CN104124744B - 一种电动车充电器 - Google Patents

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一种电动车充电器包括对蓄电池充电的充电单元、对蓄电池放电的放电单元、根据蓄电池的端电压控制充电单元和放电单元停止工作的停机控制单元,所述的充电单元为一单相半波可控硅整流电路,在市电的正半周合适的充电电压;所述的放电单元在市电的负半周对蓄电池放电;可控硅所输出的电压是通过改变导通角来实现的,与开关电源式调压相比,可控硅上的功率损耗比开关电源中的开关管要低得多;同时可控硅整流电路所用的元件较少,除了可降低材料成本外还降低了故障率。与工频变压器式充电器相比,采用可控硅对蓄电池充电可大大缩小充电器的体积,同时可省去硅钢片和漆包线材料的使用。本发明的电路结构简单并且能满足对蓄电池充电的要求。

Description

一种电动车充电器
技术领域
本发明涉及一种电动车充电器,尤其是涉及一种单相半波可控硅整流的充电器。
背景技术
电动车在使用过程中需要对其蓄电池进行充电,目前市场上的充电器主要是工频变压器式充电器和开关电源式充电器两种,工频变压器式充电器电路简单,但体积较大,效率低;开关电源式充电器体积小,效率高,但电路结构复杂生产成本较高。
发明内容
本发明提供一种电动车充电器,其电路结构简单,能在满足充电要求的基础上,降低制造成本。
本发明的技术方案是,一种电动车充电器包括对蓄电池充电的充电单元、对蓄电池放电的放电单元、对蓄电池的端电压信号进行滤波的信号滤波单元、根据信号滤波单元输出的信号控制充电单元和放电单元停止工作的停机控制单元,以及为电动车充电器提供工作电源的稳压电源;
其特征是,所述的充电单元为一单相半波可控硅整流电路,它包括第一单相可控硅SCR2和触发电路,第一单相可控硅的阳极接市电的火线,第一单相可控硅的阴极接蓄电池E的正极,蓄电池的负极接市电的零线;触发电路在市电的正半周向第一单相可控硅的控制极输送触发脉冲信号,使第一单相可控硅输出合适的充电电压;所述的放电单元在市电的负半周对蓄电池放电;
所述的触发电路为一单结晶体管自振荡电路,它包括单结晶体管T2、脉冲变压器B2;单结晶体管的发射极分别通过电容C21接地和通过电阻R23接受来自市电的同步信号,单结晶体管的第二基极通过电阻R22接稳压电源的正极Vdd,单结晶体管的第一基极接脉冲变压器的初级线圈一端,脉冲变压器的初级线圈另一端接地,脉冲变压器的次级线圈两端分别与第一单相可控硅SCR2的控制极和阴极连接;
所述的停机控制单元由型号为NE555的时基集成电路IC3,电阻R31-R33、电容C3组成,时基集成电路IC3的引脚6分别通过电阻R31接电容C6的正极和通过电阻R32接时基集成电路IC3的引脚2,时基集成电路IC3的引脚2通过电阻R33接地;时基集成电路IC3的引脚7为充电停止信号输出端,与单结晶体管的发射极相连接,时基集成电路IC3的引脚3为放电停止信号输出端;时基集成电路IC3的引脚8、4接稳压电源的正极Vdd,时基集成电路IC3的引脚5通过电容C3接地;
所述的放电单元包括施密特触发器、放电脉冲形成电路和功放电路;
所述的施密特触发器中各元件的连接关系为,时基集成电路IC4的引脚6分别通过电阻R41接电容C6的正极和通过电阻R42接时基集成电路IC4的引脚2,时基集成电路IC4的引脚2通过电阻R43接地;时基集成电路IC4的引脚7为放电控制信号输出端;时基集成电路IC4的引脚8、4接时基集成电路IC3的引脚3,时基集成电路IC4的引脚5通过电容C4接地;
所述的放电脉冲形成电路中各元件的连接关系为,第二单相可控硅SCR5的阳极通过光耦GR1的发光二极管、电阻R52接零线,第二单相可控硅SCR5的阴极接火线,第二单相可控硅SCR5的阴极依次通过电容C5、电阻R51、二极管D51接零线,第二单相可控硅SCR5的控制极通过触发二极管D52接电容C5与电阻R51之间的节点;光耦GR1的光敏三极管输出放电脉冲信号;
所述的功放电路中各元件的连接关系为,三极管T51的基极通过光耦GR1的光敏三极管、电阻R53接时基集成电路IC4的引脚7,三极管T51的基极通过电阻R54接蓄电池的正极,三极管T51的发射极接蓄电池的正极,三极管T51的集电极分别通过电阻R55接地和通过电阻R56接三极管T52的基极,三极管T52的集电极通过电阻R57接蓄电池的正极。
本发明采用在市电正半周期间对蓄电池充电在市电负半周期间对蓄电池放电的技术方案,能可靠地防止充电与放电的动作同时发生的现象;可控硅所输出的电压是通过改变导通角来实现的,与开关电源式调压相比,可控硅上的功率损耗比开关电源中的开关管要低得多;同时可控硅整流电路所用的元件较少,除了可降低材料成本外还降低了故障率。与工频变压器式充电器相比,采用可控硅对蓄电池充电可大大缩小充电器的体积,同时可省去硅钢片和漆包线材料的使用。本发明的电路结构简单并且能满足对蓄电池充电的要求。
附图说明
图1为本发明的电路原理方框图。
图2为本发明的电路原理图。
具体实施方式
现对照附图说明本发明的具体实施方式。
一种电动车充电器包括对蓄电池充电的充电单元、对蓄电池放电的放电单元、在蓄电池充足电后使充电单元和放电单元停止工作的停机控制单元、对蓄电池端电压信号进行滤波的信号滤波单元以及为电动车充电器提供工作电源的稳压电源。
所述的充电单元为一单相半波可控硅整流电路,它包括第一单相可控硅SCR2和触发电路,第一单相可控硅的阳极接市电的火线,第一单相可控硅的阴极接蓄电池E的正极,蓄电池的负极接市电的零线;市电的零线与充电器电路中的地相联接。
所述的触发电路为一单结晶体管自振荡电路,它包括单结晶体管T2、变压器B1、脉冲变压器B2;变压器B1的初级线圈与市电连接,其次级线圈的一端通过依次串联的二极管D21、电阻R21、稳压二极管DW2接地,在稳压二极管DW2上形成同步信号,单结晶体管的发射极分别通过电容C21接地和通过电阻R23接稳压二极管DW2的阴极,单结晶体管的第二基极通过电阻R22接稳压电源的正极Vdd,单结晶体管的第一基极接脉冲变压器的初级线圈一端,脉冲变压器的初级线圈另一端接地,脉冲变压器的次级线圈两端分别与第一单相可控硅SCR2的控制极和阴极连接,脉冲变压器的次级线圈输出的脉冲信号触发第一单相可控硅SCR2导通;电阻R23和电容C21构成一充电回路,当电容C21上的电压升至一定值时,单结晶体管导通在脉冲变压器上产生脉冲,阻值可改变第一单相可控硅的导通角,从而改变第一单相可控硅输出的电压。
可控硅所输出的电压是通过改变导通角来实现的,与开关电源式调压相比,可控硅上的功率损耗比开关电源中的开关管要低得多;同时可控硅整流电路所用的元件较少,除了可降低材料成本外还降低了故障率。与工频变压器式充电器相比,采用可控硅对蓄电池充电可大大缩小充电器的体积,同时可省去硅钢片和漆包线材料的使用。
所述的停机控制单元为一施密特触发器,它由型号为NE555的时基集成电路IC3,电阻R31-R33、电容C3组成,时基集成电路IC3的引脚6分别通过电阻R31接电容C6的正极和通过电阻R32接时基集成电路IC3的引脚2,时基集成电路IC3的引脚2通过电阻R33接地;时基集成电路IC3的引脚7为充电停止信号输出端,与单结晶体管的发射极相连接,时基集成电路IC3的引脚3为放电停止信号输出端;时基集成电路IC3的引脚8、4接稳压电源的正极Vdd,时基集成电路IC3的引脚5通过电容C3接地;
电容C6上的电压对应于蓄电池的端电压,电阻R31-R33组成一分压电路对蓄电池的端电压进行分压,在时基集成电路IC3的引脚6上形成的电压略高于引脚2形成的电压,两者的电压差为施密特触发器的回差电压,当蓄电池充足电后其端电压应升至规定的值,时基集成电路IC3的引脚6上的电压大于基准电压(基准电压由时基集成电路自动产生,它与时基集成电路的工作电压成正比关系),这时时基集成电路IC3的引脚3的电平由高翻转为低,使放电单元停止对蓄电池的放电;而时基集成电路IC3的引脚7由对地的截止状态变为对地的导通状态,使触发电路中单结晶体管的发射极对地短路,触发电路停止振荡无触发脉冲信号输出,从而使充电单元停止向蓄电池充电。采用施密特触发器对蓄电池的端电压进行比较判别,可防止因蓄电池的端电压的波动而使输出信号抖动。
所述的放电单元包括由型号为NE555的时基集成电路IC4、电阻R41-R43、电容C4组成的施密特触发器,由第二单相可控硅SCR5、触发二极管D52、光耦GR1、电阻R51-R52、电容C5组成的放电脉冲形成电路,由三极管T51-T52、电阻R53-R57组成的功放电路;
所述的施密特触发器中各元件的连接关系为,时基集成电路IC4的引脚6分别通过电阻R41接电容C6的正极和通过电阻R42接时基集成电路IC4的引脚2,时基集成电路IC4的引脚2通过电阻R43接地;时基集成电路IC4的引脚7为放电控制信号输出端;时基集成电路IC4的引脚8、4接时基集成电路IC3的引脚3,时基集成电路IC4的引脚5通过电容C4接地;
所述的放电脉冲形成电路中各元件的连接关系为,第二单相可控硅SCR5的阳极通过光耦GR1的发光二极管、电阻R52接零线,第二单相可控硅SCR5的阴极接火线,第二单相可控硅SCR5的阴极依次通过电容C5、电阻R51、二极管D51接零线,第二单相可控硅SCR5的控制极通过触发二极管D52接电容C5与电阻R51之间的节点;光耦GR1的光敏三极管输出放电脉冲信号;
所述的功放电路中各元件的连接关系为,三极管T51的基极通过光耦GR1的光敏三极管、电阻R53接时基集成电路IC4的引脚7,三极管T51的基极通过电阻R54接蓄电池的正极,三极管T51的发射极接蓄电池的正极,三极管T51的集电极分别通过电阻R55接地和通过电阻R56接三极管T52的基极,三极管T52的集电极通过电阻R57接蓄电池的正极;
放电单元的工作原理是,所述的施密特触发器检测蓄电池的端电压,当端电压大于放电规定电压时时基集成电路IC4的引脚7由对地的截止状态变为对地的导通状态,构成三极管T51导通条件之一;当输入的交流电压为负半周时第二单相可控硅SCR5导通,光耦GR1的发光二极管有电流通过,光敏三极管导通,构成三极管T51导通条件之二;通过选择电容C5、电阻R51的值可选择第二单相可控硅SCR5的导通角即光敏三极管输出的脉冲宽度;三极管T51的两个导通条件具备时,三极管T51才能导通对蓄电池进行放电。
所述的稳压电源包括变压器B1、二极管D11-D12、集成稳压电路IC1、电解电容C11-C12;其连接关系为,变压器B1初级线圈接市电,变压器B1的次级线圈的两端分别通过二极管D11和二极管D12接集成稳压电路IC1的引脚1,变压器B1的中心抽头接地,集成稳压电路IC1的引脚1和引脚3分别通过电解电容C11和电解电容C12接地,集成稳压电路IC1的引脚2接地,集成稳压电路IC1的引脚3为稳压电源的正极Vdd,集成稳压电路IC1的型号为7809。采用稳压电源向时基集成电路供电可保证时基集成电路对蓄电池端电压的检测精度,从而能及时对蓄电池进行放电操作和停机操作,在使蓄电池充足电的同时避免过充电。
所述蓄电池的端电压的信号滤波单元由电阻R6和电解电容C6组成,对蓄电池端电压进行滤波,电阻R6的一端接蓄电池正极,其另一端通过电解电容C6接地,电解电容C6的正极为信号滤波单元的输出端。
为提示充电器的运行状态,在时基集成电路IC3的引脚3与稳压电源正极之间串接有电阻R34、发光二极管LED1,在时基集成电路IC3的引脚3与地之间串接有电阻R35、发光二极管LED2;时基集成电路IC3的引脚3为高电平时发光二极管LED2亮,表示在充电中;时基集成电路IC3的引脚3为低电平时发光二极管LED1亮,表示在充电结束。
本电动车充电器的工作原理是,当市电为正半周时,触发电路向第一单相可控硅的控制极输送触发脉冲,改变触发电路中电阻R23的阻值可改变第一单相可控硅的导通角,使充电单元输出合适的电压对蓄电池进行第一阶段充电;
当蓄电池的端电压升至其标称电压的1.2倍(即放电电压的设定值)时进行第二阶段充电;在该阶段,当市电为负半周时有放电脉冲加入对蓄电池进行短暂放电,其作用是对蓄电池的极板去极化以增加极板的接受能力,降低充电温度,提高蓄电池的充电容量,以及延长蓄电池的使用寿命。放电单元中的施密特触发器对蓄电池的端电压进行判别,当蓄电池的端电压大于或等于放电电压的设定值时施密特触发器中的时基集成电路IC4的引脚7由对地的截止状态变为对地的导通状态,使放电单元中的功放电路对蓄电池放电;改变功放电路中的电阻R57的阻值可改变放电电流的大小;放电脉冲的宽度可通过调整放电脉冲形成电路中的电阻R51阻值来确定;
当蓄电池的端电压升至其标称电压的1.38倍(即充电结束电压的设定值)时,充电单元和放电单元停止工作;停机控制单元中的施密特触发器对蓄电池的端电压进行判别,当蓄电池的端电压大于或等于充电结束电压的设定值时:1、时基集成电路IC3的引脚7由对地的截止状态变为对地的导通状态,使触发电路中的电容C21上的电压为零,触发电路无触发脉冲输出,第一单相可控硅处于截止状态;2、时基集成电路IC3的引脚3由高电平变为低电平,使放电单元中时基集成电路IC4的引脚8(时基集成电路的工作电源输入端)无电压供给,时基集成电路IC4的引脚7对地为截止状态,放电单元无放电脉冲输出。

Claims (3)

1.一种电动车充电器,其包括对蓄电池充电的充电单元、对蓄电池放电的放电单元、对蓄电池的端电压信号进行滤波的信号滤波单元、根据信号滤波单元输出的信号控制充电单元和放电单元停止工作的停机控制单元,以及为电动车充电器提供工作电源的稳压电源;
其特征是,所述的充电单元为一单相半波可控硅整流电路,它包括第一单相可控硅SCR2和触发电路,第一单相可控硅的阳极接市电的火线,第一单相可控硅的阴极接蓄电池E的正极,蓄电池的负极接市电的零线;触发电路在市电的正半周向第一单相可控硅的控制极输送触发脉冲信号,使第一单相可控硅输出合适的充电电压;所述的放电单元在市电的负半周对蓄电池放电;
所述的触发电路为一单结晶体管自振荡电路,它包括单结晶体管T2、脉冲变压器B2;单结晶体管的发射极分别通过电容C21接地和通过电阻R23接受来自市电的同步信号,单结晶体管的第二基极通过电阻R22接稳压电源的正极Vdd,单结晶体管的第一基极接脉冲变压器的初级线圈一端,脉冲变压器的初级线圈另一端接地,脉冲变压器的次级线圈两端分别与第一单相可控硅SCR2的控制极和阴极连接;
所述的停机控制单元由型号为NE555的时基集成电路IC3,电阻R31-R33、电容C3组成,时基集成电路IC3的引脚6分别通过电阻R31接电容C6的正极和通过电阻R32接时基集成电路IC3的引脚2,时基集成电路IC3的引脚2通过电阻R33接地;时基集成电路IC3的引脚7为充电停止信号输出端,与单结晶体管的发射极相连接,时基集成电路IC3的引脚3为放电停止信号输出端;时基集成电路IC3的引脚8、4接稳压电源的正极Vdd,时基集成电路IC3的引脚5通过电容C3接地;
所述的放电单元包括施密特触发器、放电脉冲形成电路和功放电路;
所述的施密特触发器中各元件的连接关系为,时基集成电路IC4的引脚6分别通过电阻R41接电容C6的正极和通过电阻R42接时基集成电路IC4的引脚2,时基集成电路IC4的引脚2通过电阻R43接地;时基集成电路IC4的引脚7为放电控制信号输出端;时基集成电路IC4的引脚8、4接时基集成电路IC3的引脚3,时基集成电路IC4的引脚5通过电容C4接地;
所述的放电脉冲形成电路中各元件的连接关系为,第二单相可控硅SCR5的阳极通过光耦GR1的发光二极管、电阻R52接零线,第二单相可控硅SCR5的阴极接火线,第二单相可控硅SCR5的阴极依次通过电容C5、电阻R51、二极管D51接零线,第二单相可控硅SCR5的控制极通过触发二极管D52接电容C5与电阻R51之间的节点;光耦GR1的光敏三极管输出放电脉冲信号;
所述的功放电路中各元件的连接关系为,三极管T51的基极通过光耦GR1的光敏三极管、电阻R53接时基集成电路IC4的引脚7,三极管T51的基极通过电阻R54接蓄电池的正极,三极管T51的发射极接蓄电池的正极,三极管T51的集电极分别通过电阻R55接地和通过电阻R56接三极管T52的基极,三极管T52的集电极通过电阻R57接蓄电池的正极。
2.根据权利要求1所述的电动车充电器,其特征是,所述的信号滤波单元由电阻R6和电解电容C6组成,电阻R6的一端接蓄电池正极,其另一端通过电解电容C6接地,电解电容C6的正极为信号滤波单元的输出端。
3.根据权利要求1所述的电动车充电器,其特征是,在时基集成电路IC3的引脚3与稳压电源正极之间串接有电阻R34、发光二极管LED1,在时基集成电路IC3的引脚3与地之间串接有电阻R35、发光二极管LED2。
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