一種電動車三段脈衝式充電裝置的製作方法

2023-11-04 02:02:52

專利名稱：一種電動車三段脈衝式充電裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動車三段脈衝式充電裝置。
背景技術：
近年來，電動自行車作為一種環保、節能、省力、方便的交通工具，已經 逐漸被廣大消費者所接受，無論在國內還是在國外，電動自行車在世界範圍內 的銷量也逐年增加，電動自行車替代自行車的趨勢逐步擴大。
作為電動自行車的能源一蓄電池，其充電方法優劣直接影響電動自行車續 行裡程及蓄電池壽命的長短。目前電動自行車充電方式多為工頻50HZ變壓器 式和電子開關式，前者體積大、效率低、成本高；後者雖然明顯好於前者，但 因受一些電子元器件開關速度及溫升的限制，逆變器工作頻率只能20— 30KHZ, 故體積成本仍較高，效率也只有80-85%，同時因缺少各種保護功能，可靠性 也較差。 發明內容
本發明的目的在於提供一種髙效、三段脈衝式充電裝置，其新型、高速、 脈寬調製器(3),開關速度可達10us以上，調節相關RC值，使其內部大功率 VM0S場效應管工作在100KHZ以上，故高頻變壓器B體積可大大縮小，只有原 1/3—1/4,效率可高達95%以上。
由於充電為三段脈衝式，故節能、充電速率快，控制電路可使電池充電時 有很好的控制及保護作用。不怕過壓，過流，短路、超溫等破壞，可靠性好。 脈衝式充電還可延長電池的壽命，並可對舊電池進行一定的修復。
一種電動車三段脈衝式充電裝置，包括電磁幹擾抑制器(l)， 220V整流 濾波器(2)，脈寬調製器(3),高頻整流濾波器(4)，電壓取樣電路(5),電 壓比較放大器(6)，電壓鎖定顯示器(7)，電流控制器(11)，光電偶合器(12), 電流取樣電路(8),電流比較放大器(9)，脈衝振蕩器(10)，電子開關(13)， 溫保溫補電路(14)，風扇停轉保護電路(15)，穩壓電源(16)及印刷電路板 組件所組成。
脈寬調製器(3)由IC1一225SY、 C3、 C4、 D5組成，產生IOOKHZ調寬脈 衝，經萵頻變壓器B變換成高頻低壓電經整流濾波器(4)整流濾波供電池充
電；電壓比較放大器(6)電流比較放大器(7)組成專用充電控制IC2,
電壓鎖定器(7)由IC2內部單向導通器件正反饋鎖定，顯示由LED2完成；恆 流轉恆壓充電由二極體D8控制，經RIO、 Rll、 Tl、 W2組成的電流控制器(11) 完成；脈衝振蕩器(10)由IC式LED3組成，其輸出經電子開關(13)、控制 光電偶合器(12)脈寬調製器(3)實現對電池脈衝充電並對其進行修復；溫 度保護、溫度補償(14)由RT、 R4、 Wl組成，在需溫度補償、超溫保護時輸 出信號控制電子開關(13)、光電偶合器(12)、改變或關閉脈寬調製器(3) 實現對電池的充電控制；風扇停轉保護器(15)由R2、 C6、 R3、 DIO、 C7、 R19、
BG1、 Rl、 Dll組成，當風扇損壞或不轉時輸出信號，控制電子開關(13)、光 電偶合器(12)、關閉脈寬調製器(13)停止對電池充電。


圖1為本實用新型方框圖。
圖2為本實用新型電路原理圖。
具體實施方式

輸入的220V50HZ市電先經由L、 Cl元件組成高頻電磁幅射抑制器(1)， 將充電器工作時產生的各種高頻幹擾濾除掉，避免對電網及空間產生幹擾。高 頻抑制器(1)具有低通特性220V50HZ交流電可順利送到由二極體Dl、 D2、 D3、 D4和電容C2組成的全波整流濾波器(2),經整流濾波後，220V市電變為310V 平滑直流電，供脈寬調製器(3)用。脈寬調製器(3)由IC1-225SY、 C3、 C4、 D5等元器件組成，工作在開關狀態，可將輸入的直流電經高頻變壓器B變換成 矩形波交流電，因其工作頻率(100KHZ)很高，故變壓器可做得很小，是同等 功率充電器的1/3到1/4，為使電池E充電，合理設計高頻變壓器初次級圈數 比，取得合適高頻矩形波交流電壓，經由L2、 D7、 CIO、 Cll組成高頻整流濾 波器(4),整流濾波輸出平滑低壓直流電供電池E充電用。同樣因工作頻率很 高，同等情況濾波電容Cll可用得較小，為進一步縮小整機體積創造了條件。 為防止電池接上時產生逆流設二極體D9防止電池在充電前放電。
為使電池E高效、安全、可靠充電，本充電裝置設有(5) _ (15)控制
及各種保護電路。具體過程如下充電電壓經電壓取樣裝置(5)由電阻R15、 R16、 C12及電位器T2組成分壓器，其輸出電壓正比輸入電壓，電容C12起延
遲及抗幹擾作用。(6)為由1/2IC2組成的運算放大比較器，其反相端設置7. 7V
比較電壓，同相端接電壓取樣(5)的輸出，在充電過程中電池E端電壓逐漸 上升，充電時因D9導通，故電壓取樣輸入輸出也跟隨上升，隨著充電，當電 壓比較器輸入電壓大於7.7V,比較器(6)輸出高電位，並送往電流調節器(ll)， 同時LED2充滿指示燈亮，充電器(電池)進入恆壓補充充電階段。為使充電 器更加穩定的充電，電壓鎖定裝置(7)在電壓比較器(6)輸出高電位時，單 向給輸入端反饋一正電壓，將比較器(6)鎖定在輸出高電位狀態，防止因工 作狀態轉換時電池電壓波動使充電不穩。電流調節器(11)由W2、 RIO、 Rll、 Tl、 D8組成，W2裡的電流大小取決其輸入電壓高低，IW正比VW，通過光電耦 合器(12)，控制脈寬調節器(3)實現脈衝寬度自動跟蹤調節。控制充電電壓、 充電電流，使充電更加髙效安全可靠。
光電偶合器(12)由G-PC817組成，用其光電傳導特性，將電網與控制部 分分離，防止人身觸電，同時將控制信息以光的形式傳給脈寬調製器(3)，實 現電流電壓的自動控制。
電阻R18串接在電池E的充電電路裡，其上的電壓直接反映電池E充電電 流大小。為實現對電池充電的控制，電阻R18上的電壓，先送到電流取樣電路 (8)處理，取樣電路(8)由R17、 C13積分電路組成，主要功能是濾除幹擾 並將電流變化信息傳給後面的電流比較放大器(9)。電流比較放大器由1/2IC2 組成，其反向端設置0.1V比較電壓，正向端輸入反映充電電流大小的輸入電 壓，當充電電流隨時間減小到某值時，電流放大器(9)輸出高電位，起動由 LED3組成的自激振蕩器(10)向後面的電子開關(12)提供脈衝觸發信號。電 子開關(13)由三極體BG2、電阻R5、 R7、 R12等組成，在輸入脈衝觸發信號 驅動下，三極體BG2不斷的開、關，控制光電耦合器(12)光的有無，進而控 制脈寬調製器(3)工作或停止，實現對電池的脈衝式充電。根據理論與實踐， 合適的脈衝充電不僅能提高充電效率，而且能修復電池，延長電池壽命。其機 理是脈衝充電電流可清除電池極板的硫化物，加速內部電離子的交換，恢復電 池的容量。
為提高充電的可靠性，本充電裝置設有溫度補償保護器(14)，由熱敏電 阻RT、穩壓管W1、電阻R4組成，充電異常機內溫度必然升高，合理設計RT、 R4阻值，當溫度達到某值如SOT,因RT具有負溫度係數即溫度升高阻值減
小，在與R4分壓後，使二元件結點處電壓升髙，當其達到穩壓管Wl齊納擊穿
點時，穩壓管導通，導通電流可使電子開關(12)中的BG2導通，控制光電耦 合器(12),關斷脈寬調製器(3),電池E停止充電，此時充電器處於空載狀 態，市電220V輸入電流變的很小，致使機內溫度降低，確保了充電器、電池 等安全，可預防火災。本溫度保護器(14)另一作用具有溫度補償功能，當環 境溫度較高時如40TC，為延長蓄電池壽命，需用較小電流充電，此時充電器內 溫度可到50卩一60"，選擇適當溫度係數的熱敏電阻RT，隨著電阻的減小， Wl導通，三極體BG1進入放大區，產生集電極電流，並隨著溫度的升高，RT 的減小，集電極電流逐漸加大，導致光電耦合器(12)電流也加大，使得脈寬 調製器(3)的脈寬變窄，充電器輸出的電壓降低，充電電流減小，從而達到 溫度補償作用。
為近一步提高充電安全和充電器的可靠性，本裝置設有風扇及風扇停轉保 護裝置(15):由風機F, D6、 C8、 R2、 C6、 R3、 DIO、 C7、 R19、 BG1、 Rl、 Dll 等組成。充電時高頻變壓器L4產生有交流電壓，經D6整流，C8濾波變成12V 平滑直流電壓，使風機F旋轉，其風葉可向充電器吹送冷風，及時散除充電器 工作時各種電子元器件產生的溫升，提高了充電器充電時的可靠性，由於有強 迫風冷，各電子元器件參數選擇餘量可小些，如高頻變壓器大功率管、散熱器 等可大大縮小充電器的尺寸、體積。
正常工作時，風扇電機的第三端輸出正脈衝信號，經R2、 C6、 R3組成的 微分電路處理，變為正負尖脈衝，由D10取出正脈衝並向C7充電，經R19限 流使BG1導通，Dll截止，故而不影響充電器正常工作。當因故障風扇停轉時， 因C6的隔直作用，C7上的原存電壓逐漸放掉，致使BG1截止，從而Dll經Rl、 BG2基極導通，使得BG2及光電耦合器(12)導通，脈寬控制器(3)輸出脈寬 變窄，充電器輸出電壓降低，防逆二極體D9截止，電池停止充電，充電器變 為空載，220V輸入電流減小，溫度降低，防止因風扇停轉，充電器照常充電， 使溫度逐漸升高，直至損壞充電器、電池等，甚至造成火災。直流穩壓電源(16) 由W3、 C9組成，向充電器各部分提供12V高精度穩壓電源，使各部分均能穩 定可靠工作。
權利要求1.一種電動車三段脈衝式充電裝置，包括電磁幹擾抑制器(1)，220V整流濾波器(2)，脈寬調製器(3)，高頻整流濾波器(4)，電壓取樣電路(5)，電壓比較放大器(6)，電壓鎖定顯示器(7)，電流控制器(11)，光電偶合器(12)，電流取樣電路(8)，電流比較放大器(9)，脈衝振蕩器(10)，電子開關(13)，溫保溫補電路(14)，風扇停轉保護電路(15)，穩壓電源(16)及印刷電路板組件所組成，其特徵在於(1)脈寬調製器(3)由IC1-225SY、C3、C4、D5組成，產生100KHZ調寬脈衝，經高頻變壓器B變換成高頻低壓電經整流濾波器(4)整流濾波供電池充電；(2)由電壓比較放大器(6)電流比較放大器(7)組成專用充電控制IC2，電壓鎖定器(7)由IC2內部單向導通器件正反饋鎖定，顯示由LED2完成；(3)恆流轉恆壓充電由二極體D8控制，經R10、R11、T1、W2組成的電流控制器(11)完成；(4)脈衝振蕩器(10)由IC式LED3組成，其輸出經電子開關(13)、控制光電偶合器(12)脈寬調製器(3)實現對電池脈衝充電並對其進行修復；(5)溫保、溫補器(14)由RT、R4、W1組成，在需溫度補償、超溫保護時輸出信號控制電子開關(13)、光電偶合器(12)、改變或關閉脈寬調製器(3)實現對電池的不同充電和控制；(6)風扇停轉保護器(15)由R2、C6、R3、D10、C7、R19、BG1、R1、D11組成，當風扇損壞或不轉時輸出信號，控制電子開關(13)、光電偶合器(12)、關閉脈寬調製器(13)停止對電池充電。
2. 根據權利要求l所述，一種電動車三段脈衝式充電裝置(1) 一 (16) 其特徵在於所述各組成部份共裝在一塊印刷電路板上，其中IC1、 D7裝於 固定在電路板的鋁散熱器上，鋁散熱器上固定有風扇。
3. 根據權利要求l所述， 一種電動車三段脈衝式充電裝置，其特徵在於 專用充電控制器IC2:由電壓比較放大器(6)、電流比較放大器(11)、電壓 鎖定器(7)組成並裝在一個小金屬盒內再用高強度環氧樹脂封固。
專利摘要本實用新型涉及一種電動車三段脈衝式充電裝置，它由(1)電磁幹擾抑制器，(2)220V市電整流濾波器，(3)脈寬調製器及高頻變壓器B，(4)高頻整流濾波器，(5)電壓取樣器，(6)電壓比較放大器，(7)電壓鎖定器，(8)電流取樣器，(9)電流比較放大器，(10)脈衝振蕩器，(11)電流控制器，(12)光電偶合器，(13)電子開關，(14)溫度保護及溫度補償器，(15)風扇及風扇停轉保護器等組成。脈寬調製器工作頻率高達100KHZ，故體積小，效率高。電壓、電流取樣比較控制IC2專業製造，控制精度高，性能好。裝置還設有多重保護功能，溫補溫保、風扇強迫風冷及故障停轉保護使充電裝置更加安全可靠。脈衝式補充充電，可有效防止電池老化，提高電池壽命。
文檔編號H02J7/10GK201063452SQ20072000578
公開日2008年5月21日 申請日期2007年2月25日 優先權日2007年2月25日
發明者紅 孟, 孟慶升 申請人:紅 孟