一種電動車蓄電池充電保護器的製作方法

2023-07-21 22:45:26 2

專利名稱：一種電動車蓄電池充電保護器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動車蓄電池充電保護裝置，特別是一種具有自動溫度補 償的電動車蓄電池充電保護器裝置。
背景技術：
電動車因使用方便、費用低廉、安全環保，很快得到迅速普及。電動車目前大 部分採用閥控式免維護鉛酸蓄電池組(2隻以上蓄電池串連使用)作為動力，當電 池放電到截止電壓後通過充電器充電後循環使用，使用普通充電器充電，如果充電 電壓太低，電池充不滿電，電池會因極板硫酸鹽化而導致失效；如果充電電壓太高， 充電電流過大時不僅使電解液中的水被電解成氫氣和氧氣，而氳氣不能還原成水， 所以蓄電池又會因失水或因為充電溫度過高而永久失效報廢，因此，充電器的好壞 直接影響電動車蓄電池的使用壽命。由於電動車蓄電池的特性電壓具有溫度每升高 rC，單格電池電壓將下降4mV,也就是說鉛酸電池的電壓具有負溫度係數，其值為 -4mV〃C。由於我國目前大多數電動車配用的充電器，都是普通充電器，這類充電 器，由於製造技術相對落後或受到成本制約，決定了它不能根據環境和蓄電池的溫 度變化最有效地監管充電過程，那麼也就避免不了會給電動車蓄電池的使用壽命帶 來一定的損害，這就是目前電動車蓄電池的使用壽命為什麼會縮短的根本原因所在。實用新型內容針對上述問題，本實用新型在於提供一種電動車蓄電池充電保護器，可以解決 現有普通充電器不能有效地在不同溫度環境控制最佳充電參數，延長電動車蓄電池 的使用壽命。本實用新型所採用的技術方案是一種電動車蓄電池充電保護器，包括鋁殼(O)、電源輸入接口 (1)、電源輸出 接口 (8)和溫度傳感器(7),其特徵在於還有鋁殼外部的電源輸入接口 (1)、電 源輸出接口 ( 8 )和溫度傳感器(7 )與鋁殼(0 )內部的線路板連接，線路板由MCU (4 )、電源穩壓電路(3 )、充電控制電路(2 )、電壓檢測電路(5 )、電流檢測電路 (6)等電路組成，MCU (4)通過溫度傳感器(7)檢測採集充電時的環境和電動 車蓄電池(9)溫升，設定充電參數，並根據電壓檢測和電流檢測採集的數據進行實 時調整充電參數。本實用新型的目的還可以通過以下措施來達到溫度傳感器(7 )緊貼在蓄電池 (9)的外殼上，用於檢測開始充電時的環境溫度和檢測充電過程中的蓄電池(9)溫升，當蓄電池(9)溫升超過設置的上限時，MCU (4)實時控制減小充電電流， 避免蓄電池(9)溫升過高而損壞。本實用新型相比現有技術具有如下優點通過實時檢測蓄電池組的充電電壓、 充電電流和溫度變化，並實時控制充電的最佳參數，確保蓄電池組不會過充、欠充 或溫度過高外殼變形問題，延長蓄電池組使用壽命，延長蓄電池組的報廢周期，不 僅為用戶節省費用，而且還具有環保效果。


圖1是本實用新型方框圖圖2是本實用新型的原理圖圖3是本實用新型的外觀圖圖4是本實用新型的實施例示意圖具體實施方式
以下結合附圖(實施例)對本實用新型進行更詳細的描述。如圖1所示，外接充電器通過輸入接口 ( 1 ), 一路通過穩壓電路(3 )給微處理 器MCU ( 4 )提供5V工作電源，使MCU ( 4 )進入工作狀態，另 一路送到充電控制電 路(2 )。電壓檢測電路(5 )對充電電壓不斷進行檢測，並將數據送給MCU ( 4 ),電 流檢測電路(6)對充電的電流不斷進行檢測，並將數據送給MCU ( 4 )，溫度傳感器 (7 )在通電後的前10s時間，負責採集環境溫度，10s時間後開始檢測蓄電池的溫 度變化數據，並不斷進行檢測，將數據傳送給MCU (4)。 MCU (4)對檢測到的電壓 數據、電流數據和溫度數據進行A/D轉換，選擇軟體預置的最佳充電參數，並實時 調整充電控制電路(2),使輸送到輸出接口 (8)的電壓和充電電流達到最佳參數。如圖2所示，直流輸入電壓經電容(Cl)濾波， 一路經穩壓集成電路(IC1 )穩 壓得到5V電源供給MCU (IC2)，另一路與充電控制場效應管(Ql)的漏極(D)連 接；續流二極體(Dl)和儲能電感(Ll)與充電控制場效應管(Ql)的源極(S )連 接，電壓檢測電阻(R5)、 (R6)分壓後的電壓傳送到MCU (IC2)的(6)腳；電流 檢測電阻(R7)串接與蓄電池組的負極(-)和地之間，充電時電流檢測電阻(R7) 檢測到的參數傳送給MCU ( IC2 )的(5 )腳；溫度傳感器(R4)、電阻(R3 )分壓作 為溫度參數傳送給MCU ( IC2 )的(7 )腳；MCU ( IC2 )對採集到的數據進行運算後， 將通過斬波輸出引腳(1),通過電阻(R2)驅動三極體(Q2)由電阻(M)到達充 電控制場效應管(Ql)的柵極(G),實時控制輸出電壓。隔離二極體(D2)用於防止電池組的電壓方向流入充電控制場效應管(Ql)的源極(S),起到保護的作用。如圖3所示，本實用新型由鋁殼(1)、輸入接口及引線(2)、溫度傳感器及引 線(3)、輸出接口及引線(4)組成。如圖4所示，虛線框內是電動自行車(00)的主要電氣部件，本實用新型蓄電 池充電保護器(0)就串接在電動自行車(00)外部的恆壓輸出電源(10)和電動自 行車(00)內部的蓄電池組(9)之間，實用新型蓄電池充電保護器(0)的溫度傳 感器(7)與蓄電池組(9)中的任何一隻蓄電池外殼緊貼，用於採集蓄電池在充電 過程中的溫度變化和充電前10s時間內的環境溫度。蓄電池組(9 )和控制器(01) 連接，控制器(01)和電機(02 )連接。以下結合圖1進一步說明實施例的控制過程。1) 環境溫度檢測與充電電壓控制在微處理器MCU (4)內部預先已經寫入一 個在環境溫度為25。C時，滿足蓄電池最佳充電參數(VCz),實際工作時，當外接充 電器與輸入接口 ( 1)連接後，穩壓電路(3 )給微處理器MCU ( 4 )提供5V工作電 源，使MCU ( 4 )進入工作狀態，復位結束後MCU ( 4 )開始釆集(7 )腳的參數進行 暫存並記為VI,之後隔5秒鐘採集一次數據(記為V2 )，隔5秒鐘再採集一次數據(記為V3 ),將0 ~ 10s時間內三次採集到的數據求和後再計算出平均值[記為VCp， VCp= (Vl+V2+V3) /3] 。 MCU ( 4 )將VCp和最佳充電參數(VCz )進行比較，如果VCz -VCP0,則MCU ( 4 )的斬波輸出引腳(1)輸出脈衝佔空比減 小，通過電阻(R2 )驅動三極體 0,則MCU ( 4 )的斬波輸出引腳(1 )輸出脈沖佔空比加大，通過電阻(R2 )驅 動三極體(Q2)由電阻(Rl)到達充電控制場效應管(Ql)的柵極(G)，使輸出電 壓降低；由於蓄電池在充電過程中，只會出現溫度升高現象，所以不會出現VCx1-VCp〈0或VCxl - VCp=0。3) 充電電流檢測與充電電壓控制蓄電池在充電過程中，需要嚴格控制其最大 充電電流，為此在MCU(4)內部預先設置了最佳的充電電流參數(Io)。本實用新型 的充電電流控制過程是充電電流通過電阻(R7)出現電壓降，該電壓降被MCU ( 4 ) 的(5 )腳採集作為充電電流參數並暫記為II,間隔ls後採集的數據暫記為12,再 間隔ls後採集的數據暫記為13,將三次採集的數據求和後再平均值[記為Ix, Ix=(Il+I2+I3)/3]。 如果Ix-Io>0則MCU (4)的斬波輸出引腳(1)輸出脈衝佔 空比加大，通過電阻(R2)驅動三極體(Q2)由電阻(Rl)到達充電控制場效應管(Ql)的柵極(G ),使輸出電壓降低；如果Ix - Io<0，則MCU ( 4 )的斬波輸出引腳 (1 )輸出脈衝佔空比減小，通過電阻(R2)驅動三極體(Q2)由電阻(Rl)到達充 電控制場效應管(Ql)的柵極(G),使輸出電壓升高；如果Ix-Io=0，則MCU (4) 的斬波輸出引腳(1 )輸出脈衝佔空比保持正常狀態，通過電阻(R2 )驅動三極體(Q2 ) 由電阻(Rl)到達充電控制場效應管(Ql)的柵極(G),使輸出電壓為預置的標準 電壓輸出，避免充電電流過大造成充電過程中電解液失水嚴重或蓄電池溫度過高損 壞、 ' ….4) 輸出電壓檢測與充電控制蓄電池在充滿電時，其最高端電壓是有規定的， 超出該參數會造成蓄電池損壞，達不到該參數會造成蓄電池欠充，為此在MCU(4) 內部預先設置了蓄電池組的最高端電壓參數(Vmax )。本實用新型的充電電壓控制過 程是充電電壓通過電阻(R5)和電阻(R6)分壓，該電壓被MCU (4)的(6)腳 採集並暫記為VI，間隔ls後採集的數據暫記為V2,再間隔ls後採集的數據暫記為 V3,將三次採集的數據求和後再平均值[記為Vx， Vx=(Vl+V2+V3)/3]。如果Vx-Vmax0不存在。通過本實用新型可以確保蓄電池不會過充、欠充或溫度過高外殼變形問題，延 長蓄電池使用壽命，延長蓄電池的報廢周期，不僅為用戶節省費用，而且還具有環 保效果，用戶投資少，使用方便，效果好。
權利要求1. 一種蓄電池充電保護器，包括鋁殼(0)、輸入接口(1)、溫度傳感器(7)和輸出接口(8)，其特徵在於鋁殼(0)內部還有MCU(4)、電源穩壓電路(3)、充電控制電路(2)、電壓檢測電路(5)、電流檢測電路(6)，MCU(4)通過溫度傳感器(7)採集充電時的環境溫度及蓄電池溫度變化，來控制充電參數，並根據電壓檢測和電流檢測採集的數據進行實時調整充電參數。
2. 如權利要求1所述的蓄電池充電保護器，其特徵在於溫度傳感器(7)通過 引線連接到鋁殼(0)的外面，並與蓄電池組(9)中的任何一隻蓄電池外殼 粘貼。
3. 如權利要求1所述的蓄電池充電保護器，其特徵在於在MCU(4)內預先已經 寫入一個在環境溫度為25。C時，滿足蓄電池的最佳充電參數(VCz),通過溫 度傳感器(7)採集環境溫度並求平均值(VCp)，如果VCz-VCp0,則MCU ( 4 )的斬波輸出引腳(1)輸出脈衝佔空 比減小，通過電阻(R2)驅動三極體(Q2)由電阻(Rl)到達充電控制場效 應管(Ql )的柵極(G ),使輸出電壓升高；如果VCz - VCp=0，則MCU ( 4 )的 斬波輸出引腳(1)輸出脈衝佔空比保持正常狀態，通過電阻(R2 )驅動三極 管(Q2)由電阻(Rl)到達充電控制場效應管(Ql)的柵極(G),使輸出電 壓為預置的標準電壓輸出。
4. 如權利要求1所述的蓄電池充電保護器，其特徵在於鋁殼(0 )安裝在電動 自行車(00)內部，輸入接口 (1)和電動自行車外部的恆壓充電器(10)連 接，輸出接口 (8)和電動自行車(00)內部的蓄電池組(9)連接。
專利摘要一種電動車蓄電池充電保護器，由外接充電器通過輸入接口(1)，一路通過穩壓電路(3)給微處理器MCU(4)提供5V工作電源，使MCU(4)進入工作狀態，另一路送到充電控制電路(2)。電壓檢測電路(5)對充電電壓不斷進行檢測，並將數據送給MCU(4)，電流檢測電路(6)對充電的電流不斷進行檢測，並將數據送給MCU(4)，溫度傳感器(7)在通電後的前10s時間，負責採集環境溫度，10s時間後開始檢測蓄電池的溫度變化數據，並不斷進行檢測，將數據傳送給MCU(4)。MCU(4)對檢測到的電壓數據、電流數據和溫度數據進行A/D轉換，選擇軟體預置的最佳充電參數，並實時調整充電控制電路(2)，使輸送到輸出接口(8)的電壓和充電電流達到最佳參數。
文檔編號H02H7/18GK201113410SQ200720147040
公開日2008年9月10日 申請日期2007年5月31日 優先權日2007年5月31日
發明者劉志洪 申請人:劉志洪