CN200953477Y - 中型电动车多功能充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种蓄电池充电装置，尤其是一种中型电动车多功能充电装置。本装置具有电源接口、振荡驱动电路、开关电源输出电路、高频整流滤波电路和蓄电池接口，其特征是设置有电压采样支路、电流采样支路、微处理器、放电负脉冲发生器、电池外壳温度传感器、第一光耦器和第二光耦器，所述振荡驱动电路为可调脉宽振荡驱动电路，所述开关电源输出电路为半桥式开关电源输出电路。与现有技术相比，本实用新型具有输出容量大，能快速充电的特点，其整机重量仅为常规电磁变压方式充电机重量的1/8，其体积也仅为后者的1/3，从而更适合作为便携式或车载式充电设备。

Description

中型电动车多功能充电装置

技术领域

本实用新型涉及一种蓄电池充电装置，尤其是一种中型电动车多功能充电装置。

背景技术

我国以电池为动力的大、中型车辆发展较晚。近年来，在能源和环保的双重压力下，加快了大、中型货客车辆电动化的进程。现有的充电技术对24～120安时的大、中型电池的充电方法及充电器开发生产很不成熟，主要表现为：(1)大、中型充电器采用50HZ直接整流座式结构的多，采用开关电源便携式的少；(2)人工操作的多，智能管理的少；(3)只能充一种电池的多，能适应多种电池充电的少；(4)基本没有温度补偿功能，所以充电质量差。因此，有必要提供一种新型的中型电动车多功能充电装置。

实用新型内容

本实用新型的目的即是提供一种重量较轻、充电效率高、充电容量较大、具有电池温度监控补偿功能的中型电动车多功能充电装置。

本实用新型的中型电动车多功能充电装置具有电源接口、振荡驱动电路、开关电源输出电路、高频整流滤波电路和蓄电池接口，其特征是设置有电压采样支路、电流采样支路、微处理器、放电负脉冲发生器、电池外壳温度传感器、第一光耦器和第二光耦器，所述振荡驱动电路为可调脉宽振荡驱动电路，所述开关电源输出电路为半桥式开关电源输出电路，所述可调脉宽振荡驱动电路具有第一控制信号输入端、第二控制信号输入端、第三控制信号输入端和振荡信号输出端，所述半桥式开关电源输出电路具有电源端、信号输入端和信号输出端，所述高频整流滤波电路具有信号输入端、输出正极和输出负极，所述微处理器具有电压采样信号输入端、电流采样信号输入端、温度传感信号输入端、脉宽控制信号输出端和放电控制信号输出端，所述放电负脉冲发生器具有控制信号输入端、蓄电池正极连接端和蓄电池负极连接端，所述电池外壳温度传感器具有温度传感信号输出端，所述可调脉宽振荡驱动电路的振荡信号输出端接半桥式开关电源输出电路的信号输入端，所述半桥式开关电源输出电路的信号输出端接高频整流滤波电路的信号输入端，所述高频整流滤波电路的输出正极和输出负极分别与蓄电池接口的正、负极相连接，所述电压采样支路跨接在高频整流滤波电路的输出正极和输出负极之间，所述电压采样支路的电压采样信号输出端分别与可调脉宽振荡驱动电路的第二控制信号输入端和微处理器的电压采样信号输入端相连接，所述电流采样支路串接在蓄电池接口与高频整流滤波电路的输出负极之间，所述电流采样支路的电流采样信号输出端分别与可调脉宽振荡驱动电路的第三控制信号输入端和微处理器的电流采样信号输入端相连接，所述微处理器的温度传感信号输入端接电池外壳温度传感器的温度传感信号输出端，所述第一光耦器串接在微处理器的脉宽控制信号输出端与可调脉宽振荡驱动电路的第一控制信号输入端之间，所述第二光耦器串接在微处理器的放电控制信号输出端与放电负脉冲发生器的控制信号输入端之间，所述放电负脉冲发生器的蓄电池正极连接端和蓄电池负极连接端分别与蓄电池接口相连接，所述电源接口与半桥式开关电源输出电路的电源端相连接。

在本实用新型中，采用了输出功率比较强大的半桥式开关电源输出电路，由可调脉宽振荡驱动电路进行驱动，经高频整流滤波电路向蓄电池接口供电，可向大、中型电池组提供1500瓦，30A直流充电电流。由于采用了先进的高频开关电源技术，整机的重量只及同功率工频设备的1/8，完全可以设计成随车携带的便携式充电器。本实用新型采用微处理器管理，通过电压、电流、电池组外壳温度等传感器采样，电压、电流数值的调节可由微处理器的软件优化处理，被充电池组的外壳温度受到严密监控，其允许充达的最高电压能随温度变化而得到补偿，同时还可进一步设置充电参数选择开关，根据被充电池组的种类与特性而启用针对性程序，从而达到对各种电池通用的目的。

本实用新型的工作原理如下：

由常规的工频整流滤波器将220V交流电压转变为300V直流电压，经本装置的电源接口引入，向半桥式开关电源输出电路的电源端供电。此处，常规的工频整流滤波器可以是外设的器件，但在必要时，也可以直接将其制作在本产品之内。本装置工作时，由半桥式开关电源输出电路将可调脉宽振荡驱动电路提供的高频驱动信号进行强劲的功率放大，再经高频整流滤波电路处理之后，获得可以对电池进行快充的电流。

在本实用新型中，通过预设的程序，微处理器利用采集到的充电电压、充电电流和电池组外壳温度和时间四种信息，判断出应该改变为哪一套充电参数，或者在什么时刻转换成什么充电方式。

上述微处理器可以采用市售的多种现有产品，如芯片为13A-10PI的微处理器或芯片为89C2051系列的微处理器等等。

在本实用新型中，微处理器的工作方式为：

①通过判断电池外壳温度，首先测得环温值，自动选定相应的电池充电终止电压值，届时发出停止充电的指令。

②当外壳温升到某规定值时，发出立即停止充电的指令。

③通过检测电池电压值，若到达“快充阶段结束”的门限值时，发出“进入正负脉冲交替充电阶段”指令，经第一、第二光耦器分别控制可调脉宽振荡驱动电路和放电负脉冲发生器。

④通过电流采样支路检测到电流值异常时，再通过驱动器的脉宽调节电流值。

⑤当电池电压已到达充电终止电压值时，发出进入涓流充电阶段的指令。

⑥当充电参数选择开关切换到另一种电池的档位时，微处理器将执行另一套相关的量值、时间、逻辑的控制程序流程。

与现有技术相比，本实用新型具有输出容量大，能快速充电的特点，其整机重量仅为常规电磁变压方式充电机重量的1/8，其体积也仅为后者的1/3，从而更适合作为便携式或车载式充电设备。另外，本实用新型采用了微处理器智能***，使之能通过切换开关改变执行的程序，以达到可以适应多类电池的充电而实现多功能。本实用新型还设置了可检测电池外壳温度的温度传感器，当电池组温升过高时，微处理器将发出停充指令，进而从根本上保护了蓄电池的安全。

本实用新型的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本实用新型的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。

附图说明

图1是实施例中的中型电动车多功能充电装置的电路框图。

图2是实施例中的中型电动车多功能充电装置的电路图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例中的中型电动车多功能充电装置具有电源接口1、振荡驱动电路、开关电源输出电路、高频整流滤波电路4和蓄电池接口5，其特征是设置有电压采样支路6、电流采样支路7、微处理器8、放电负脉冲发生器9、电池外壳温度传感器10、第一光耦器11和第二光耦器12，所述振荡驱动电路为可调脉宽振荡驱动电路2，所述开关电源输出电路为半桥式开关电源输出电路3，所述可调脉宽振荡驱动电路2具有第一控制信号输入端、第二控制信号输入端、第三控制信号输入端和振荡信号输出端，所述半桥式开关电源输出电路3具有电源端、信号输入端和信号输出端，所述高频整流滤波电路4具有信号输入端、输出正极和输出负极，所述微处理器8具有电压采样信号输入端、电流采样信号输入端、温度传感信号输入端、脉宽控制信号输出端和放电控制信号输出端，所述放电负脉冲发生器9具有控制信号输入端、蓄电池正极连接端和蓄电池负极连接端，所述电池外壳温度传感器10具有温度传感信号输出端，所述可调脉宽振荡驱动电路2的振荡信号输出端接半桥式开关电源输出电路3的信号输入端，所述半桥式开关电源输出电路3的信号输出端接高频整流滤波电路4的信号输入端，所述高频整流滤波电路4的输出正极和输出负极分别与蓄电池接口5的正、负极相连接，所述电压采样支路6跨接在高频整流滤波电路4的输出正极和输出负极之间，所述电压采样支路6的电压采样信号输出端分别与可调脉宽振荡驱动电路2的第二控制信号输入端和微处理器8的电压采样信号输入端相连接，所述电流采样支路7串接在蓄电池接口5与高频整流滤波电路4的输出负极之间，所述电流采样支路7的电流采样信号输出端分别与可调脉宽振荡驱动电路2的第三控制信号输入端和微处理器8的电流采样信号输入端相连接，所述微处理器8的温度传感信号输入端接电池外壳温度传感器10的温度传感信号输出端，所述第一光耦器11串接在微处理器8的脉宽控制信号输出端与可调脉宽振荡驱动电路2的第一控制信号输入端之间，所述第二光耦器12串接在微处理器8的放电控制信号输出端与放电负脉冲发生器9的控制信号输入端之间，所述放电负脉冲发生器9的蓄电池正极连接端和蓄电池负极连接端分别与蓄电池接口5相连接，所述电源接口1与半桥式开关电源输出电路3的电源端相连接。

在本实施例中，还设置了充电参数选择开关13，所述微处理器8具有充电选择控制信号输入端，所述微处理器8的充电选择控制信号输入端与充电参数选择开关13相连接。

另外，本实施例中还设置了充电状态指示器14，所述微处理器8具有充电状态指示信号输出端，所述微处理器8的充电状态指示信号输出端与充电状态指示器14相连接。

如图2所示，在本实施例中，由常规的工频整流滤波器提供的300V直流电压由电源接口1的接点a引入半桥式开关电源输出电路3，半桥式开关电源输出电路3由输出变压器T1、放大管Q3、Q4、输入变压器T2和前置放大管Q1、Q2构成，该半桥式开关电源输出电路能将TL494可调脉宽驱动器V3的8脚与11脚输出的驱动脉冲高效率地放大，经高频整流滤波电路4的D2、L及C2进行整流及滤波后，经保险B2输出到蓄电池接口B、T进行充电。这个电流经过电流采样电阻R5产生一个正比于充电电流值的电压，用于电流采样。可调脉宽振荡驱动电路2由V3(TL494)电阻R2、C1、W1、W2、R3、R4组成，TL494为双端“图腾柱”输出的(PWM)脉宽控制驱动集成电路，其结构比同类集成电路SG3524更完善，双端输出可达2×200mA。该驱动器的1、15脚为控制信号输入脚，当电平升高时将使8、11脚输出的驱动脉冲脉宽变窄，输出的电流电压平均值下降。电位器W1、W2则用于调定电流电压的设定值；14、3脚通过W3调节后线性的接收来自微处理器V7控制的光耦V1发出的调节脉宽的指令。

由13A-10PI芯片(图2中V7)担任本实用新型的微处理器8，使装置更简单、可靠，在它的2脚通过R10、R11接入电池外壳温度传感器10传递的电池外壳温度信息，在1脚接入由充电参数选择开关13给入的“电压级差”信息，此处，该充电参数选择开关13由选择开关K和R17、R18、R19以及R16组成，用以控制微处理器发出不同类型电池充电的参数及流程的更换指令；微处理器5脚输出的信号通过第二光耦器V2和“射随器”(4050)及R23触发Q5、Q6、Q7同时导通，使电池正极通过限流电阻R21产生放电负脉冲，这是充电过程中去极化、去硫化作用必需的流程。而微处理器7脚的输出用以控制充电状态指示灯LED3(即前述充电状态指示器14)。

由R15、W4组成的电压采样电流支路是电压采样的另一路，接到微处理器3脚，而微处理器在软件需要切换充电阶段或需要改变充电电压值及电流波形时，通过6脚输出指令脉冲，通过第一光耦器V1实现对可调脉宽振荡驱动电路的控制，即可完成对整个充电设备充电状态的控制。

图2中C3是抗干扰电容，R8、D3及V5(7805)是降压、稳压后向微处理器提供5V电源的常见电路，R9及LED1是装置的电源指示灯。

V4(LM324)运算放大器及R7、LED2是“正在充电”指示灯的相关电路。

Claims (3)

1、一种中型电动车多功能充电装置，具有电源接口、振荡驱动电路、开关电源输出电路、高频整流滤波电路和蓄电池接口，其特征是设置有电压采样支路、电流采样支路、微处理器、放电负脉冲发生器、电池外壳温度传感器、第一光耦器和第二光耦器，所述振荡驱动电路为可调脉宽振荡驱动电路，所述开关电源输出电路为半桥式开关电源输出电路，所述可调脉宽振荡驱动电路具有第一控制信号输入端、第二控制信号输入端、第三控制信号输入端和振荡信号输出端，所述半桥式开关电源输出电路具有电源端、信号输入端和信号输出端，所述高频整流滤波电路具有信号输入端、输出正极和输出负极，所述微处理器具有电压采样信号输入端、电流采样信号输入端、温度传感信号输入端、脉宽控制信号输出端和放电控制信号输出端，所述放电负脉冲发生器具有控制信号输入端、蓄电池正极连接端和蓄电池负极连接端，所述电池外壳温度传感器具有温度传感信号输出端，所述可调脉宽振荡驱动电路的振荡信号输出端接半桥式开关电源输出电路的信号输入端，所述半桥式开关电源输出电路的信号输出端接高频整流滤波电路的信号输入端，所述高频整流滤波电路的输出正极和输出负极分别与蓄电池接口的正、负极相连接，所述电压采样支路跨接在高频整流滤波电路的输出正极和输出负极之间，所述电压采样支路的电压采样信号输出端分别与可调脉宽振荡驱动电路的第二控制信号输入端和微处理器的电压采样信号输入端相连接，所述电流采样支路串接在蓄电池接口与高频整流滤波电路的输出负极之间，所述电流采样支路的电流采样信号输出端分别与可调脉宽振荡驱动电路的第三控制信号输入端和微处理器的电流采样信号输入端相连接，所述微处理器的温度传感信号输入端接电池外壳温度传感器的温度传感信号输出端，所述第一光耦器串接在微处理器的脉宽控制信号输出端与可调脉宽振荡驱动电路的第一控制信号输入端之间，所述第二光耦器串接在微处理器的放电控制信号输出端与放电负脉冲发生器的控制信号输入端之间，所述放电负脉冲发生器的蓄电池正极连接端和蓄电池负极连接端分别与蓄电池接口相连接，所述电源接口与半桥式开关电源输出电路的电源端相连接。

2、如权利要求1所述的中型电动车多功能充电装置，其特征是设置有充电参数选择开关，所述微处理器具有充电选择控制信号输入端，所述微处理器的充电选择控制信号输入端与充电参数选择开关相连接。

3、如权利要求1或2所述的中型电动车多功能充电装置，其特征是设置有充电状态指示器，所述微处理器具有充电状态指示信号输出端，所述微处理器的充电状态指示信号输出端与充电状态指示器相连接。

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