CN203859570U - 温控保护型电动车充电系统 - Google Patents
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Abstract
一种温控保护型电动车充电系统，包括变压器、整流电路、BUCK电路、超级电容器、电压检测电路和PWM发生电路、可控开关，可控开关的用于整流电路与BUCK电路接通或者断开的切换；超级电容器固定有温度传感器用于检测超级电容器的温度；温度传感器的输出端与温控保护电路的输入端连接，温控保护电路的输出端与可控开关的控制端连接。其优点是以超级电容器作为储能装置，采用BUCK电路进行充电时。对超级电容器的温度进行监测，根据当前充电温度状况，温控保护电路通过控制可控开关的通断实现对充电温度的控制，从而延长超级电容器的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池充电领域，具体涉及一种温控保护型电动车充电系统。
背景技术
现有技术中，以超级电容器作为储能装置的电动汽车充电系统均采用电压或电流控制方式进行充电，由于超级电容在充电过程中电流较大、升温较快，会严重影响到超级电容器的寿命。
如申请号为201110203321.8，申请日为2011年7月20日，授权公告日为 2013年9月11日的中国发明专利公开了一种嵌入式快速充电装置及纯电动汽车，包括电池组、超级电容组和升压DC/DC充电机，升压DC/DC充电机分为第一DC/DC电源模块和第二DC/DC电源模块，电池组通过第一DC/DC电源模块与超级电容组相连，超级电容组通过第二DC/DC电源模块与整车电池组相连，升压DC/DC充电机上设有控制器，控制器与整车的CAN总线相连。
由上述内容可知，现有技术中以超级电容器作为储能装置的电动汽车充电系统仅能完成对超级电容的充电控制，而不能不超级电容进行有效的保护，致使超级电容的寿命下降。
实用新型内容
本实用新型的目的就是提供一种解决现有电动汽车充电系统中超级电容由于充电温度过高导致寿命下降的缺陷的温控保护型电动车充电系统。
本实用新型的解决方案是这样的：
一种温控保护型电动车充电系统，包括变压器、整流电路、BUCK电路、超级电容器、电压检测电路和PWM发生电路，还包括可控开关，所述可控开关的用于整流电路与BUCK电路接通或者断开的切换；所述超级电容器固定有温度传感器用于检测超级电容器的温度；所述温度传感器的输出端与温控保护电路的输入端连接，温控保护电路的输出端与可控开关的控制端连接。
更具体的技术方案还包括：所述可控开关为电磁开关。
进一步的：所述温控保护电路由放大器A4、电阻R6、电阻R7、电阻R8和光电耦合器MOC组成，电阻R6的一端接电源VCC，另一端分别与放大器A4的正向端和电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端接地，放大器A4的反向端为所述温控保护电路（7）的输入端，放大器A4的输出端与光电耦合器MOC的第1脚相连，光电耦合器MOC的第2脚和第4脚接地，光电耦合器MOC的第3脚为所述温控保护电路（7）的输出端与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与电源VCC连接。
进一步的：所述温度传感器为负温度系数的热敏电阻TS，热敏电阻TS固定于超级电容器上以获取温度信息，热敏电阻TS的一端接地，另一端分别与电阻R1的一端和放大器A4的反向端相连，电阻R1的另一端与电源VCC连接。
进一步的：所述BUCK电路由场效应管MOS1、二极管D1、肖特基二极管S1和电感L1构成，场效应管MOS1的源极与二极管D1的反向端连接，场效应管MOS1的漏极分别与二极管D1的正向端、肖特基二极管S1的反向端和电感L1的一端相连接，肖特基二极管S1的正向端接地，场效应管MOS1的栅极为BUCK电路（4）的控制端，场效应管MOS1的源极为BUCK电路的输入端，电感L1的另一端为所述BUCK电路的输出端分别与超级电容器SC的正极和电压检测电路的检测端相连，超级电容器SC的负极接地。
进一步的：所述电压检测电路由电阻R2、电阻R3和放大器A1构成，其中电阻R3的一端为电压检测电路的检测输入端，与超级电容SC的正极和BUCK电路的输出端连接，另一端分别与电阻R2的一端和放大器A1的正向端相连接，电阻R2的另一端接地，放大器A1的反向端与输出端连接，放大器A1的输出端为电压检测电路的检测输出端，与放大器A2的反向端连接。电压检测电路用于电压取样并输送至PWM发生电路的输入端。
进一步的：所述PWM发生电路由放大器A2、放大器A3、电阻R4、电阻R5和锯齿波发生器U2组成，放大器A2的反向端为所述PWM发生电路的输入端与电压检测电路的输出端相连，电阻R4一端与电源VCC相连，另一端分别与放大器A2的正向端和电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端接地，电阻R4、R5用于提供参考电压；放大器A2的输出端与放大器A3的反向端相连，放大器A3的正向端与锯齿波发生器相连，放大器A3的输出端为所述PWM发生电路（9）的输出端与场效应管MOS1的栅极连接，场效应管MOS1的栅极为BUCK电路（4）的控制端；电压检测电路（8）的取样电压输入放大器A2后，与参考电压进行比较，如取样电压小于等于参考电压，则放大器A2输出为VCC正电压，该正电压输入至放大器A3与锯齿波发生器U2的波形进行比较，产生一定占空比的PWM波形，从而控制场效应管MOS1进行充电；如取样电压大于参考电压，说明充电电压大于设定值，则放大器A2输出为0，放大器A3的输出也VCC，场效应管MOS1断开，充电电路关闭，实现恒压充电控制。
本实用新型的优点是以超级电容器作为储能装置，采用BUCK电路进行充电时。对超级电容器的温度进行监测，根据当前充电温度状况，温控保护电路通过控制可控开关的通断实现对充电温度的控制，从而延长超级电容器的使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型的系统原理框图，
图2是本实用新型的一个具体电路结构示意图。
具体实施方式
下面将参考附图和实施例，来详细说明本实用新型。
如图1所示，包括变压器1、整流电路2、可控开关3、BUCK电路4、超级电容器5、电压检测电路8和PWM发生电路9，还包括温度传感器6和温控保护电路7，所述变压器1的原边与电源相连，变压器1的副边与整流电路2的交流输入端连接，所述整流电路2的直流输出端与可控开关3的一端连接，可控开关3的另一端与BUCK电路4的输入端连接，所述BUCK电路4的输出端与超级电容器5连接，所述电压检测电路8的检测端与超级电容器的正极连接，电压检测电路8的输出端与PWM发生电路9的输入端连接，PWM发生电路9的输出端与BUCK电路4的控制端连接，所述温度传感器6固定于超级电容器5上，温度传感器6的输出端与温控保护电路7的输入端连接，温控保护电路7的输出端与可控开关3的控制端连接。
具体地，如图2所示，220V电源与变压器T1的原边相连，变压器T1的副边与整流电路U1的交流输入端连接，整流电路U1的直流输出端V-接地，所述可控开关3为电磁开关SW，整流电路U1的直流输出端V+与电磁开关SW的一端相连，电磁开关SW的另一端与BUCK电路4的输入端相连。
所述BUCK电路4由场效应管MOS1、二极管D1、肖特基二极管S1和电感L1构成，场效应管MOS1的源极与二极管D1的反向端连接，场效应管MOS1的漏极分别与二极管D1的正向端、肖特基二极管S1的反向端和电感L1的一端相连接，肖特基二极管S1的正向端接地，场效应管MOS1的栅极为BUCK电路4的控制端，场效应管MOS1的源极为BUCK电路4的输入端，电感L1的另一端为所述BUCK电路4的输出端分别与超级电容器SC的正极和电压检测电路8的检测端相连，超级电容器SC的负极接地。
所述电压检测电路8由电阻R2、电阻R3和放大器A1构成，其中电阻R3的一端为电压检测电路8的检测输入端，与超级电容SC的正极和BUCK电路4的输出端连接，另一端分别与电阻R2的一端和放大器A1的正向端相连接，电阻R2的另一端接地，放大器A1的反向端与输出端连接，放大器A1的输出端为电压检测电路8的检测输出端，与放大器A2的反向端连接。电压检测电路8用于电压取样并输送至PWM发生电路9的输入端。
所述PWM发生电路9由放大器A2、放大器A3、电阻R4、电阻R5和锯齿波发生器U2组成，放大器A2的反向端为所述PWM发生电路9的输入端与电压检测电路8的输出端相连，电阻R4一端与电源VCC相连，另一端分别与放大器A2的正向端和电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端接地，电阻R4、R5用于提供参考电压；放大器A2的输出端与放大器A3的反向端相连，放大器A3的正向端与锯齿波发生器相连，放大器A3的输出端为所述PWM发生电路（9）的输出端与场效应管MOS1的栅极连接，场效应管MOS1的栅极为BUCK电路（4）的控制端；电压检测电路（8）的取样电压输入放大器A2后，与参考电压进行比较，如取样电压小于等于参考电压，则放大器A2输出为VCC正电压，该正电压输入至放大器A3与锯齿波发生器U2的波形进行比较，产生一定占空比的PWM波形，从而控制场效应管MOS1进行充电；如取样电压大于参考电压，说明充电电压大于设定值，则放大器A2输出为0，放大器A3的输出也VCC，场效应管MOS1断开，充电电路关闭，实现恒压充电控制。
所述温度传感器6为负温度系数的热敏电阻TS，热敏电阻TS固定于超级电容器上以获取温度信息，热敏电阻TS的一端接地，另一端分别与电阻R1的一端和放大器A4的反向端相连，电阻R1的另一端与电源VCC连接。
所述温控保护电路7由放大器A4、电阻R6、电阻R7、电阻R8和光电耦合器MOC组成，电阻R6的一端接电源VCC，另一端分别与放大器A4的正向端和电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端接地，放大器A4的反向端为所述温控保护电路7的输入端，用于检测热敏电阻TS的电压，并与参考电压进行比较，所述参考电压根据超级电容器温度阈值配比得出；放大器A4的输出端与光电耦合器MOC的第1脚相连，光电耦合器MOC的第2脚和第4脚接地，光电耦合器MOC的第3脚为所述温控保护电路7的输出端分别与电磁开关SW的控制端和电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与电源VCC连接；超级电容器充电时，如温度未超过阈值，则热敏电阻TS电阻值较大，其分压大于等于参考电压，则放大器A4输出为0，光电耦合器MOC中发光二级管不导通，因此光电耦合器MOC中光敏三极管处于截止状态，第3脚输出为VCC正电压，电磁开关仍然闭合，充电系统正常工作；超级电容器充电时，如温度超过阈值。则热敏电阻TS电阻值变小，其分压小于参考电压，则放大器A4输出为正电压VCC，光电耦合器MOC中发光二级管导通，因此光电耦合器MOC中光敏三极管处于导通状态，第3脚输出为低电平无法继续驱动电磁开关，电磁开关断开，实现温控保护控制。
实施例中所采用的元器件均为市售产品。
本实用新型的工作原理如下：接通电源后，依次经过变压器变压，整流电路整流，整流后的电源经可控开关接入BUCK电路，刚接通电源时，由于超级电容器温度不会超过阈值，温控保护电路控制可控开关闭合，BUCK电路开始对超级电容器充电，采用电压检测电路检测超级电容器电压并将检测电压传输至PWM发生电路，PWM发生电路根据采样电压与参考电压的比较结果输出PWM波形，实现恒压充电。在充电过程中，若超级电容器温度低于阈值，则可控开关闭合，进行恒压充电；若超级电容器温度超过阈值，则可控开关断开，保护超级电容器。
Claims (7)
1.一种温控保护型电动车充电系统，包括变压器（1）、整流电路（2）、BUCK电路（4）、超级电容器（5）、电压检测电路（8）和PWM发生电路（9），其特征在于：还包括可控开关（3），所述可控开关（3）用于整流电路（2）与BUCK电路（4）接通或者断开的切换；所述超级电容器（5）固定有温度传感器（6）用于检测超级电容器（5）的温度；所述温度传感器（6）的输出端与温控保护电路（7）的输入端连接，温控保护电路（7）的输出端与可控开关（3）的控制端连接。
2.根据权利要求1所述的温控保护型电动车充电系统，其特征在于：所述可控开关（3）为电磁开关。
3.根据权利要求1所述的温控保护型电动车充电系统，其特征在于：所述温控保护电路（7）由放大器A4、电阻R6、电阻R7、电阻R8和光电耦合器MOC组成，电阻R6的一端接电源VCC，另一端分别与放大器A4的正向端和电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端接地，放大器A4的反向端为所述温控保护电路（7）的输入端，放大器A4的输出端与光电耦合器MOC的第1脚相连，光电耦合器MOC的第2脚和第4脚接地，光电耦合器MOC的第3脚为所述温控保护电路（7）的输出端与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与电源VCC连接。
4.根据权利要求1所述的温控保护型电动车充电系统，其特征在于：所述温度传感器（6）为负温度系数的热敏电阻TS，热敏电阻TS固定于超级电容器上以获取温度信息，热敏电阻TS的一端接地，另一端分别与电阻R1的一端和放大器A4的反向端相连，电阻R1的另一端与电源VCC连接。
5.根据权利要求1所述的温控保护型电动车充电系统，其特征在于：所述BUCK电路（4）由场效应管MOS1、二极管D1、肖特基二极管S1和电感L1构成，场效应管MOS1的源极与二极管D1的反向端连接，场效应管MOS1的漏极分别与二极管D1的正向端、肖特基二极管S1的反向端和电感L1的一端相连接，肖特基二极管S1的正向端接地，场效应管MOS1的栅极为BUCK电路（4）的控制端，场效应管MOS1的源极为BUCK电路（4）的输入端，电感L1的另一端为所述BUCK电路（4）的输出端分别与超级电容器SC的正极和电压检测电路（8）的检测端相连，超级电容器SC的负极接地。
6.根据权利要求1所述的温控保护型电动车充电系统，其特征在于：所述电压检测电路（8）由电阻R2、电阻R3和放大器A1构成，其中电阻R3的一端为电压检测电路（8）的检测输入端，与超级电容SC的正极和BUCK电路（4）的输出端连接，另一端分别与电阻R2的一端和放大器A1的正向端相连接，电阻R2的另一端接地，放大器A1的反向端与输出端连接，放大器A1的输出端为电压检测电路（8）的检测输出端，与放大器A2的反向端连接，
电压检测电路（8）用于电压取样并输送至PWM发生电路（9）的输入端。
7.根据权利要求1所述的温控保护型电动车充电系统，其特征在于：所述PWM发生电路（9）由放大器A2、放大器A3、电阻R4、电阻R5和锯齿波发生器U2组成，放大器A2的反向端为所述PWM发生电路（9）的输入端与电压检测电路（8）的输出端相连，电阻R4一端与电源VCC相连，另一端分别与放大器A2的正向端和电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端接地，电阻R4、R5用于提供参考电压；放大器A2的输出端与放大器A3的反向端相连，放大器A3的正向端与锯齿波发生器相连，放大器A3的输出端为所述PWM发生电路（9）的输出端与场效应管MOS1的栅极连接，场效应管MOS1的栅极为BUCK电路（4）的控制端；电压检测电路（8）的取样电压输入放大器A2后，与参考电压进行比较，如取样电压小于等于参考电压，则放大器A2输出为VCC正电压，该正电压输入至放大器A3与锯齿波发生器U2的波形进行比较，产生一定占空比的PWM波形，从而控制场效应管MOS1进行充电；如取样电压大于参考电压，说明充电电压大于设定值，则放大器A2输出为0，放大器A3的输出也VCC，场效应管MOS1断开，充电电路关闭，实现恒压充电控制。
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