CN108039764B - 基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器，包括电源电路、单片机、小电流充电电路、大电流充电电路、桥式整流电路、以及轻触开关、外部存储芯片和四个电压等级指示灯，所述电源电路与单片机连接以提供工作电压，单片机分别与小电流充电电路、大电流充电电路的控制端连接以控制其充电工作或断开，小电流充电电路、大电流充电电路的输出端通过所述桥式整流电路整流后输出电流给电池的充电端口，轻触开关用于切换四个电压等级指示灯闪烁以选定具体等级的充电电压，选定具体等级的充电电压保存在外部存储芯片内并可用于下一次开机时默认的充电电压。充电电路的开关器件采用固态继电器，具有无接触火花，无噪音、寿命长等优点。

Description

基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器
技术领域
本发明涉及电动车充电器，特别是基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器。
背景技术
传统电动车的电池具有36V，48V，64V，72V等不同的电压规格，对应的就有不同规格的电动车充电器，而电动车充电器的电路板只能专板专用，比如36V要用36V专用继电器和相应元件，48V要用 48V专用继电器和相应元件，如果要实现不同的电压参数，就需要增加或减少或改变元件，极大地影响了生产效率和不必要的浪费，减小损耗。并且需要快速的实现充电电压调节，避免人工接线带来的繁琐。此外，电动车充电器的充电电路所采用的开关器件是机械式电磁继电器，使用时触点与触头之间容易接触火花，还伴随着啪啪的噪音，使用寿命短暂。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种适用于36V， 48V，64V，72V等不同电压规格电池的基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器。
本发明采用的技术方案是：
基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器，包括电源电路、单片机、小电流充电电路、大电流充电电路、桥式整流电路、以及轻触开关、外部存储芯片和四个电压等级指示灯，所述电源电路与单片机连接以提供工作电压，单片机分别与小电流充电电路、大电流充电电路的控制端连接以控制其充电工作或断开，小电流充电电路、大电流充电电路的输出端通过所述桥式整流电路整流后输出电流给电池的充电端口，所述小电流充电电路、大电流充电电路皆采用固态继电器作为开关器件，所述轻触开关、外部存储芯片和四个电压等级指示灯皆与单片机连接，该轻触开关用于切换四个电压等级指示灯闪烁以选定具体等级的充电电压，所述选定具体等级的充电电压保存在外部存储芯片内并可用于下一次开机时默认的充电电压。
所述基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器还包括过充保护电路，该过充保护电路串接在桥式整流电路与电池的充电端口之间，过充保护电路采用固态继电器作为开关器件且其控制端与所述单片机连接
所述基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器还包括电池电压检测电路，该电池电压检测电路与所述单片机连接以确保充电端口接入电池后单片机再正常工作。
所述基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器还包括与单片机连接的温度保护控制电路，该温度保护控制电路用于检测当温度高于+80度时控制单片机停止工作。
所述基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器还包括与单片机连接的LED指示电路，该LED指示电路用于指示充电器的工作状态。
所述基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器还包括与单片机连接的电量指示电路，该电量指示电路由四个LED构成。
本发明的有益效果：本发明充电器采用同一种充电器可以通过 S1轻触开关进行编程来实现不同的充电器电压，大大方便了用户的使用，这样可以大大减小能源的浪费，起到了很好的节能减排作用。比如家里有三台不同电压的电动自行车，只需要一台可编程电动车充电器即可实现。充电电路的开关器件采用固态继电器，具有无接触火花，无噪音、寿命长等优点。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
图1是本发明充电器的充电部分电路图。
图2是本发明充电器的控制与检测部分电路图。
图3是本发明充电器的电源电路图。
具体实施方式
如图1-图3所示，为本发明的基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器，包括电源电路、单片机U1、小电流充电电路10、大电流充电电路20、桥式整流电路30、以及轻触开关S1、外部存储芯片U4和四个电压等级指示灯(LED2、LED3、LED4、LED5)。
上述电源电路与单片机U1连接以提供工作电压，单片机U1分别与小电流充电电路10、大电流充电电路20的控制端连接以控制其充电工作或断开，小电流充电电路10、大电流充电电路20的输出端通过所述桥式整流电路30整流后输出电流给电池的充电端口(VO+，VO-)；
上述小电流充电电路10、大电流充电电路20皆采用固态继电器作为开关器件，以小电流充电电路10为例，固态继电器主要由三极管Q1、光耦U4、可控硅T2组成，单片机U1通过J1端口触发Q1导通，进而光耦U4得电导通，触发可控硅T2导通，完成固态继电器导通，实施充电；所述轻触开关S1、外部存储芯片U4和四个电压等级指示灯皆与单片机U1连接，该轻触开关S1用于切换四个电压等级指示灯闪烁以选定具体等级的充电电压，所述选定具体等级的充电电压保存在外部存储芯片U2内并可用于下一次开机时默认的充电电压。
具体工作原理如下：长按S1五秒，LED2、LED3、LED4、LED5 同时闪烁，再按一次，LED2单独闪烁，不操作5秒后自动锁定，LED2 变为常亮，代表此时充电器的电压为36V。按照此说法依次类推，可以选择48V，64V，72V的电压。(注意：被选定后的电压伏数，断电后下一次开机仍为所选定的电压)
作为本技术方案的进一步完善，基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器还包括过充保护电路40，该过充保护电路40串接在桥式整流电路30与电池的充电端口之间，过充保护电路40采用机械继电器K3与三极管Q4作为开关器件且其控制端与所述单片机U1连接，由于K2、小电流充电电路10的固态继电器假如不能按时关断时或失控时，电压会超过上限电压15.5V五秒后，单片机会将K3强行关断，从而起到电池不被充坏效果。
作为本技术方案的进一步改进，基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器还包括电池电压检测电路50，V-BATTERY电池电压检测电路：由D10、R38、D14、R39、C35组成，该电池电压检测电路50与所述单片机U1连接以确保充电端口接入电池后单片机U1再正常工作。此外，还设置有VDD电压检测电路：由R7、D13、R6、C4 组成。
作为本技术方案的进一步改进，基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器还包括与单片机U1连接的温度保护控制电路，由 R7/R4、R5、C5组成，当温度高于+80度时，单片机停止工作，此时绿色LED，红色LED同时闪烁报警。
作为本技术方案的进一步改进，基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器还包括与单片机U1连接的LED指示电路，由绿色 LED，红色LED组成，该LED指示电路用于指示充电器的工作状态。
所述基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器还包括与单片机连接的电量指示电路，该电量指示电路由四个LED构成，对应在界面上的四格电量，每一格代表25％电量。
本充电器是一种以开关工作原理来达到充电目的，也就是说在低电压13.5V时接通电路，在高电压15.5V时断开，通过几段开、关的充电时间来判断电池是否充满。
电动车电池目前常用的有36V，48V，64V，72V四种电压，36V 是由三个12V的电池串联而成，48V由四个，60V由五个，72V由6 个电池组成，我们把单组电池的下线电压设定为小于13.5V时接通，上限电压设定为大于15.5V时断开。
假如先接上220V电源，充电器是不工作的，此时红色LED闪烁报警，VO+，VO-没有电压输出，小电流充电电路10、大电流充电电路20的固态继电器，K3处于断开状态，主要因为安全考虑，因为充电器电压远远超过人体36V安全电压。VO必须先接上电池，再接上 220V电源，充电器才能正常工作，此时U1，10脚得到一个正向高电压电平，U1开始工作，5脚输出高电平，Q4，K3导通，6，7脚延时 3秒输出高电平，小电流充电电路10、大电流充电电路20的固态继电器导通，电流通过C14，R16，R17，C11，R13，R12充放电，经D3、 D4、D5、D6组成的桥式整流后转变为直流电压给电池充电。
当单组电池电压达到15.5V时，6，7脚延时输出低电平，小电流充电电路10、大电流充电电路20的固态继电器断开；当电压下降到13.5V时，7脚又输出，小电流充电电路10的固态继电器导通，此电流只经过C11，R13，R12进行小电流充电；容量越大，所需充电时间就越长，反之越短，如此反复进行开关充电，当从13.5V到 15.5V的充电时间小于或等于180秒时，绿色LED，红色LED同时点亮，表示此时电池已充满70％的电量，当充电时间小于或等于60秒时，表示此时电池已充满90％的电量，当充电时间小于或等于20秒时，表示此时电池已充满100％的电量，绿色LED灭，K3、小电流充电电路10的固态继电器断开，充电完成。
本发明充电器采用同一种充电器可以通过S1轻触开关进行编程来实现不同的充电器电压，大大方便了用户的使用，这样可以大大减小能源的浪费，起到了很好的节能减排作用。比如家里有三台不同电压的电动自行车，只需要一台可编程电动车充电器即可实现。充电电路的开关器件采用固态继电器，具有无接触火花，无噪音、寿命长等优点。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器，其特征在于：包括电源电路、单片机、小电流充电电路、大电流充电电路、桥式整流电路、以及轻触开关、外部存储芯片和四个电压等级指示灯，所述电源电路与单片机连接以提供工作电压，单片机分别与小电流充电电路、大电流充电电路的控制端连接以控制其充电工作或断开，小电流充电电路、大电流充电电路的输出端通过所述桥式整流电路整流后输出电流给电池的充电端口，所述小电流充电电路、大电流充电电路皆采用固态继电器作为开关器件，所述轻触开关、外部存储芯片和四个电压等级指示灯皆与单片机连接，该轻触开关用于切换四个电压等级指示灯闪烁以选定具体等级的充电电压，所述选定具体等级的充电电压保存在外部存储芯片内并可用于下一次开机时默认的充电电压；所述小电流充电电路与所述桥式整流电路之间设置有第一阻容降压电路，所述大电流充电电路与所述桥式整流电路之间设置有第二阻容降压电路。
2.根据权利要求1所述的基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器，其特征在于：还包括过充保护电路，该过充保护电路串接在桥式整流电路与电池的充电端口之间，过充保护电路采用固态继电器作为开关器件且其控制端与所述单片机连接。
3.根据权利要求1或2所述的基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器，其特征在于：还包括电池电压检测电路，该电池电压检测电路与所述单片机连接以确保充电端口接入电池后单片机再正常工作。
4.根据权利要求1或2所述的基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器，其特征在于：还包括与单片机连接的温度保护控制电路，该温度保护控制电路用于检测当温度高于+80度时控制单片机停止工作。
5.根据权利要求1或2所述的基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器，其特征在于：还包括与单片机连接的LED指示电路，该LED指示电路用于指示充电器的工作状态。
6.根据权利要求1或2所述的基于固态继电器的可编程开关式电动车充电器，其特征在于：还包括与单片机连接的电量指示电路，该电量指示电路由四个LED构成。
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