CN203056660U

CN203056660U - 一种电动车智能充电器

Info

Publication number: CN203056660U
Application number: CN 201320034403
Authority: CN
Inventors: 张秀再; 袁涛; 赵益波; 孙心宇; 江玉海
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2023-01-23

Abstract

本实用新型公开了一种电动车智能充电器，包括整流滤波装置、开关管、高频变压器、蓄电池、PWM控制器、显示器、单片机和电流电压采样及处理装置，整流滤波装置的输出端、高频变压器的输入端和PWM控制器的输出端均连接到开关管，高频变压器的输出端连接到蓄电池，电流电压采样及处理装置的输入端连接到蓄电池，电流电压采样及处理装置的输出端、PWM控制器的输入端和显示器均连接到单片机。本实用新型体积小，重量轻，效率高，适于市电输入，安全可靠。

Description

一种电动车智能充电器

技术领域

本实用新型涉及一种充电器，特别是涉及一种电动车智能充电器。

背景技术

电能作为一种清洁能源，在生产生活中被广泛地推广与应用。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，基本上每天都需要对电动车进行充电。一般在对电池进行充电的过程中，电池也同时对外放电，这样一方面不能很好的省电，另一方面使得充电的效率降低。

电动车核心部件中的车体、控制器和电动机三大部件在理论和技术上已较为成熟，而另外两大部件蓄电池和充电器的发展还不能满足人们的需求，有一些理论和技术上的问题还有待攻关。如今，这些问题已经成为影响电动车发展的瓶颈。目前电动车使用的电池主要由铅酸蓄电池、锂离子蓄电池、镍—金属氢化物蓄电池、燃料电池等，其中铅酸蓄电池以其价格低廉、技术和制造工艺较成熟、电池容量大、材料来源丰富、跟随负荷输出特性好、无记忆效应等优势成为电动车目前主要采用的电池种类。

近年来，我国的铅酸蓄电池自身的技术有了很大进步，比如全密封免维修铅酸蓄电池的出现。铅酸蓄电池也广泛应用于国防、通信、铁路、交通、工农业生产等部门，但为其补充能量的充电器的相关技术却发展缓慢。充电时间过长、充电器输出电压不足、充电电流调整不好等等原因会导致蓄电池的使用寿命大大缩短，严重的制约着电动车的发展。通常人们都是在蓄电池的电量几乎全部使用完再对其进行充电，这样的结果很容易使充电器以为过充电而遭到损坏，每年报废的蓄电池的数量十分巨大，致使蓄电池因为过早地报废而造成了社会资源的浪费和环境的污染。

现在全世界都在宣传低碳生活，使用智能式充电器就能够起到节约能量消耗，增加蓄电池的使用寿命的作用，这不仅是对电动车，更是对环境的一种保护。从最近几年的新闻报道中可以看到，许多电动车使用者因为使用充电器不当，比如蓄电池的反接或者先将充电器与市电相连再与蓄电池相接，危害自身的生命安全和蓄电池的寿命，所以我们迫切需要一种安全、环保、智能的电动车充电器。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型公开了一种电动车智能充电器，可对充电过程进行实时采样和智能控制，并可对采集的数据进行实时显示，能够减少蓄电池充电损耗，延长其使用寿命。

本实用新型公开的一种电动车智能充电器，包括整流滤波装置、开关管、高频变压器、蓄电池、PWM控制器、显示器、单片机和电流电压采样及处理装置，所述的整流滤波装置的输出端、高频变压器的输入端和PWM控制器的输出端均连接到开关管，所述的高频变压器的输出端连接到蓄电池，所述的电流电压采样及处理装置的输入端连接到蓄电池，所述的电流电压采样及处理装置的输出端、PWM控制器的输入端和显示器均连接到单片机。本实用新型公开的一种电动车智能充电器，体积小，重量轻，效率高，适于市电输入，安全可靠，可对充电过程进行实时采样和智能控制，并可对采集的数据进行实时显示，能够减少蓄电池充电损耗，延长其使用寿命。

本实用新型公开的一种电动车智能充电器的一种改进，所述的电流电压采样及处理装置包括并联连接到蓄电池的电流采样装置、电压采样装置以及与电流采样装置和电压采样装置连接的低通滤波装置。本改进通过设置的并联结构的电流电压采样及处理装置，结构稳定，采样精度高，采样信号质量好，有利于提高智能充电器的充电效果，提高电池充电质量。

本实用新型公开的一种电动车智能充电器，体积小，重量轻，效率高，适于市电输入，安全可靠，充电过程中对电流电压信号采集效率高、质量高，可对充电过程进行实时采样和智能控制，并可对采集的数据进行实时显示，能够减少蓄电池充电损耗，延长其使用寿命。

附图说明

图1、本实用新型的结构框图；

图2、本实用新型的工作原理示意图；

图3、本实用新型的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1～3所示，本实用新型公开的一种电动车智能充电器，包括整流滤波装置、开关管、高频变压器、蓄电池、PWM控制器、显示器、单片机和电流电压采样及处理装置，所述的整流滤波装置的输出端、高频变压器的输入端和PWM控制器的输出端均连接到开关管，所述的高频变压器的输出端连接到蓄电池，所述的电流电压采样及处理装置的输入端连接到蓄电池，所述的电流电压采样及处理装置的输出端、PWM控制器的输入端和显示器均连接到单片机。本实用新型公开的一种电动车智能充电器，体积小，重量轻，效率高，适于市电输入，安全可靠，可对充电过程进行实时采样和智能控制，并可对采集的数据进行实时显示，能够减少蓄电池充电损耗，延长其使用寿命。

作为一种优选，所述的电流电压采样及处理装置包括并联连接到蓄电池的电流采样装置、电压采样装置以及与电流采样装置和电压采样装置连接的低通滤波装置。本实用新型通过设置的并联结构的电流电压采样及处理装置，结构稳定，采样精度高，采样信号质量好，有利于提高智能充电器的充电效果，提高电池充电质量。

实施例

本实用新型公开的一种电动车智能充电器，由市电送来的220V的交流电经过整流滤波装置进行整流滤波，得到直流电后经开关管送入给高频变压器，高频变压器的次级绕组输出电压为48V用于给蓄电池进行充电。在蓄电池的出口处分别利用并联设置的电流采样装置和电压采样装置进行电流和电压的采样，采样信号送入低通滤波器以过滤谐波的干扰，输出的信号送入单片机AD口。单片机将送进来的电压和电流信号转换为实际值，并将它们与上一次采样的实际值进行比较，然后通过PWM控制器调节输出的PWM波形的频率和占空比，从而调节开关管的通断，并控制指示灯的亮灭来指示充电的过程。当单片机检测到蓄电池充满电时，控制开关管断开电源，停止充电。同时蓄电池经过整流滤波后给单片机、指示电路和其它的电路提供电源。

电动车智能充电器整体电路图如图2所示，智能充电控制过程具体实现方法如下：

采用电流控制型脉宽调制方式，其整个工作过程是将220V交流电压经整流滤波装置整流滤波后变为直流高压，再由开关管如MOS管斩波，再经过高频变压器降压后得到低压高频矩形电压，最后向蓄电池输出充电电流。对电源电路的要求是其交流输入电压范围为90～270V，能同时输出+5V（作为控制部分的电源）及12～60V（主回路）电压，输出电流为1～3A。PWM控制器的型号为UC3842，其自身的内部调制可使其停止脉宽输出，开关管截止，输出电压和电流均为0，从而停止充电。而当PWM控制器欠压时，即当其7脚电压降至10 V以下时，PWM控制器将启动欠压锁定电路来关闭开关管。内环的这种反馈调整是在输出电压发生变化之前，通过检测内环电流使脉宽能够得到提前的调整，从而加快了变换器对异常情况的动态响应速度，以便更加快速有效地起到保护作用。当然，外环电流、电压的取样（R20和R14）亦可通过单片机的调节作用来达到对异常情况的保护。但响应速度比内环慢5～10个工频周期，因此外环采样主要是为了调节充电电流和蓄电池电压，作为二次保护，而内环取样则是更主要的保护，这种双环保护方式会更加安全可靠。

单片机为主体的控制电路主要由单片机（型号为AT89S52）、数字电位器（型号为X9C102）、取样电阻R14和取样电阻R20等组成。本部分设计是应根据蓄电池的型号参数，来设计与之对应的充电电流、充电电压以及充电时间，当电路接上蓄电池后，充电器开始工作，此后由单片机通过取样电阻R14检测蓄电池电压，若检测到蓄电池因为过渡放电而使电压低于正常范围。那么，为避免充电电流过大而造成蓄电池的损坏，应首先对蓄电池实行稳定的预充电，同时单片机开始计时，之后，单片机不断检测蓄电池电压和充电电流，随着充电的持续，电池电压持续上升，当上升到设定的数值时。单片机可通过控制数字电位器来调节输出电压，从而转入大电流恒流充电方式。此后，单片机一直保持不停地检测电池电压，当电压达到设定值时，单片机发出指令，减少数字电位器的阻滞，同时通过充电电压和充电电流的检测使充电电压达到恒定的状态，实现恒压充电，在这个充电过程中，充电电流一直减少，当充电电流的电流值减小到设定电流值时，再转为涓流充电。同时设定充电时间，充电时间一到，则自动关闭电源。这样就避免了充电质量受到电池温度升高过快或严重极化的影响，从而提高蓄电池的使用寿命。当检测到蓄电池电压、充电回路电流超过设定值时，单片机立即发出指令断开开关管，充电立即停止。通过这种方式可以大大提高充电器充电的安全性和可靠性。

PWM控制器对开关管进行控制，其内含有基准电压稳压器、脉冲宽度比较器和高增益误差放大器。PWM控制器提供25mA的输出电流，输出电流可直接驱动开关管，通过调节开关管的占空比从而调节充电器的输出电流和输出电压。由于PWM控制器同时具有过流和过压的保护，工作电源电压可以在8～40V工作，而工作电源启动电流小于lmA，工作温度为0～70℃，因而成为较理想的新型脉宽调制器。该PWM控制器在启动时，由R1为其提供启动电压，待其工作后。其辅助绕组的电压经整流、滤波、稳压后得到的直流电压。一路连接到PWM控制器的7脚为其供电，另一路经数字电位器分压后加到PWM控制器的2脚，作为脉宽调制的输入信号。在充电器设计中，输出电压取样可直接与PWM控制器的7脚相连作为其供电电压。为了反映输出电压变化，本设计没有加稳压管。但这会导致PWM控制器的工作电压不稳定，输出谐波成分增多的缺点，为了克服这一缺点，本设计中PWM控制器的供电电压采用由3、4绕组端压单独整流、滤波、稳压后，提供给PWM控制器的稳定电压。充电电压的调节是将电池电压经外环电压取样电路R14取样，再经单片机处理后，送人数字电位器，通过单片机控制数字电位器的有效电阻，从而间接的控制了PWM控制器的2脚电压，进而控制脉冲占空比，改变了充电电压。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本实用新型的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种电动车智能充电器，其特征在于：它包括整流滤波装置、开关管、高频变压器、蓄电池、PWM控制器、显示器、单片机和电流电压采样及处理装置，所述的整流滤波装置的输出端、高频变压器的输入端和PWM控制器的输出端均连接到开关管，所述的高频变压器的输出端连接到蓄电池，所述的电流电压采样及处理装置的输入端连接到蓄电池，所述的电流电压采样及处理装置的输出端、PWM控制器的输入端和显示器均连接到单片机。

2.根据权利要求1所述的一种电动车智能充电器，其特征在于：所述的电流电压采样及处理装置包括并联连接到蓄电池的电流采样装置、电压采样装置以及与电流采样装置和电压采样装置连接的低通滤波装置。