一種帶自動溫度補償功能的電動車充電器的製作方法
2023-07-10 07:56:36 1
專利名稱：一種帶自動溫度補償功能的電動車充電器的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種帶自動溫度補償功能的電動車充電器，屬於 帶自動溫度補償功能的電動車充電器的改造技術。
背景技術：
目前電動車市場使用的電動車充電器多為三段式充電器，從近幾
年的使用情況來看，三段式充電器普遍存在一個問題。以鉛酸蓄電池 組為例，充電器充電參數的設定主要考慮了充電電壓和充電電流，充 電電壓主要與電池充得滿不滿有關，充電電流主要與充電充得快不快 有關，也就是說在設計過程中只考慮了以上情況以及所配電池單體極 板面積大小、電極特性、電解液密度等因素的影響，沒有考慮蓄電池 受環境溫度的影響，實際上電池的這種負溫度特性會影響到電池的容 量和壽命。
在我國幾乎所有的地區，使用無溫度補償的充電器，都會對電池 造成損害。夏季過充，冬季欠充，過充和欠充容易造成電池失水和硫 酸鹽化，電池失水後，硫酸濃度提高，加劇了板極腐蝕，就更容易產 生硫酸鹽化，硫酸鹽化的電池表現為更容易失水，這會形成一種連鎖 的反應。鉛酸電池硫酸鹽化會嚴重影響到電動車續駛裡程和電池使用 壽命。
實用新型內容
本實用新型的目的在於考慮上述問題而提供一種根據環境溫度 的變化來對充電電壓進行自動調節的帶自動溫度補償功能的電動車
4充電器。
本實用新型的技術方案是包括有輸入EMI濾波整流電路、PWM 控制驅動電路、輸出整流濾波及電壓反饋電路、充電電流檢測電路， 其中輸出整流濾波及電壓反饋電路包括輸出整流濾波電路和電壓反 饋電路，輸入EMI濾波整流電路的輸出端與P聰控制驅動電路的輸入 端相連，輸出整流濾波及電壓反饋電路的輸出端與P麗控制驅動電路 的反饋輸入端相連，充電電流檢測電路輸入端與輸出整流濾波及電壓 反饋電路中的輸出整流濾波電路的輸出端相連，充電電流檢測電路的 輸出端與輸出整流濾波及電壓反饋電路中的電壓反饋電路的控制輸 入端相連。
上述輸入EMI濾波整流電路包括有兩個繞向相同、匝數相同的 共模電感LOl、 L02，連接在零線和地之間及連接在火線和地之間的用 來抑制共模噪聲的共模電容CY1、 CY2,連接在零線和火線之間的用 來抑制差模噪聲的差模電容CX1、 CX2,連接在兩共模電感LOl、 L02 的初級繞組和次級繞組之間的由四個二極體D05、 D06、 D07、 D08組 成的整流電路。
上述P麗控制驅動電路包括集成控制晶片U2,功率開關管Q01 及其外圍電路，由電阻R03、 R04及電容C02、 二極體D01組成的初 級尖峰電壓吸收保護電路，由電阻R30、電容C12、 二極體D17組成 的初級突變電流吸收回路，由電阻R02、 二極體D04、三極體Q03組 成的初級過流保護電路。
上述集成控制晶片U2為電流型脈寬集成控制晶片。 上述集成控制晶片為U2為電流型脈寬控制晶片UC3842。 上述輸出整流濾波電路及電壓反饋電路中的輸出整流濾波電路 包括有變壓器T3、 二極體DIO、電容C14,輸出整流濾波電路及電壓反饋電路中的電壓反饋電路包括有光耦Ul、三端可調基準源晶片U4
及與之相連的阻容網絡、反饋電阻RJ1、 RJ2、 RJ3、 RJ5、 R36及實時 檢測環境溫度變化的NTC傳感器。
上述NTC傳感器固定在充電器外殼通風口。上述NTC傳感器為
具有負溫度係數的熱敏電阻。
上述光耦U1為PC817,三端可調基準源晶片U4為晶片TL431。
上述充電電流檢測電路包括釆樣電阻R31、比較器U3及其外圍 電路組成的電流釆樣比較電路。
本實用新型的交流輸入為國標市電220V/50HZ， EMI濾波整流電路
主要切斷電源噪聲和主電路、電網之間的耦合途徑，有效抑制電源噪 聲的幹擾，再經過整流後的直流電壓施加給儲能電容和高頻變壓器的 初級；P麗控制驅動電路根據輸出電壓的變化或者初級迴路電流的釆 樣值，通過調整開關管的開關頻率，來達到穩定輸出電壓和實現初級 過流保護的作用；輸出整流濾波及電壓反饋電路主要對次級的感應電 壓整流濾波後供給負載，同時由電壓取樣電路、 一個三端可調基準源 晶片以及反饋隔離光耦，通過三者的配合將輸出電壓的變化趨勢反饋 給PWM控制主控晶片，通過調節開關管的佔空比來實現輸出穩壓；充 電電流檢測電路通過對充電電流的檢測來調整電壓反饋電路基準電 壓的標準，實現充電過程恆流-恆壓-浮充的轉化；NTC傳感器固定
在外殼通風口，實時檢測環境溫度的變化，NTC傳感器為具有負溫度 係數的熱敏電阻，環境溫度的變化會引起熱敏電阻阻值反方向的變 化，熱敏電阻阻值反方向的變化又會反方向調整基準電壓，從而實現 充電電壓的調整，即環境溫度升高，熱敏電阻阻值減小，基準電壓增 加，反饋的電壓變化為增大，調整後的控制開關管的佔空比減小，充 電電壓減小。反之亦然。本實用新型由於仔細分析了鉛酸蓄電池充電過程和電池的負溫度特性等特點，得出鉛酸蓄電池充電電壓與環境溫
度的關係當環境溫度大於常溫(25°C),電池的內阻會減小，充電 電流會自動增大，電流自動增大會使導電元件腐蝕加劇，降低電池的 使用壽命；當環境溫度小於常溫(25°C)，電池的內阻會增大，充電 電流會自動減小，電流自動減小會使電池欠充，不能有效的向負載釋 放能量。另外，具有負溫度係數的熱敏電阻自身的電阻隨環境溫度的 變化也具有朝 一個方向變化的負溫度特性，這種特性可以反應電池的 負溫度特性，將這種特性巧妙的引入到單端反激式模式的反饋迴路中 來，將反饋基準電壓改為具有負溫度係數特性的基準電壓，通過調節 基準電壓來達到自動調節充電電壓的目的。本實用新型可以很好的實 現根據環境溫度自動補償充電電壓並調整充電參數，確保蓄電池在夏 天不過充電，減小電池發熱、耗水和消除鼓包變形；冬天不欠充電， 防止電池因欠充電而引起的電池容量衰減，從而大大延長蓄電池的使 用壽命，保證電動車的續駛裡程。本實用新型設計巧妙，簡單易行， 可以很有效的實現電動車充電器的自動溫度補償，是一種性能優良， 方便實用的帶自動溫度補償功能的電動車充電器。
圖l為本實用新型的電路原理圖2為本實用新型中輸入EMI濾波整流電路的電路圖3為本實用新型中PWM控制驅動電路的電路圖4為本實用新型中輸出整流濾波及電壓反饋電路的電路圖5為本實用新型中充電電流檢測電路的電路圖。
具體實施方式
實施例
本實用新型的電路原理圖如圖1所示，包括有輸入EMI濾波整流電路l、 P麗控制驅動電路2、輸出整流濾波及電壓反饋電路3、充
電電流檢測電路4,其中輸出整流濾波及電壓反饋電路3包括輸出整 流濾波電路和電壓反饋電路，輸入EMI濾波整流電路1的輸出端與 P畫控制驅動電路2的輸入端相連，輸出整流濾波及電壓反饋電路3 的輸出端與P麵控制驅動電路2的反饋輸入端相連，充電電流檢測電 路4的輸入端與輸出整流濾波及電壓反饋電路3中的輸出整流濾波電 路的輸出端相連，充電電流檢測電路4的輸出端與輸出整流濾波及電 壓反饋電路3中的電壓反饋電路的控制輸入端相連。
本實施例中，上述輸入EMI濾波整流電路1的電路圖如圖2所示， 包括有兩個繞向相同、匪數相同的共模電感LOl、 L02,連接在零線和 地、火線和地之間共模電容CY1、 CY2 —起用來抑制共模噪聲，連接 在零線和火線之間的差模電容CX1、 CX2用來抑制差模噪聲，連接在 兩共模電感LOl、 L02的初級繞組和次級繞組之間的由四個二極體 D05、畫、D07、 D08組成的整流電路。
本實施例中，上述輸入EMI濾波整流電路1的電路圖如圖2所 示，包括有兩個繞向相同、匝數相同的共模電感LOl、 L02，連接在零 線和地之間及連接在火線和地之間的用來抑制共模噪聲的共模電容 CY1、 CY2,連接在零線和火線之間的用來抑制差模噪聲的差模電容 CX1、 CX2,連接在兩共模電感LOl、 L02的初級繞組和次級繞組之間 的由四個二極體D05、 D06、 D07、 D08組成的整流電路。
本實施例中，上述P麗控制驅動電路2的電路圖如圖3所示， 包括集成控制晶片U2，功率開關管Q01及其外圍電路，由電阻R03、 R04及電容C02、 二極體D01組成的初級尖峰電壓吸收保護電路，由 電阻R30、電容C12、 二極體D17組成的初級突變電流吸收回路，由 電阻R02、 二極體D04、三極體Q03組成的初級過流保護電路。
8上述集成控制晶片U2為電流型脈寬集成控制晶片。本實施例中，
上述集成控制晶片為U2為電流型脈寬控制晶片UC3842。
上述輸出整流濾波電路及電壓反饋電路3的電路圖如圖4所示，
輸出整流濾波電路及電壓反饋電路3中的輸出整流濾波電路包括有
變壓器T3、 二極體DIO、電容C14，輸出整流濾波電路及電壓反饋電
路中的電壓反饋電路包括有光耦U1、三端可調基準源晶片U4及與之
相連的阻容網絡、反饋電阻RJ1、 RJ2、 RJ3、 RJ5、 R36及實時檢測環
境溫度變化的NTC傳感器。
上述NTC傳感器固定在充電器外殼通風口。上述NTC傳感器為
具有負溫度係數的熱敏電阻。本實施例中，上述光耦U1為PC817,
三端可調基準源晶片U4為晶片TL431。
本實施例中，上述充電電流檢測電路4的電路圖如圖5所示，
包括釆樣電阻R31、比較器U3及其外圍電路組成的電流採樣比較電路。
本實施例以4組12V/12AH蓄電池組為例，根據蓄電池的充電特 性和經驗公式，單體的蓄電池充電電壓為14. 7V,浮充電壓為13. 7V, 對48V/12AH蓄電池組，關鍵技術指標如下輸入電壓220V± 10%/50HZ,充電電壓59. 0± 0.2V,浮充電壓 56. 0±0. 2V充電最 大電流1.8A±0. 2A， NTC熱敏電阻為負溫度係數的熱敏電阻。
本實用新型工作時，交流輸入EMI濾波器，巿網工頻電流在兩繞 組中流過的方向相反，產生的磁場互相抵消，呈現低阻抗，但共模噪 聲電流通過時，電流是同方向的，產生的磁場同相疊加，對幹擾電流 呈現出高阻抗，起到了抑制共模幹擾的作用，連接在零線和地、火線 和地之間共模電容CY1、 CY2抑制高頻的共模噪聲，連接在零線和火 線之間的差模電容CX1、 CX2抑制高頻的差模噪聲。PWM控制驅動電路2中晶片U2為電流型脈寬控制晶片UC3842, 開關頻率由外接的電容和電阻共同決定，振蕩器產生的波形電壓與反 饋的電壓變化信號進行比較，再經過IC內部的邏輯控制電路，轉換 成方波脈衝，在UC3842的6腳輸出，並驅動功率開關管。
電壓反饋電路3由電壓取樣電路、三端可調基準源晶片TL431和 光耦PC817配合完成，電壓反饋有兩種情況，第一常溫(25'C)下， 充電器充電電壓59V,輸出電壓經分壓電阻分壓後得到採樣電壓，比 較釆樣電壓與TL431 2. 5V參考電壓，當輸出電壓偏高(大於59V)時， 採樣電壓大於2. 5V, TL431的K極電位下降，通過光耦二極體的電流 增大，反饋電流增大，UC3842的腳1電位下降，6腳輸出驅動脈衝的 佔空比下降，輸出電壓降低，實現反饋穩壓。反之亦然。同樣當控制 輸入端為高電平時，相同條件下基準電壓增大，充電電壓由59V轉為 56V,反饋穩壓過程同上。第二當環境溫度變化時，NTC傳感器實時 檢測進風口溫度，環境溫度的變化會引起NTC阻值反方向的變化，熱 敏電阻阻值反方向的變化又會反方向調整基準電壓，從而實現充電電 壓的調整，即環境溫度升高，熱敏電阻阻值減小，基準電壓增加，反 饋的電壓變化為增大，調整控制開關管的佔空比減小，充電電壓減小， 即在其它條件不變的情況下充電電壓會向下調整，反之亦然。不同的 環境溫度，充電電壓按一定的溫度補償係數來調整，根據溫度補償系 數調節公式，對本實施中48V/12AH蓄電池組而言，以常溫(25。C) 為基準，溫度每升高、下降5。C,電壓調整O. 5V。
充電電流檢測電路4通過迴路電阻R31對充電電流採樣，實時 檢測充電電流，對本實施例中48V/12AH蓄電池組而言，在額定條件 下，充電器的充電電流為1. 8A，當充電電流降為0. 3A時，通過比較 器U3與基準電壓的比較，控制輸出端輸出高電平，充電電壓由59V 轉為浮充56V,完成充電過程的轉化。
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權利要求1、一種帶自動溫度補償功能的電動車充電器，其特徵在於包括有輸入EMI濾波整流電路(1)、PWM控制驅動電路(2)、輸出整流濾波及電壓反饋電路(3)、充電電流檢測電路(4)，其中輸出整流濾波及電壓反饋電路(3)包括輸出整流濾波電路和電壓反饋電路，輸入EMI濾波整流電路(1)的輸出端與PWM控制驅動電路(2)的輸入端相連，輸出整流濾波及電壓反饋電路(3)的輸出端與PWM控制驅動電路(2)的反饋輸入端相連，充電電流檢測電路(4)的輸入端與輸出整流濾波及電壓反饋電路(3)中的輸出整流濾波電路的輸出端相連，充電電流檢測電路(4)的輸出端與輸出整流濾波及電壓反饋電路(3)中的電壓反饋電路的控制輸入端相連。
2、 根據權利要求l所述的帶自動溫度補償功能的電動車充電器，其特徵在於上述輸入EMI濾波整流電路(1)包括有兩個繞向相同、匝數相同的共模電感LOl、 L02，連接在零線和地之間及連接在火線和地之間的用來抑制共模噪聲的共模電容CY1、 CY2,連接在零線和火線之間的用來抑制差模噪聲的差模電容CX1、 CX2,連接在兩共模電感LOl、 L02的初級繞組和次級繞組之間的由四個二極體D05、 D06、 D07、 D08組成的整流電路。
3、 根據權利要求l所述的帶自動溫度補償功能的電動車充電器，其特徵在於上述P麗控制驅動電路(2)包括集成控制晶片U2，功率開關管Q01及其外圍電路，由電阻R03、 R04及電容C02、 二極體D01組成的初級尖峰電壓吸收保護電路，由電阻R30、電容C12、 二極體D17組成的初級突變電流吸收回路，由電阻R02、 二極體D04、三極體Q03組成的初級過流保護電路。
4、 根據權利要求3所述的帶自動溫度補償功能的電動車充電器，其特徵在於上述集成控制晶片U2為電流型脈寬集成控制晶片。
5、 根據權利要求4所述的帶自動溫度補償功能的電動車充電器，其特徵在於上述集成控制晶片為U2為電流型脈寬控制晶片UC3842。
6、 根據權利要求l所述的帶自動溫度補償功能的電動車充電器，其特徵在於上述輸出整流濾波電路及電壓反饋電路(3)中的輸出整流濾波電路包括有變壓器T3、 二極體DIO、電容C14,輸出整流濾波電路及電壓反饋電路(3)中的電壓反饋電路包括有光耦U1、三端可調基準源晶片U4及與之相連的阻容網絡、反饋電阻RJ1、 RJ2、 RJ3、 RJ5、 R36及實時檢測環境溫度變化的NTC傳感器。
7、 根據權利要求6所述的帶自動溫度補償功能的電動車充電器，其特徵在於上述NTC傳感器固定在充電器外殼通風口。
8、 根據權利要求6所述的帶自動溫度補償功能的電動車充電器，其特徵在於上述NTC傳感器為具有負溫度係數的熱敏電阻。
9、 根據權利要求6所述的帶自動溫度補償功能的電動車充電器，其特徵在於上述光耦U1為PC817,三端可調基準源晶片U4為晶片TL431。
10、 根據權利要求1至9任一項所述的帶自動溫度補償功能的電動車充電器，其特徵在於上述充電電流檢測電路(4)包括釆樣電阻R31、比較器U3及其外圍電路組成的電流釆樣比較電路。
專利摘要本實用新型是一種帶自動溫度補償功能的電動車充電器。包括有輸入EMI濾波整流電路(1)、PWM控制驅動電路(2)、輸出整流濾波及電壓反饋電路(3)、充電電流檢測電路(4)，其中輸出整流濾波及電壓反饋電路(3)包括輸出整流濾波電路和電壓反饋電路，輸入EMI濾波整流電路(1)的輸出端與PWM控制驅動電路(2)的輸入端相連，輸出整流濾波及電壓反饋電路(3)的輸出端與PWM控制驅動電路(2)的反饋輸入端相連，充電電流檢測電路(4)的輸入端與輸出整流濾波及電壓反饋電路(3)中的輸出整流濾波電路的輸出端相連，充電電流檢測電路(4)的輸出端與輸出整流濾波及電壓反饋電路(3)中的電壓反饋電路的控制輸入端相連。本實用新型將反饋基準電壓改為具有負溫度係數特性的基準電壓，將檢測環境溫度具有負溫度係數的熱敏電阻並聯在電壓反饋迴路中，當環境溫度變化時，熱敏電阻阻值會反方向的變化，熱敏電阻阻值反方向的變化又會反方向調整基準電壓，從而實現充電電壓的調整，很有效的實現電動車充電器的自動溫度補償，確保蓄電池在夏天不過充，冬天不欠充，從而大大延長蓄電池的使用壽命，保證電動車的續駛裡程。
文檔編號H01M10/42GK201352719SQ200820206698
公開日2009年11月25日 申請日期2008年12月31日 優先權日2008年12月31日
發明者周治國, 軍 汪, 程紹玉 申請人:佛山市順德區瑞德電子實業有限公司