CN104362718B - 一种电动车充电器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动车充电器,包括:电源电路单元、振荡电路单元、电压保护电路单元和充电指示电路单元;其中,所述电源电路单元与电压保护电路单元相连,所述电压保护电路单元连接有振荡电路单元和充电指示电路单元,所述振荡电路单元对电压保护电路单元工作时所产生的电流电压自行反馈。本发明的充电器能够将商用的220V电压转换成44V适合电动车充电的电压,能够克服充电时存在的各种隐患,充电过程安全可靠。

Description

一种电动车充电器
技术领域:
本发明涉及充电器技术领域,更具体的说涉及一种适用于电动车的充电器。
背景技术:
电动车已经成为一种新的代步工具,为了能够确保电动车的正常使用,电动车使用过程中需要反复对蓄电池进行充电,以提供动力。目前,各种各样的充电器产品诞生并以其高效、环保、便捷等优点逐步渗入我们的生活,电动车的充电器是将220V的商用电源供应至电动车的蓄电池中,而根据电动自行车铅酸蓄电池的特点,当其为36V/12AH时,采用限压恒流充电方式,初始充电电流最大不宜超过3A,这就是说,充电器输出最大达到44V/3A/130W已经可满足蓄电池的充电要求。过大的电压或电流会对蓄电池造成损害,影响蓄电池的寿命,严重的还会引发火灾等灾害。因此,针对这一情况对充电器予以改进。
发明内容:
本发明的目的就是针对现有技术之不足,提供一种电动车充电器,所述充电器能够将商用的220V电压转换成44V适合电动车充电的电压,能够克服充电时存在的各种隐患,充电过程安全可靠。
本发明的技术解决措施如下:一种电动车充电器,包括:电源电路单元、振荡电路单元、电压保护电路单元和充电指示电路单元;其中,所述电源电路单元与电压保护电路单元相连,所述电压保护电路单元连接有振荡电路单元和充电指示电路单元,所述振荡电路单元对电压保护电路单元工作时所产生的电流电压自行反馈。
作为上述技术方案的优选,所述的电源电路单元由整流电路模块和滤波电路模块构成,所述整流电路模块和滤波电路模块相连;其中,整流电路模块实现将交流电变换成直流电的过程,滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波。
作为上述技术方案的优选,所述的整流电路模块采用的是桥式整流电路。
作为上述技术方案的优选,所述的振荡电路单元采用的是变压器反馈式振荡电路,其能将电路工作时所产生的电流电压通过相关器件自行反馈,通过改变振荡频率来维持充电状态的稳定性。
作为上述技术方案的优选,所述的电压保护电路单元由过流保护电路模块、输出回路模块、基准电路模块和电压比较电路模块构成;所述过流保护电路模块与输出回路模块相连,所述输出回路模块与基准电路模块相连,所述基准电路模块与电压比较电路模块相连;其中,所述过流保护电路模块实现对所述电压保护电路单元的过流保护,所述输出回路模块是向负载及电路中需要供电的控制部分供电的回路,所述基准电路模块用于精确控制回路的输出电压,所述电压比较电路模块实现过流保护和稳定输出电压的作用。
作为上述技术方案的优选,所述的充电指示电路单元由四运放集成电路模块LM324和双色发光管LED2构成,所述四运放集成电路模块LM324与双色发光管LED2相连。
本发明的有益效果在于:本发明能实现充电过程的自动控制,通过电源电路单元中的整流电路模块和滤波电路模块将220V的交流电转换成311V直流电,经振荡电路单元的变压器反馈振荡电路得到44V的充电电压,充电过程中有电压保护电路单元控制电压的输出,同时通过充电指示电路单元反应充电的状态。本发明的充电器能够实现电压的自动转换、充电过程的自动保护以及充电状态的指示,克服了充电时的各种隐患,对整个充电过程起到一个很好的保护作用。
附图说明:
图1为本发明公开的充电器的结构图;
图2为本发明公开的电源电路单元的电路图;
图3为本发明公开的振荡电路单元的电路图;
图4为本发明公开的电压保护电路单元的电路图;
图5为本发明公开的充电指示电路单元的电路图;
图6为本发明公开的充电器的整体电路图。
图中,10、电源电路单元;20、振荡电路单元;30、电压保护电路单元;40、充电指示电路单元。
具体实施方式:
实施例:为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
见图1所示,一种电动车充电器,包括:电源电路单元10、振荡电路单元20、电压保护电路单元30和充电指示电路单元40;所述电源电路单元10与电压保护电路单元30相连,所述电压保护电路单元30连接有振荡电路单元20和充电指示电路单元40,所述振荡电路单元20对电压保护电路单元30工作时所产生的电流电压自行反馈。
见图2所示,所述电源电路单元10由整流电路模块和滤波电路模块构成,所述整流电路模块和滤波电路模块相连;其中,整流电路模块实现将交流电变换成直流电的过程,滤波电路模块用于滤去整流输出电压中的纹波,所述整流电路模块采用的是桥式整流电路,本实施例中采用桥式整流电路是因为,桥式整流电路的变压器中只有交流电流流过,而半波和全波整流电路中均有直流分量流过。所以桥式整流电路的变压器效率较高,在同样功率容量条件下,体积可以小一些,桥式整流电路的总体性能优于单相半波和全波整流电路。电动车的充电器则要求直流电压非常稳定,为了获得平滑的直流电压,因此采用滤波电路模块,滤除桥式整流电路输出的脉动直流电压中的交流部分。
见图3所示,所述振荡电路单元20采用的是变压器反馈式振荡电路,其能将电路工作时所产生的电流电压通过相关器件自行反馈,通过改变振荡频率来维持充电状态的稳定性。经电源电路单元10的整流和滤波后,形成311V直流电压,该311V直流电压加到开关变压器的初级线圈的上端,初级线圈下端接到场效应管Q1的漏极,同时311V直流电压还经阻值为2.2兆欧的两个电阻R3、R4,所述R3、R4串联接到场效应管Q1的栅极,设初始时场效应管Q1处于关断状态,由于R3、R4阻值较大,直流电压311V经过R3、R4到达场效应管Q1的栅极,所述直流电压311V只能使得场效应管Q1处于由关断到微导通的过度过程,则初级线圈产生上正下负的电势,并感应到下次级线圈,下次级线圈产生下正上负的电势,经电容C5使得场效应管Q1进一步导通,到一定程度后,初级线圈电势不再升高,下次级线圈原感应的电势也消失,场效应管Q1退出导通状态后又进入微导通状态,此时初级线圈产生下正上负的电势,下次级线圈感应出上正下负的电势,负电压通过电容C5加到栅极,使得场效应管Q1迅速关断。这样场效应管Q1完成了一个由关断→微导通→导通→微导通→迅速关断的过程,形成一个振荡周期。
所述电压保护电路单元30由过流保护电路模块、输出回路模块、基准电路模块和电压比较电路模块构成;所述过流保护电路模块与输出回路模块相连,所述输出回路模块与基准电路模块相连,所述基准电路模块与电压比较电路模块相连;其中,所述过流保护电路模块实现对所述电压保护电路单元30的过流保护,所述输出回路模块是向负载及电路中需要供电的控制部分供电的回路,所述基准电路模块用于精确控制回路的输出电压,所述电压比较电路模块实现过流保护和稳定输出电压的作用。见图4所示,所述输出回路模块用于监测输出电流,并为比较器U2CLM324提供供电电压,所述比较器U2CLM324通过比较运算控制光电耦合器PC817的导通与截止,从而起到过流保护的作用。图中的TL431为精密稳压专用集成电路,用于基准电路中产生2.5V的基准电压,为比较器U2DLM324提供电压,所述比较器U2DLM324通过比较运算稳定输出电压。
见图5所示,所述充电指示电路单元40由四运放集成电路模块LM324和双色发光管LED2构成,所述四运放集成电路模块LM324与发光二极管LED2相连,所述LM324是四运放集成电路,这里接成两个电压比较器。由充电电流取样电阻R12取得的电压变化信号,经R18送入比较器U2BLM324的反向输入端。充电初期,充电电流较大,R18上压降增大,特别的,R18上的电压对地为负电压。反向输入端电位低于正向输入端电位,输出端输出高电平,发光二极管LED2点亮。当电池接近充满时,充电电流减小,R18上的电压也减低,当比较器U2BLM324反向输入端电位大于正向输入端电位时,比较器U2ALM324输入端变为低电平,输出端输出高电平,发光二极管LED2熄灭。
工作原理:见图6所示,插座JP1接上220V交流电,且JP2与蓄电池相连接时,有两种状态,一是充电过程,二是充电结束。
在充电过程中,U1为插座JP1接上的220V交流电,经桥式整流和电容滤波后形成U2,U2的大小约为311V,其只有正向,无反向,最大电压为URM,URM的大小约为1.414U1,当U1加至变压器后,变压器的工作存在两种状态,即场效应管Q1的导通与闭合。变压器变压后输出两个电压,分别为电压U3和反向电压VEE,所述电压U3的大小为44V,充电时蓄电池电压约为36V,低于U3的44V,因此二极管D8导通,电流分为两部分,一部分供给蓄电池充电,另一部分供给图上半部分,发光二极管LED1导通,一直发出红光。上半部分电流经稳压二极管Z2稳压后形成U4,U4的大小为15V,同时稳压二极管Z1稳压后形成U5,U5的大小为2.5V。所述电压U4供给右半部分的指示灯控制部分,而电压U5则供给右半部分U2ALM324和U2BLM324两个比较器使用。
U5与-VEE之间连接两个电阻,经电阻分压后送给比较器U2ALM324和U2BLM324的负端使用,而正端接地,电压为0V。由于-VEE电压在不断变化,因此输入比较器负端的电压也发生变化。当-VEE达到负向最大电压时,比较器U2BLM324负端电压小于0V,比正端电压低,比较器U2BLM324输出高电平。二极管D12负端高,正端低,处于截止状态,同时,比较器U2ALM324状态相反,输出低电平,二极管D11导通,因此电流流向发光二极管LED2,二极管发出绿光。当-VEE未达到负向最大电压时,比较器U2BLM324输出低电平,比较器U2ALM324输出高电平,二极管D12导通,D11截止,此时发光二极管LED2处于截止状态,不发绿光。在整个充电过程,发光二极管LED2处于闪烁状态。
对于左面的比较器U2CLM324,电压-VEE和U5经两个电阻R14、R22构成分压,-VEE的变化决定了比较器U2CLM324正负两个输入端的高低,其正输入端一直处于0V状态,当-VEE达到最大反向电压时,比较器U2CLM324负端输入大于0V,比较器输出低电平,二极管D15处于截止状态,光耦合器U1PC817无输入电压,处于不工作状态,因此Q2基极无电压,无法导通,U2的311V电压经R3、R7供给场效应管Q1,所述场效应管处于导通状态,二极管D5截止。而当-VEE未达到最大反向电压时,比较器U2CLM324负端输入小于0V,比较器输出高电平,二极管D15处于导通状态,光耦合器U1PC817有输入电压,处于工作状态,因此场效应管Q2基极有电压,处于导通状态,U2的311V电压经R3流入地,所述场效应管Q2无电压供给,处于断开状态。
在充电完毕时,蓄电池电压非常接近充电电压,此时二极管D8处于截止状态,反向电压-VEE较大,比较器U2BLM324正极输入电压大于负极,一直处于输出高电平状态,比较器U2ALM324则相反,一直处于输入低电平状态,因此,发光二极管LED2一直处于导通状态,一直发出绿光。对于比较器U2DLM324,正极输入电压此时一直大于负极输入电压输出,而比较器U2CLM324也输出高电平,光耦合器U1PC817一直有输入电压,因此场效应管Q2一直处于工作状态,U2的311V电压直接经过R3流入地。此时的场效应管Q1无电压提供,处于断开状态,充电完毕。
所述实施例用以例示性说明本发明,而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下,对所述实施例进行修改,因此本发明的权利保护范围,应如本发明的权利要求所列。

Claims (4)

1.一种电动车充电器,其特征在于,包括:电源电路单元(10)、振荡电路单元(20)、电压保护电路单元(30)和充电指示电路单元(40);
其中,所述电源电路单元(10)与电压保护电路单元(30)相连,所述电压保护电路单元(30)连接有振荡电路单元(20)和充电指示电路单元(40),所述振荡电路单元(20)对电压保护电路单元(30)工作时所产生的电流电压自行反馈;
所述电源电路单元(10)由整流电路模块和滤波电路模块构成,所述整流电路模块和滤波电路模块相连;其中,整流电路模块实现将交流电变换成直流电的过程,滤波电路模块用于滤去整流输出电压中的纹波;
所述振荡电路单元(20)采用的是变压器反馈式振荡电路,其能将电路工作时所产生的电流电压通过相关器件自行反馈,通过改变振荡频率来维持充电状态的稳定性;
所述振荡电路单元(20)经所述电源电路单元(10)的整流和滤波后,形成311V直流电压,311V直流电压加到开关变压器的初级线圈的上端,初级线圈下端接到场效应管Q1的漏极,同时311V直流电压还经阻值为2.2兆欧的两个电阻R3、R4,电阻R3、R4串联接到场效应管Q1的栅极,设初始时场效应管Q1处于关断状态,由于电阻R3、R4阻值较大,直流电压311V经过电阻R3、R4到达场效应管Q1的栅极,直流电压311V使得场效应管Q1处于由关断到微导通的过度过程,则初级线圈产生上正下负的电势,并感应到下次级线圈,下次级线圈产生下正上负的电势,经电容C5使得场效应管Q1进一步导通,到一定程度后,初级线圈电势不再升高,下次级线圈原感应的电势也消失,场效应管Q1退出导通状态后又进入微导通状态,此时初级线圈产生下正上负的电势,下次级线圈感应出上正下负的电势,负电压通过电容C5加到栅极,使得场效应管Q1迅速关断,场效应管Q1完成了一个由关断→微导通→导通→微导通→迅速关断的过程,形成一个振荡周期。
2.根据权利要求1所述的一种电动车充电器,其特征在于:所述整流电路模块采用的是桥式整流电路。
3.根据权利要求1所述的一种电动车充电器,其特征在于:所述电压保护电路单元(30)由过流保护电路模块、输出回路模块、基准电路模块和电压比较电路模块构成;
所述过流保护电路模块与输出回路模块相连,所述输出回路模块与基准电路模块相连,所述基准电路模块与电压比较电路模块相连;
其中,所述过流保护电路模块实现对所述电压保护电路单元(30)的过流保护,所述输出回路模块是向负载及电路中需要供电的控制部分供电的回路,所述基准电路模块用于精确控制回路的输出电压,所述电压比较电路模块实现过流保护和稳定输出电压的作用。
4.根据权利要求1所述的一种电动车充电器,其特征在于:所述充电指示电路单元(40)由四运放集成电路模块LM324和双色发光管LED2构成,所述四运放集成电路模块LM324与双色发光管LED2相连。
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Denomination of invention: An electric vehicle charger

Effective date of registration: 20210531

Granted publication date: 20161228

Pledgee: Weitang sub branch of Zhejiang Jiashan Rural Commercial Bank Co.,Ltd.

Pledgor: Jiashan Weitang Asset Management Co.,Ltd.

Registration number: Y2021980004130

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
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Date of cancellation: 20231018

Granted publication date: 20161228

Pledgee: Weitang sub branch of Zhejiang Jiashan Rural Commercial Bank Co.,Ltd.

Pledgor: Jiashan Weitang Asset Management Co.,Ltd.

Registration number: Y2021980004130

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Denomination of invention: An electric vehicle charger

Effective date of registration: 20231127

Granted publication date: 20161228

Pledgee: Weitang sub branch of Zhejiang Jiashan Rural Commercial Bank Co.,Ltd.

Pledgor: Jiashan Weitang Asset Management Co.,Ltd.

Registration number: Y2023330002807