CN204190442U - 电动车智能充电调控器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动车智能充电调控器；其特征在于：该控制器具有系统电源、充电器检测电路、单片机系统、电瓶检测电路、继电器控制电路以及充电回路；系统电源与单片机系统连接；充电器检测电路和电瓶检测电路分别与单片机系统连接；单片机系统控制继电器控制电路。此设备用于电动车充电时的安全保护器；适用于常用电动车的充电保护。使用简单方便，只需将原来电动车充电器的输出端直接接到此设备的输入端上，再将此设备的输出端接到电动车的充电接口即可。再在设备上选择该电动车的充电电压，按下启动键即可开始充电。

Description

电动车智能充电调控器

技术领域

本实用新型涉及电动车充电控制领域，具体来讲是一种电动车智能充电调控器。

背景技术

在当今社会，提倡环保，电动车也越来越多。电动车的构成及其简单，主要包括车身、控制器、电瓶、电机等几部分。其中最值钱的就是电瓶，电动车的保养主要还是对电瓶的保养。在使用过程中，由于很多用户使用不当，过放电，使电瓶内阻较大，电解液浓度非常稀薄，特别是极板孔内及表面几乎处于中性，过放电时内阻有发热倾向，体积膨胀，放电电流较大时，明显发热更有甚者出现发热变形，这时硫酸铅浓度特别大，存在着晶体短路的可能性增大，况且此时硫酸铅会结晶成较大颗粒，即形成不可逆硫酸盐化，将进一步的增加蓄电池的内阻，造成了充电恢复能力差。

正因为如此，导致充电时充电器的检测电路一直检测不到额定的跳变电压，使得充电器误认为电瓶还没充满电（实际上已经充满了），还继续充电，就会使电瓶过充发热，外壳变形，严重的还可能会引起火灾。根据实际调查表明，一般用户下班到家开始充电的时间为晚上七点左右，到早上七点才拔掉电源，而此时却惊奇的发现充电器还在充电，电瓶已经被充的发烫了。（新电瓶一般不会出现此问题，用过半年之后的有过几次过放电的电瓶肯定会出现这种情况）这就是传统充电器（市面上几乎所有的都是这样）的弊端。

实用新型内容

本实用新型的目的在于在此提供一种电动车智能充电调控器；此设备用于电动车充电时的安全保护器；适用于常用电动车（48V、60V、72V）的充电保护。使用简单方便，只需将原来电动车充电器的输出端直接接到此设备的输入端上，再将此设备的输出端接到电动车的充电接口即可。再在设备上选择该电动车的充电电压，按下启动键即可开始充电。智能系统会自动根据该电动车的剩余电量自动计算需要充电的充电时间，防止过充、欠充，高效节，安全环保。

本实用新型是这样实现的，构造一种电动车智能充电调控器，其特征在于：该控制器具有系统电源、充电器检测电路、单片机系统、电瓶检测电路、继电器控制电路以及充电回路；系统电源与单片机系统连接，用于对其供电；充电器检测电路和电瓶检测电路分别与单片机系统连接，对单片机系统反馈信息；单片机系统控制继电器控制电路，继电器控制电路对充电回路进行控制。

原理分析：系统硬件框图如图1所示，系统电压直流5V，当系统上电后为单片机系统得电开始运行，之后电瓶检测电路检测电瓶的状态，是否将此设备的输出端连接到电动车的充电接口上，同时充电器检测电路检测是否将充电器的输出端插到此设备的输入端上，当检测通过之后，则表明所有连接正常，系统进入等待状态，等待用户的操作，用户的操作完成后系统则根据内部程序自动控制继电器控制电路来控制充电回路完成充电和断电的过程。

本实用新型的优点在于：本实用新型所述的电动车智能充电调控器经过改进，结构设计合理，利用效率高，运行费用降低，广泛用于电动车充电控制领域。

本电动车智能充电调控器具有如下特点：

（1）安全：具有完善的充电保护功能，不用担心充满电充电器不会跳转的现象，即使充电器没有跳转，但是本设备已经检测到电池充满，通过内部继电器自动切断充电回路，停止充电。就算所有的检测元件都失效，或是发生意外情况，本产品还有一个最终保护措施，不管充电完成与否，在8小时时一定会切断充电回路，绝对的保证了充电的安全。

（2）节能：根据电动车电瓶的当前的剩余电量自动计算充电时间，该充2小时就充2小时，该充6小时就充6小时，既不会浪费一点电能，也不会少充一点电量。

（3）高效：本产品切断充电回路（停止充电）的动作有三种：一是检测到电池的实际电压值已经达到额定电压值，则停止充电。二是通过系统内部的磁性元件根据霍尔原理，检测到充电电流减小到几乎为零，则说明充电器本身已经停止充电，此时则停止充电。三是通过系统自动计算的充电时间，时间一到，则停止充电。

（4）智能：内部采用稳定的单片机智能系统，采用先进合理的软件算法控制流程，不需改变用户原有的充电器等任何硬件结构，只需一次简单的连接即可使用，并且任何型号的电动车，任何型号的充电器都通用（市面上95%的电动车都只有48V、60V、72V这几种工作电压）。

（5）稳定耐用：本产品内部有多重保护措施，有过压、欠压等保护，即使充电器损坏，也不会对本产品造成任何的损坏。

附图说明

图1系统硬件框图

图2硬件原理图

图3设备操作面板。

具体实施方式

下面将结合附图1-3对本实用新型进行详细说明，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型通过改进提供一种电动车智能充电调控器，用于电动车充电时的安全保护器；适用于常用电动车（48V、60V、72V）的充电保护。使用简单方便，只需将原来电动车充电器的输出端直接接到此设备的输入端上，再将此设备的输出端接到电动车的充电接口即可。再在设备上选择该电动车的充电电压，按下启动键即可开始充电。智能系统会自动根据该电动车的剩余电量自动计算需要充电的充电时间，防止过充、欠充，高效节，安全环保；该控制器具有系统电源1、充电器检测电路2、单片机系统3、电瓶检测电路4、继电器控制电路5以及充电回路6；系统电源1与单片机系统3连接，用于对其供电；充电器检测电路2和电瓶检测电路4分别与单片机系统3连接，对单片机系统3反馈信息；单片机系统3控制继电器控制电路5，继电器控制电路5对充电回路6进行控制。

如下：

1、刚插上系统电源AC 220V时。饱和指示灯亮，系统开始工作，发出语音提示“欢迎使用，祝您一路顺风”。表示系统工作正常，之后当检测到此设备的输入端和输出端有任何一端没连上时，发出语音提示“充电连接线已脱落，请检查电池连接线”。提示用户接线。（只有当输入和输出端口都连接上时，语音提示才消失）

2、将原有充电器的输出端插入此设备的输入端。

3、将此设备的输出端插入电动车的充电接口上。（若连接正常，此时语音提示消失，否则一直提示）。

4、按下选择按键，，选择电动车的工作电压。（在按选择按键时，相应的工作电压指示灯在48V、60V、72V之间切换，防止用户选错电压）

按下启动按键，充电指示灯亮，根据剩余电量，系统自动计算充电的时间并开始充电。

5、充电完成时，充电指示灯灭，饱和指示灯亮，并发出语音提示信息“充电已完成，请断开电池连接线，谢谢“。并通过设备内部继电器自动断开充电回路，停止充电。

如下：

目前市场产品：根据实际市场调查，目前市面上几乎所有的电动车充电器都不具备过充保护功能，有一些号称有保护功能的都是不切实际的，只有当电瓶容量还很高的时候才能保护，当电瓶使用几个月容量降低后所有保护功能都失效了（这跟他们的检测原理有关，他们的检测原理考虑不周全）。这就导致电瓶已经充满电的时候充电器并未检查到它充满，还在继续充电，就会发生电池过充，电瓶就会发热，导致电瓶里电解液电解过快，产生气体，使电瓶外壳隆起鼓包，发生变形，轻者产生的后果是严重缩短电瓶寿命，重则由于电瓶形变，里面的硫酸泄露，发生腐蚀，还会引起火灾，并且不能根据电瓶的实际剩余电量充电（市面上的充电器100%的不能），本来只需2小时就充满的，结果却充了5小时，造成电能的浪费，也造成了安全隐患。

改进后本产品特点：

安全：具有完善的充电保护功能，不用担心充满电充电器不会跳转的现象，即使充电器没有跳转，但是本设备已经检测到电池充满，通过内部继电器自动切断充电回路，停止充电。就算所有的检测元件都失效，或是发生意外情况，本产品还有一个最终保护措施，不管充电完成与否，在8小时时一定会切断充电回路，绝对的保证了充电的安全。

节能：根据电动车电瓶的当前的剩余电量自动计算充电时间，该充2小时就充2小时，该充6小时就充6小时，既不会浪费一点电能，也不会少充一点电量。

高效：本产品切断充电回路（停止充电）的动作有三种：一是检测到电池的实际电压值已经达到额定电压值，则停止充电。二是通过系统内部的磁性元件根据霍尔原理，检测到充电电流减小到几乎为零，则说明充电器本身已经停止充电，此时则停止充电。三是通过系统自动计算的充电时间，时间一到，则停止充电。

智能：内部采用稳定的单片机智能系统，采用先进合理的软件算法控制流程，不需改变用户原有的充电器等任何硬件结构，只需一次简单的连接即可使用，并且任何型号的电动车，任何型号的充电器都通用（市面上95%的电动车都只有48V、60V、72V这几种工作电压）。

稳定耐用：本产品内部有多重保护措施，有过压、欠压等保护，即使充电器损坏，也不会对本产品造成任何的损坏。

：系统硬件框图如图1所示，系统电压直流5V，当系统上电后为单片机系统得电开始运行，之后电瓶检测电路检测电瓶的状态，是否将此设备的输出端连接到电动车的充电接口上，同时充电器检测电路检测是否将充电器的输出端插到此设备的输入端上，当检测通过之后，则表明所有连接正常，系统进入等待状态，等待用户的操作，用户的操作完成后系统则根据内部程序自动控制继电器控制电路来控制充电回路完成充电和断电的过程。

：在这个系统的硬件电路之中使用的元件有STC5202AD单片机、DC5V继电器、电阻、电容、晶振、电位器、二极管、三极管干簧管、指示灯等如图2所示。

单片机最小系统： STC12C5202AD单片机的最小工作系统是由一个12MHZ的晶振和两个27pF的电容构成的，有了它才能单片机里的程序才能运行起来，剩余的一些电路都是在此基础上扩展而来的。

RS232接口： 功能之一，RS232串行输入端是通过计算机上相应的软件专门用来给单片机系统下载程序的，功能之二，其中的TX和RX引脚还分别接到了控制面板上的选择键和启动键。

输入端检测： 输入端检测电路是检测的充电器的电压。利用10K的电位器W1和80K的电阻R6形成的分压式电路。调节电位器W1，使得W1/R6=1/15，则将输入端电压的1/15送入到单片机的AD引脚（单片机内部的数模转换引脚P1.7），通过电阻分压的方式将充电器的模拟电压转换为单片机能识别的数字量信息，供程序运算。

输出端检测： 输出端检测电路是检测的电瓶的电压。利用10K的电位器W2和80K的电阻R8形成的分压式电路。调节电位器W2，使得W2/R8=1/15，则将电瓶电压的1/15送入到单片机的AD引脚（单片机内部的数模转换引脚P1.6），通过电阻分压的方式将电瓶的模拟电压转换为单片机能识别的数字量信息，供程序运算。

继电器控制电路： DC5V继电器的掷刀端2（公共端）与电动车充电接口的正极相连，常开触点4与充电器的正极相连，常闭触5通过限流电阻R11与饱和指示灯LED5的正极相连，保证了在充电过程中饱和指示灯灭充电器直接与电动车充电接口相连，向电动车充电，充电完毕，饱和指示灯亮，切断充电器与充电接口的连线这一过程。继电器线圈的一端直接接到GND，另一端与PNP三极管的集电极相连，三极管的发射极接电源VCC，基极通过一个限流电阻R2接到单片机的P1.4引脚上，单片机发出控制信号可以通过此三极管来控制继电器线圈的得电与失电，从而控制充电回路。

电源保护电路： 在系统电源的正极串联一个500mA的保险管FU1，防止系统电压过高带来的损坏，电容C8、C9组成滤波电路，对系统的电源进行滤波，使得系统工作得更加稳定。

在实际应用过程中，用正常使用了一年的48V的电动车作为测试，开始充电时的电瓶的剩余电量都是45V，在没用此设备的情况下当用户晚上下班回家从7点开始充电，早上7点起来发现充电器还在充电，并且电瓶已经发烫，马上拔掉充电器再次插入时发现这是饱和指示灯才亮起，其实充电时间更本不需要12小时，（54-45）*34=5个小时绝对能将其充满，因此充12个小时怎能不发烫！在此基础上加入了本设备，测试条件不变，早上起来发现充电器和本设备的饱和指示灯已经亮起，电瓶没有丝毫发热的迹象。而实际行驶的路程两次对比，几乎一样。

实际表明，使用本设备能够有效保护电动车电瓶和充电器，充电更加安全节能。

：根据实际调查，目前国内市场上尚无此类似的产品，充电器不管外形如何，其工作原理大多一样，这就导致了新电动车时充电没什么影响，而使用过半年以上的电动车充电时就会出现电瓶发热发烫变形等顺坏，长期如此，不但减少电瓶寿命，而且容易发生安全事故。

介于此，本设备有着安全、节能、高效、智能、稳定耐用等的特点，轻松解决了电动车充电时的问题，相信一定会有着很大的市场。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种电动车智能充电调控器，其特征在于：该控制器具有系统电源（1）、充电器检测电路（2）、单片机系统（3）、电瓶检测电路（4）、继电器控制电路（5）以及充电回路（6）；系统电源（1）与单片机系统（3）连接，用于对其供电；充电器检测电路（2）和电瓶检测电路（4）分别与单片机系统（3）连接，对单片机系统（3）反馈信息；单片机系统（3）控制继电器控制电路（5），继电器控制电路（5）对充电回路（6）进行控制。