CN101431249A - 一种助动车充电器节能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种助动车充电器节能装置，包括有相配接的控制电路、继电器电路、工作电源电路；电流采样电路、指示电路和启动开关；控制电路控制信号输入到继电器电路中继电器组件，经继电器组件相对应控制工作电源电路的输出端电压输出；电流采样电路第一端连接第二继电器J2的NIN端，第二端连接第四继电器J4的NOUT端，第三端连接控制电路；指示电路第一端连接第三继电器J3的LOUT端，第二端连接第四继电器J4的NOUT端；启动开关第一端连接工作电源电路，第二端连接控制电路；其中，当进入电流采样电路交流电流大于空载损耗电流时，控制电路，接通继电器电路；当流经电流采样电路的电流减小到空载损耗电流时，控制电路经延时时段，关断继电器电路。
Description
技术领域
本发明涉及充电器节能领域，尤其涉及一种能减少充电空载损耗的助动车充电器节能装置。
背景技术
助动车日益成为人们生活中重要的代步工具，用户通常在电池充满后不能及时断开充电器，使电池进入过充状态。经常性的长时间过充，将使得电池使用寿命大大缩短，且无法避免充电器自身的空载损耗通常要大于15W；以及电池组的浮充功耗通常要大于15W。如公开号CN2331117Y的中国实用新型专利公开了一种电力助动车智能充电器，包括一个高频开关电源，特征是该电源中有一个占空比控制芯片u2、高频开关电源直流输出端的正极分三路输出，一路与控制器u4的ch2端口相连；一路与充电电池的正极相连；另一路经电阻R3与功率逻辑开关模块u3的端口2相连，负极一路与控制器u4的ch1端口相连；另一路经取样电阻R2与u3的端口1相连，u3的控制端口4、u2的控制端口和u1的控制端口均由控制器u4控制。其存在在电池充满后不能及时断开充电器，使电池进入过充状态。为了解决上述问题，更好的保护助动车的核心部件——电池，需要设计一种能在充电器与市电插座之间设置的装置，在充电器空载或浮充时能够断开电连接的装置。通过电流检测电路，当检测到充电器已经为电池完全充满后，停止对电池充电器的供电，以达到提高电池使用寿命、避免充电完成后的空载损耗，从而达到环保、节能的目的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能根据流经的充电电流大小以检测充电器的输入电流，并对输出端电压进行控制，达到节能效果的助动车充电器节能装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种助动车充电器节能装置，包括有相配接的控制电路、继电器电路、工作电源电路；其中，还包括有相配接的电流采样电路、指示电路和启动开关；工作电源电路的输出端连接控制电路，控制电路控制信号输入到继电器电路中继电器组件，经继电器组件相对应控制工作电源电路的输出端电压输出；继电器组件包含有第一继电器J1，第二继电器J2，第三继电器J3，第四继电器J4；电流采样电路第一端连接第二继电器J2的NIN端，第二端连接第四继电器J4的NOUT端，第三端连接控制电路；指示电路第一端连接第三继电器J3的LOUT端，第二端连接第四继电器J4的NOUT端；启动开关第一端连接工作电源电路，第二端连接控制电路；其中，当进入电流采样电路交流电流大于空载损耗电流时，控制电路，接通继电器电路；当流经电流采样电路的电流减小到空载损耗电流时，控制电路经延时时段，关断继电器电路。该设计既节约能源，又延长下位电池的寿命。
为优化上述技术方案，本发明所采取的措施还包括：
控制电路包括有时基电路控制单元U1；
时基电路控制单元U1的电源端连接工作电源输出端；
时基电路控制单元U1的阀值端和放电端电连接，并且还并联有一个另一端接地的电容C5和电阻R11；
时基电路控制单元U1的地线端接地；时基电路控制单元U1的控制电压端连接有一个另一端接地的电容C4；
时基电路控制单元U1的复位端和时基电路控制单元U1的电源端电连接有工作电源输出端；时基电路控制单元U1的输出端和时基电路控制单元U1的电源端之间连接有电阻R12；所述时基电路控制单元U1的输出端电连接有电阻R6；电阻R6电连接有NPN的三极管Q1的基级；三极管Q1的发射极接地；
时基电路控制单元U1的触发端连接有PNP型的三极管Q3的发射极；
电阻R11电连接有NPN型的三极管Q2的集电极；
三极管Q3的基级电连接三极管Q2的集电极；三极管Q2的发射极接地；三极管Q3的集电极接地；三极管Q2的集电极还经电阻R9电连接工作电源输出端；三极管Q3的集电极还经电阻R10电连接工作电源输出端。
时基电路控制单元U1为555定时器；555定时器能根据其各输入端输入信号的耦合并在其输出端产生控制信号控制继电器开关的开闭；延时时段由电阻R9、电阻R11和电容C5耦合确定。
电流采样电路包括有电阻R7，与电阻R7并联的二极管D4，二极管D4的负极电连接有二极管D7的正极；
二极管D7的负极电连接有另一端接地的电阻R8和另一端接地的电容C1；二极管D7的负极还电连接有电阻R14；
二极管D4并联有相串联的二极管D5和二极管D6，并且二极管D5的负极电连接二极管D4的正极，二极管D6的正极电连接二极管D4的负极。
工作电源电路包括有跨接在外部电源在的一条输入路径和地线之间的电阻R1、电阻R2、电阻R3和二极管D2，并且电阻R1、电阻R2、电阻R3和二极管D2依次串联；二极管D2的负极电连接电阻R3；电阻R1电连接有所述的第一继电器J1的LIN端；
二极管D2分别连接有二极管D1、电容C2和第二继电器J2的NIN端；二极管D1的正极电连接二极管D2的负极；电容C3并联有稳压二极管ZD1；二极管D2的负极电连接稳压二极管ZD1的负极；稳压二极管ZD1的正极接地；
二极管D1的负极电连接有电阻R13的一端；电阻R13的另一端电连接有整流二极管ZD2，并且整流二极管ZD2的正极接地；整流二极管ZD2并联有电容C6；
整流二极管ZD2的负极连接工作电源输出端。
继电器包括固态继电器开关K1；固态继电器开关K1并联有二极管D3。
指示电路包含相串联有电阻R4和发光二极管LED1，发光二极管LED1的负极接地。
启动开关电连接三极管Q2的基极；启动开关为相串联的电阻R5和开关SW1。
固态继电器开关K1的一端电连接所述的外部电源；所述的固态继电器开关K1的开关的另一端电连接包含串联有电阻R4和发光二极管LED1的指示电路。
延时时段为10分钟至60分钟。
由于本发明采用了相配接的电流采样电路、指示电路和启动开关；工作电源电路的输出端连接控制电路，控制电路控制信号输入到继电器电路中继电器组件，经继电器组件相对应控制工作电源电路的输出端电压输出；继电器组件包含有第一继电器J1，第二继电器J2，第三继电器J3，第四继电器J4；电流采样电路第一端连接第二继电器J2的NIN端，第二端连接第四继电器J4的NOUT端，第三端连接控制电路；指示电路第一端连接第三继电器J3的LOUT端，第二端连接第四继电器J4的NOUT端；启动开关第一端连接工作电源电路，第二端连接控制电路；其中，当进入电流采样电路交流电流大于空载损耗电流时，控制电路，接通继电器电路；当流经电流采样电路的电流减小到空载损耗电流时，控制电路经延时时段，关断继电器电路。采用该结构能有效防止电池过充，起到保护下位电池部件的作用，而且当下位电池充满，进入充电器空载状态时，能切断供电，起到节约能源的作用。本发明对充电环境要求低、无污染、可靠性好，适用范围广，能延长下位电池的寿命并且节约能源。
附图说明
图1是本发明实施例的模块连接结构示意图；
图2是本发明实施例的线路图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
附图标号说明：控制电路1、电流采样电路2、继电器电路3、工作电源电路4、指示电路5、启动开关6、工作电源输出端41。
实施例：参照图1至图2，一种助动车充电器节能装置，包括有相配接的控制电路1、继电器电路3、工作电源电路4；其中，还包括有相配接的电流采样电路2、指示电路5和启动开关6；工作电源电路4的输出端41连接控制电路1，控制电路1控制信号输入到继电器电路3中继电器组件，经继电器组件相对应控制工作电源电路4的输出端41电压输出；继电器组件包含有第一继电器J1，第二继电器J2，第三继电器J3，第四继电器J4；电流采样电路2第一端连接第二继电器J2的NIN端，第二端连接第四继电器J4的NOUT端，第三端连接控制电路1；指示电路5第一端连接第三继电器J3的LOUT端，第二端连接第四继电器J4的NOUT端；启动开关6第一端连接工作电源电路4，第二端连接控制电路1；其中，当进入电流采样电路2交流电流大于空载损耗电流时，控制电路1，接通继电器电路3；当流经电流采样电路2的电流减小到空载损耗电流时，控制电路1经延时时段，关断继电器电路3。
控制电路1包括有时基电路控制单元U1；
时基电路控制单元U1的电源端VCC连接工作电源输出端41；
时基电路控制单元U1的阀值端THR和放电端DIS电连接，并且还并联有一个另一端接地的电容C5和电阻R11；
时基电路控制单元U1的地线端GND接地；时基电路控制单元U1的控制电压端CVolt连接有一个另一端接地的电容C4；
时基电路控制单元U1的复位端R和时基电路控制单元U1的电源端VCC电连接有工作电源输出端41；时基电路控制单元U1的输出端Q和时基电路控制单元U1的电源端VCC之间连接有电阻R12；所述时基电路控制单元U1的输出端Q电连接有电阻R6；电阻R6电连接有NPN的三极管Q1的基级；三极管Q1的发射极接地；
时基电路控制单元U1的触发端TRIG连接有PNP型的三极管Q3的发射极；
电阻R11电连接有NPN型的三极管Q2的集电极；
三极管Q3的基级电连接三极管Q2的集电极；三极管Q2的发射极接地；三极管Q3的集电极接地；三极管Q2的集电极还经电阻R9电连接工作电源输出端41；三极管Q3的集电极还经电阻R10电连接工作电源输出端41。
时基电路控制单元U1优选为555定时器；555定时器能根据其各输入端输入信号的耦合并在其输出端产生控制信号控制继电器电路3开关的开闭；延时时段由电阻R9、电阻R11和电容C5耦合确定。
电流采样电路2包括有电阻R7，与电阻R7并联的二极管D4，二极管D4的负极电连接有二极管D7的正极；
二极管D7的负极电连接有另一端接地的电阻R8和另一端接地的电容C1；二极管D7的负极还电连接有电阻R14；
二极管D4并联有相串联的二极管D5和二极管D6，并且二极管D5的负极电连接二极管D4的正极，二极管D6的正极电连接二极管D4的负极。
工作电源电路4包括有跨接在外部电源在的一条输入路径和地线之间的电阻R1、电阻R2、电阻R3和二极管D2，并且电阻R1、电阻R2、电阻R3和二极管D2依次串联；二极管D2的负极电连接电阻R3；电阻R1电连接有所述的第一继电器J1的LIN端；
二极管D2分别连接有二极管D1、电容C2和第二继电器J2的NIN端；二极管D1的正极电连接二极管D2的负极；电容C3并联有稳压二极管ZD1；二极管D2的负极电连接稳压二极管ZD1的负极；稳压二极管ZD1的正极接地；
二极管D1的负极电连接有电阻R13的一端；电阻R13的另一端电连接有整流二极管ZD2，并且整流二极管ZD2的正极接地；整流二极管ZD2并联有电容C6；
整流二极管ZD2的负极连接工作电源输出端41。
继电器电路3包括固态继电器开关K1；固态继电器开关K1并联有二极管D3。
指示电路5包含相串联有电阻R4和发光二极管LED1，发光二极管LED1的负极接地。的启动开关6电连接三极管Q2的基极；启动开关6为相串联的电阻R5和开关SW1。固态继电器开关K1的一端电连接所述的外部电源；所述的固态继电器开关K1的开关的另一端电连接包含串联有电阻R4和发光二极管LED1的指示电路5。延时时段为10分钟至60分钟。
工作过程中，通电后按下SW1按钮，由电阻R5、三极管Q2、三极管Q3构成的电路向时基电路控制单元U1发出启动触发信号，固态继电器开关K1导通，为充电器供电，发光二极管LED1状态指示灯点亮。当充电完成后，继电器被断开，停止对充电器供电，发光二极管LED1状态指示灯熄灭，等待下次充电。
当二极管D5导通时，电流流过电阻R7所产生的电压大于二级管D5和二级管D6串联导通电压时，电流主要流经二极管D5、二极管D6通路；电阻R7上的电压被限定为2倍二极管导通电压，通常为1.4V。电流采样电路中的采样二极管D7此时导通，向电容C1充电至0.7V，三极管Q2、三极管Q3导通，产生充电器“正常工作”信号，时基电路控制单元U1触发端TRIG的电压被拉低，此时下位的充电器为充电工作状态；
当二极管D4导通时，电流流过电阻R7所产生的电压大于二级管D4的导通电压时，此时电流主要流经二极管D4通路；电阻R7上的电压被限定为二极管导通电压，通常为0.7V。二极管D7此时反向截止，电容C1的储能在这个半周内维持三极管Q2、三极管Q3的状态不变。
充电器充电接近完成时，流经二极管D4、二极管D5、二极管D6电阻R7所构成的回路电流在减小，当充电器下位的电池已经达到完全充满后，进入充电器的交流电流值将减小到充电器自身空载损耗电流，也称空载状态。此时电流流过电阻R7所产生的电压都小于二极管D5、二极管D6串联回路、二极管D4回路的导通电压，电流完全由电阻R7构成回路。
当流经电阻R7所产生的电压低于二极管D7的导通电压时，二极管D7截止，电容C1放电，三极管Q2、三极管Q3截止，并产生充电器“充电完成”信号，时基电路控制单元U1触发端TRIG的电压被拉高，为关断继电器做好准备。
当充电完成后，三极管Q2、三极管Q3截止，时基电路控制单元U1触发端TRIG的电压为低；电容C5经电阻R9和电阻R11充电，当电容C5电压上升至2/3的工作电源输出端的电压时，通常为3.34V，则时基电路控制单元U1输出端Q的电压将被拉低，关断固态继电器开关K1，停止对充电器的供电。延时时间参数由电阻R9、电阻R11和电容C5确定。
由于不同厂商向用户所提供的充电器、电池，性能、参数有所差别，一般的充电器功率从50W~130W，效率78％～85％，充电器自身空载损耗在12W~25W间。当电流检测电路检测到空载损耗小的充电器已经为电池充满后，空载损耗大的充电器此时仍处于电池浮充状态，电池还未完全充满电。为了使所有的电池都能完全充满，延时时间优选为30分钟，使空载损耗大的充电器也能为电池完全充满电。
虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。
Claims (10)
1、一种助动车充电器节能装置，包括有相配接的控制电路(1)、继电器电路(3)、工作电源电路(4)；其特征是，还包括有相配接的电流采样电路(2)、指示电路(5)和启动开关(6)；所述的工作电源电路(4)的输出端(41)连接所述的控制电路(1)，控制电路(1)控制信号输入到所述的继电器电路(3)中继电器组件，经所述的继电器组件相对应控制工作电源电路(4)的输出端(41)电压输出；继电器组件包含有第一继电器J1，第二继电器J2，第三继电器J3，第四继电器J4；所述的电流采样电路(2)第一端连接所述的第二继电器J2的NIN端，第二端连接第四继电器J4的NOUT端，第三端连接所述的控制电路(1)；所述的指示电路(5)第一端连接第三继电器J3的LOUT端，第二端连接第四继电器J4的NOUT端；所述的启动开关(6)第一端连接所述的工作电源电路(4)，第二端连接所述的控制电路(1)；其中，当进入所述的电流采样电路(2)交流电流大于空载损耗电流时，所述的控制电路(1)，接通所述的继电器电路(3)；当流经所述的电流采样电路(2)的电流减小到空载损耗电流时，所述的控制电路(1)经延时时段，关断所述的继电器电路(3)。
2、根据权利要求1的一种助动车充电器节能装置，其特征是：所述的控制电路(1)包括有时基电路控制单元U1；所述的时基电路控制单元U1的电源端连接所述的工作电源输出端(41)；所述的时基电路控制单元U1的阀值端和放电端电连接，并且还并联有一个另一端接地的电容C5和电阻R11；所述的时基电路控制单元U1的地线端接地；所述的时基电路控制单元U1的控制电压端连接有一个另一端接地的电容C4；
所述的时基电路控制单元U1的复位端和所述的时基电路控制单元U1的电源端电连接有所述的工作电源输出端(41)；所述的时基电路控制单元U1的输出端和时基电路控制单元U1的电源端之间连接有电阻R12；所述时基电路控制单元U1的输出端电连接有电阻R6；所述的电阻R6电连接有NPN的三极管Q1的基级；所述的三极管Q1的发射极接地；
所述的时基电路控制单元U1的触发端连接有PNP型的三极管Q3的发射极；
所述的电阻R11电连接有NPN型的三极管Q2的集电极；
所述的三极管Q3的基级电连接所述的三极管Q2的集电极；所述的三极管Q2的发射极接地；所述的三极管Q3的集电极接地；所述的三极管Q2的集电极还经电阻R9电连接工作电源输出端(41)；所述的三极管Q3的集电极还经电阻R10电连接工作电源输出端(41)。
3、根据权利要求2的一种助动车充电器节能装置，其特征是：所述的时基电路控制单元U1为555定时器；所述的555定时器能根据其各输入端输入信号的耦合并在其输出端产生控制信号控制所述的继电器电路(3)开关的开闭；所述的延时时段由电阻R9、电阻R11和电容C5耦合确定。
4、根据权利要求1的一种助动车充电器节能装置，其特征是：所述的电流采样电路(2)包括有电阻R7，与所述的电阻R7并联的二极管D4，所述的二极管D4的负极电连接有二极管D7的正极；
所述的二极管D7的负极电连接有另一端接地的电阻R8和另一端接地的电容C1；所述的二极管D7的负极还电连接有电阻R14；
所述的二极管D4并联有相串联的二极管D5和二极管D6，并且所述的二极管D5的负极电连接所述的二极管D4的正极，所述的二极管D6的正极电连接所述的二极管D4的负极。
5、根据权利要求1的一种助动车充电器节能装置，其特征是：所述的工作电源电路(4)包括有电阻R1、电阻R2、电阻R3和二极管D2，并且所述的电阻R1、电阻R2、电阻R3和二极管D2依次串联；所述的二极管D2的负极电连接所述的电阻R3；所述的电阻R1电连接有所述的第一继电器J1的LIN端；
所述的二极管D2分别连接有二极管D1、电容C2和第二继电器J2的NIN端；所述的二极管D1的正极电连接所述的二极管D2的负极；所述的电容C3跨接在电阻R1与二极管D1之间；所述的二极管D2的负极电连接稳压二极管ZD1的负极；所述的稳压二极管ZD1的正极接地；
所述的二极管D1的负极电连接有电阻R13的一端；所述的电阻R13的另一端电连接有整流二极管ZD2，并且所述的整流二极管ZD2的正极接地；所述的整流二极管ZD2并联有电容C6；所述的整流二极管ZD2的负极连接所述的工作电源输出端(41)。
6、根据权利要求1的一种助动车充电器节能装置，其特征是：所述的继电器电路(3)包括固态继电器开关K1；所述的固态继电器开关K1并联有二极管D3。
7、根据权利要求1至6任一权利要求所述的一种助动车充电器节能装置，其特征是：所述的指示电路(5)包含相串联有电阻R4和发光二极管LED1，发光二极管LED1的负极接地。
8、根据权利要求2所述的一种助动车充电器节能装置，其特征是：所述的启动开关(6)电连接三极管Q2的基极；所述的启动开关(6)为相串联的电阻R5和开关SW1。
9、根据权利要求6所述的一种助动车充电器节能装置，其特征是：所述的固态继电器开关K1的一端电连接所述的外部电源；所述的固态继电器开关K1的开关的另一端电连接包含串联有电阻R4和发光二极管LED1的指示电路(5)。
10、根据权利要求1所述的一种助动车充电器节能装置，其特征是：所述的延时时段为10分钟至60分钟。
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