CN105743196A - 一种电动车电池充电保护器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动车电池充电保护器，包括壳体，壳体内设置有电源模块、主控制器模块、电子开关模块、电流采样模块、负载接入识别模块和显示模块，电源模块的输出端分别与主控制器模块、电子开关模块、电流采样模块、负载接入识别模块、显示模块连接，主控制器模块的输入端分别与负载接入识别模块、电流采样模块连接，输出端分别与电子开关模块、显示模块连接。本发明通过主控制器模块接收分析电流采样模块和负载接入识别模块的数据，进行对电子开关模块通断的控制和显示模块中指示灯状态的控制，在电池充满后能及时地切断电源，能避免电动车电池的过充；而且电路结构简单、成本低、体积小，非常适合大面积的推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种充电保护装置，具体涉及一种电动车电池充电保护器。
背景技术
2015年全国的电动车产量大概在2500万辆到3000万辆之间。电动车的保有量已经超过2亿辆。它已成为很多人日常生活中的重要交通工具。任何一个城市，都少不了骑着电动车走街串巷的人们，很多人也因此告别了等公交的焦躁，地铁的拥挤，高额的打车费。
电动车电池如果过度充电会导致大量的气体冲刷电池的极板，导致活性物质脱落，最终缩减电池的使用寿命。另外，电动车电池过度充电还会导致失水速度加快，影响电解液的分解，导致电瓶温度升高，导致电池使用寿命缩短，严重的会使电池被充爆等安全问题发生。
发明内容
为解决现有技术中电动车电池过充的问题，本发明提供了一种电动车电池充电保护器。
本发明的电动车电池充电保护器，包括壳体，所述壳体内设置有电源模块、主控制器模块、电子开关模块、电流采样模块、负载接入识别模块和显示模块，电源模块的输出端分别与主控制器模块、电子开关模块、电流采样模块、负载接入识别模块、显示模块连接，主控制器模块的输入端分别与负载接入识别模块、电流采样模块连接，输出端分别与电子开关模块、显示模块连接。
进一步地，电源模块的输入端连接到市电电源。
进一步地，电源模块包括非隔离的半波整流电路和降压稳压芯片，半波整流电路的输出端分别连接到电子开关模块和降压稳压芯片，降压稳压芯片的输出端分别连接到主控制器模块、电流采样模块、负载接入识别模块和显示模块。
进一步地，负载接入识别模块包括钳位电路，钳位电路由第一电阻、第二电阻和二极管组成，二极管和第一电阻并联后，再与第二电阻串联。
进一步地，电流采样模块包括采样电阻和电压信号放大电路，采样电阻用于将电流信号转换为微弱的电压信号，电压信号放大电路用于将微弱的电压信号放大，并传输给主控制器模块。
进一步地，电压信号放大电路为运算放大器电路或电量计量芯片电路。
进一步地，电子开关模块包括电子开关、保护电路和驱动电路，电子开关与保护电路并联后连接到驱动电路的输出端。
进一步地，电子开关为继电器、可控硅或其它可控开关器件。
进一步地，主控制器模块为单片机或其它智能控制芯片。
进一步地，其特征在于，显示模块包括LED电源指示灯电路、LED故障指示灯电路和LED充电指示灯电路，LED电源指示灯电路、LED故障指示灯电路和LED充电指示灯电路分别与主控制器模块的输出端连接。
本发明的有益效果为：本发明的电动车电池充电保护器通过主控制器模块接收分析电流采样模块和负载接入识别模块的数据，进行对电子开关模块通断的控制和显示模块指示灯状态的控制，在电池充满后能及时地切断电源，能避免电动车电池的过充，从而有效地提高了电池的使用寿命；而且电路结构简单、成本低、体积小，非常适合大面积的推广应用。
附图说明
图1是本发明电动车电池充电保护器的结构框图；
图2是本发明电动车电池充电保护器的电路图；
图3是本发明电动车电池充电保护器的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的结构进行详细解释说明。
本发明的电动车电池充电保护器包括电源模块、主控制器模块、电子开关模块、电流采样模块、负载接入识别模块、显示模块。
如图1-2所示，本发明的电动车电池充电保护器，包括壳体，所述壳体内设置有电源模块、主控制器模块、电子开关模块、电流采样模块、负载接入识别模块和显示模块，电源模块的输出端分别与主控制器模块、电子开关模块、电流采样模块、负载接入识别模块、显示模块连接，主控制器模块的输入端分别与负载接入识别模块、电流采样模块连接，输出端分别与电子开关模块、显示模块连接。电源模块的输入端连接到市电电源(220V交流电)。
电源模块包括非隔离的半波整流电路和降压稳压芯片，半波整流电路的输出端分别连接到电子开关模块和降压稳压芯片，降压稳压芯片的输出端分别连接到主控制器模块、电流采样模块、负载接入识别模块和显示模块。电源模块为非隔离电源模块，在整流滤波后没有加入变压器。电源模块从AC-IN插入到市电(220V交流电)，通过限流电阻R1、非隔离的半波整流电路、稳压电路、滤波电容C2后输出12V直流电(一般范围为3V到50V之间)，作为电子开关模块的供电电源，再经过限流电阻R4、滤波电容C3、降压稳压芯片U1、滤波电容C8后输出5V的直流电(一般范围为2V到9V之间)，为主控制器模块、电流采样模块、负载接入识别模块、显示模块提供电源。其中，半波整流电路由电阻R2、R3，电容C1，二极管D1、D2组成，R2、R3串联后与C1并联，其一端连接到D2，再并联二极管D1，D1一端连接到D2。稳压电路由稳压二极管ZD1组成。电源模块一端输出220V交流电连接到电动车电池充电器。
电流采样模块实时监控电动车充电器的交流电流，把监测到的不同电流大小传输给主控制器。电流采样模块包括采样电阻R6、电压信号放大电路。电压信号放大电路为运算放大器电路或电量计量芯片电路，采样电阻R6实现把流过电动车充电器的交流电流转变为电压信号，进而通过运算放大器电路或电量计量芯片电路的处理传输给主控制器模块，实时监控电动车充电器的充电电流和充电时间，达到防止过充和保护电池的目的。
负载接入识别模块用于检测电动车充电器是否插入到本发明的电动车电池充电保护器中。负载接入识别模块包括钳位电路，钳位电路由第一电阻R14、第二电阻R13和二极管D4组成，二极管D4和第一电阻R14并联后，再与第二电阻R13串联。负载接入识别模块采用电阻R13分压取样输出端电压波形和二极管电平钳位限压的方式，检测负载是否接入。当电动车充电器没有插入，输出的INJUD信号是低电平；当电动车充电器插入到电动车电池充电保护器，输出的INJUD信号是正弦波。
主控制器模块通过接收分析电流采样模块和负载接入识别模块的数据，进行对电子开关模块通断的控制和显示模块连接的指示灯闪烁状态的控制。它是由单片机(MCU)为控制器实行实时的监测和控制，也可以是ARM、DSP等智能控制芯片。
电子开关模块由电子开关、保护电路、驱动电路组成，电子开关与保护电路并联后连接到驱动电路的输出端。电子开关为继电器RL1，也可以为可控硅或其它有触点或无触点的可控开关器件。保护电路由二极管D3组成，驱动电路由电阻R12、三极管串联组成。
显示模块实时显示电动车充电的工作状态，显示模块包括LED电源指示灯电路、LED故障指示灯电路和LED充电指示灯电路，LED电源指示灯电路、LED故障指示灯电路和LED充电指示灯电路分别与主控制器模块的输出端连接。显示模块的输出端分别与设置在壳体上的电源指示灯(红色)、故障指示灯(红色)、充电指示灯(蓝色)连接。
如图3所示，本发明的电动车电池充电保护器的工作流程为：交流电输入端连接电动车电池充电保护器的电源模块，电源模块为主控制器模块、电子开关模块、电流采样模块、负载接入识别模块和显示模块提供电源；交流电输出端插入电动车充电器，负载接入识别模块通过电阻分压取样输出端电压波形和二极管电平钳位限压的方式检测INJUD信号，如果INJUD信号是低电平，判定电动车充电器没有插入；检测到INJUD信号是正弦波，判定电动车充电器已经插入。如果检测到电动车充电器没有插入，那么负载接入识别模块继续检测。如果检测到电动车充电器已经插入，那么主控制器模块控制电子开关模块中的电子开关闭合。如果电动车充电器已经连接到电池，电动车充电器就会进入对电池的充电流程。电流采样模块通过采样电阻把电流信号转换为电压信号，电压信号再通过运算放大器电路或电量计量芯片电路的处理传输给主控制器模块，主控制器模块内的单片机根据不同的充电电流和充电时间，控制电子开关模块和显示模块。如果电池已经充满，蓝色充电指示灯常亮，电子开关断开，如果电池还未充满，蓝色的充电指示灯闪烁，电子开关保持闭合状态。如果判断到电池故障，红色故障灯闪烁，电子开关断开。如果电动车充电器没有连接到电池，那么电子开关自动断开。电动车充电器从本发明的电动车电池充电智能保护器移除拔下后，负载接入识别模块会自动识别，然后电子开关自动断开。如果再次在交流电输出端插入电动车充电器，本电动车电池充电保护器又重新继续工作。
本发明的电动车充电保护器在电池充满后，可以在不断开电源的情况下，更换电池充电器以对另外的电动车电池继续充电。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电动车电池充电保护器，包括壳体，其特征在于，所述壳体内设置有电源模块、主控制器模块、电子开关模块、电流采样模块、负载接入识别模块和显示模块，电源模块的输出端分别与主控制器模块、电子开关模块、电流采样模块、负载接入识别模块、显示模块连接，主控制器模块的输入端分别与负载接入识别模块、电流采样模块连接，输出端分别与电子开关模块、显示模块连接。
2.根据权利要求1所述的电动车电池充电保护器，其特征在于，电源模块的输入端连接到市电电源。
3.根据权利要求1所述的电动车电池充电保护器，其特征在于，电源模块包括非隔离的半波整流电路和降压稳压芯片，半波整流电路的输出端分别连接到电子开关模块和降压稳压芯片，降压稳压芯片的输出端分别连接到主控制器模块、电流采样模块、负载接入识别模块和显示模块。
4.根据权利要求1所述的电动车电池充电保护器，其特征在于，负载接入识别模块包括钳位电路，钳位电路由第一电阻、第二电阻和二极管组成，二极管和第一电阻并联后，再与第二电阻串联。
5.根据权利要求1所述的电动车电池充电保护器，其特征在于，电流采样模块包括采样电阻和电压信号放大电路，采样电阻用于将电流信号转换为微弱的电压信号，电压信号放大电路用于将微弱的电压信号放大，并传输给主控制器模块。
6.根据权利要求5所述的电动车电池充电保护器，其特征在于，电压信号放大电路为运算放大器电路或电量计量芯片电路。
7.根据权利要求1所述的电动车电池充电保护器，其特征在于，电子开关模块包括电子开关、保护电路和驱动电路，电子开关与保护电路并联后连接到驱动电路的输出端。
8.根据权利要求7所述的电动车电池充电保护器，其特征在于，电子开关为继电器、可控硅或其它可控开关器件。
9.根据权利要求1所述的电动车电池充电保护器，其特征在于，主控制器模块为单片机或其它智能控制芯片。
10.根据权利要求1所述的电动车电池充电保护器，其特征在于，显示模块包括LED电源指示灯电路、LED故障指示灯电路和LED充电指示灯电路，LED电源指示灯电路、LED故障指示灯电路和LED充电指示灯电路分别与主控制器模块的输出端连接。
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