(wěn)定的預(yù)充電，同時(shí)單片機(jī)開始計(jì)時(shí)，之后，單片機(jī)不斷檢測蓄電池電壓和充電電流，隨著充電的持續(xù)，電池電壓持續(xù)上升，當(dāng)上升到設(shè)定的數(shù)值時(shí)。單片機(jī)可通過控制數(shù)字電位器來調(diào)節(jié)輸出電壓，從而轉(zhuǎn)入大電流恒流充電方式。此后，單片機(jī)一直保持不停地檢測電池電壓，當(dāng)電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)發(fā)出指令，減少數(shù)字電位器的阻滯，同時(shí)通過充電電壓和充電電流的檢測使充電電壓達(dá)到恒定的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)恒壓充電，在這個(gè)充電過程中，充電電流一直減少，當(dāng)充電電流的電流值減小到設(shè)定電流值時(shí)，再轉(zhuǎn)為涓流充電。同時(shí)設(shè)定充電時(shí)間，充電時(shí)間一到，則自動關(guān)閉電源。這樣就避免了充電質(zhì)量受到電池溫度升高過快或嚴(yán)重極化的影響，從而提高蓄電池的使用壽命。當(dāng)檢測到蓄電池電壓、充電回路電流超過設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)立即發(fā)出指令斷開開關(guān)管，充電立即停止。通過這種方式可以大大提高充電器充電的安全性和可靠性。PWM控制器對開關(guān)管進(jìn)行控制，其內(nèi)含有基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓器、脈沖寬度比較器和高增益誤差放大器。PWM控制器提供25mA的輸出電流，輸出電流可直接驅(qū)動開關(guān)管，通過調(diào)節(jié)開關(guān)管的占空比從而調(diào)節(jié)充電器的輸出電流和輸出電壓。由于PWM控制器同時(shí)具有過流和過壓的保護(hù)，工作電源電壓可以在8 40V工作，而工作電源啟動電流小于1mA，工作溫度為O 70°C，因而成為較理想的新型脈寬調(diào)制器。該P(yáng)WM控制器在啟動時(shí)，由Rl為其提供啟動電壓，待其工作后。其輔助繞組的電壓經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后得到的直流電壓。一路連接到PWM控制器的7腳為其供電，另一路經(jīng)數(shù)字電位器分壓后加到PWM控制器的2腳，作為脈寬調(diào)制的輸入信號。在充電器設(shè)計(jì)中，輸出電壓取樣可直接與PWM控制器的7腳相連作為其供電電壓。為了反映輸出電壓變化，本設(shè)計(jì)沒有加穩(wěn)壓管。但這會導(dǎo)致PWM控制器的工作電壓不穩(wěn)定，輸出諧波成分增多的缺點(diǎn)，為了克服這一缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)中PWM控制器的供電電壓采用由3、4繞組端壓單獨(dú)整流、濾波、穩(wěn)壓后，提供給PWM控制器的穩(wěn)定電壓。充電電壓的調(diào)節(jié)是將電池電壓經(jīng)外環(huán)電壓取樣電路R14取樣，再經(jīng)單片機(jī)處理后，送人數(shù)字電位器，通過單片機(jī)控制數(shù)字電位器的有效電阻，從而間接的控制了 PWM控制器的2腳電壓，進(jìn)而控制脈沖占空比，改變了充電電壓。本實(shí)用新型方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述技術(shù)手段所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。以上所述是本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種電動車智能充電器，其特征在于:它包括整流濾波裝置、開關(guān)管、高頻變壓器、蓄電池、PWM控制器、顯示器、單片機(jī)和電流電壓采樣及處理裝置，所述的整流濾波裝置的輸出端、高頻變壓器的輸入端和PWM控制器的輸出端均連接到開關(guān)管，所述的高頻變壓器的輸出端連接到蓄電池，所述的電流電壓采樣及處理裝置的輸入端連接到蓄電池，所述的電流電壓采樣及處理裝置的輸出端、PWM控制器的輸入端和顯示器均連接到單片機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動車智能充電器，其特征在于:所述的電流電壓采樣及處理裝置包括并聯(lián)連接到蓄電池的電流采樣裝置、電壓采樣裝置以及與電流采樣裝置和電壓采樣裝置連接的低通濾波裝置。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電動車智能充電器，包括整流濾波裝置、開關(guān)管、高頻變壓器、蓄電池、PWM控制器、顯示器、單片機(jī)和電流電壓采樣及處理裝置，整流濾波裝置的輸出端、高頻變壓器的輸入端和PWM控制器的輸出端均連接到開關(guān)管，高頻變壓器的輸出端連接到蓄電池，電流電壓采樣及處理裝置的輸入端連接到蓄電池，電流電壓采樣及處理裝置的輸出端、PWM控制器的輸入端和顯示器均連接到單片機(jī)。本實(shí)用新型體積小，重量輕，效率高，適于市電輸入，安全可靠。
文檔編號H02J7/10GK203056660SQ20132003440
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者張秀再, 袁濤, 趙益波, 孫心宇, 江玉海 申請人:南京信息工程大學(xué)