一種充電系統的製作方法

2023-12-03 08:16:31 1

本實用新型屬於電動車充電技術領域，具體涉及一種充電系統。

背景技術：

隨著科技的發展，電動車已成為城市交通工具的重要組成部分，由於其廉價、便捷、環保等優點，被廣泛應用於城市代步、輕型貨運等。當前電動車的充電方式大多採用的是充電樁，如申請號為201620453109.5的中國實用新型專利公開了一種電動自行車充電樁，包括操作面板、充電插座、顯示屏、輸入板、供電模塊和人機互動模塊，所述操作面板固定在樁體上方，所述充電插座固定安裝在樁體表面，所述充電插座上方設置有防水罩，所述樁體表面固定安裝有帶鎖檢修門，所述顯示屏固定安裝在操作面板上，所述顯示屏下方設置有指示燈，所述指示燈下方設置有磁卡感應區，所述輸入板安裝在磁卡感應區右側，所述供電模塊的輸出端與整流器的輸入端電性連接，所述整流器的輸出端與保護模塊的輸入端電性連接，所述保護模塊的輸出端與微處理器的輸入端電性連接，所述人機互動模塊與微處理器電性連接。該電動自行車充電樁採用直流充電能快速高效地為電動自行車充電。但是電動車充電站建設數量少、距離遠致使很多電動車沒電後需推車並四處尋找充電站。

另外，電動車的電量指示系統更加劇了這一現象，電動車每次充電必須要使用專用充電器對其充電。電動車彼此之間雖然理論上可以相互充電，但實際需要增加相應的充放電管理系統，否則容易出現過充或過放電。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的上述不足，本實用新型提供一種充電系統。

為了達到上述實用新型目的，本實用新型採用以下技術方案：

一種充電系統，包括供電電動車電源和受電電動車電源，供電電動車電源與受電電動車電源通過電源線連接，電源線上設置一充電管理電路，充電管理電路包括整流電路和多段充電電路，供電電動車電源依次經整流電路、多段充電電路給受電電動車電源充電。該充電系統能實現兩輛電動車之間相互充電，克服了現有充電樁數量少、距離遠的不便。

優選的，所述多段充電電路包括脈寬調製晶片和外圍電路。通過多段充電電路控制兩輛電動車之間充放電的過程。

優選的，所述外圍電路上設置電流採樣晶片、場效應管Q13、二極體D8和儲能電感L1，場效應管Q13分別與所述多段充電電路輸入端、脈寬調製晶片電聯接，場效應管Q13分別通過二極體D8和儲能電感L1與電流採樣晶片電聯接，電流採樣晶片分別與所述多段充電電路電壓輸出端、電流輸出端電聯接。通過場效應管Q13、二極體D8和儲能電感L1進行功率輸出。

優選的，所述脈寬調製晶片通過輔助供電電路與電源模塊電聯接。脈寬調製晶片由電源模塊供電，保證脈寬調製晶片的正常穩定運行。

優選的，所述充電系統還包括電源指示燈和充電指示燈，電源指示燈與所述電源模塊電聯接，充電指示燈通過NPN型三極體與所述脈寬調製晶片電聯接。電源指示燈用於指示電動車之間的電連通，充電指示燈用於指示受電電動車的充電狀態，充電中或充電完成；簡單直觀地呈現電連通狀態和充電狀態。

優選的，所述脈寬調製晶片採用型號為TL494CD脈寬調製晶片，包括反饋通道IN1和反饋通道IN2。TL494CD脈寬調製晶片包含了開關電源控制所需的全部功能，控制兩輛電動車之間充放電。

優選的，所述反饋通道IN1與充電管理電路的電流閉環電聯接，進行電流信號輸出。

優選的，所述反饋通道IN2與充電管理電路的電壓閉環電聯接，進行電壓信號輸出。

優選的，所述電流採樣晶片採用型號為MAX472電流採樣晶片。MAX472電流採樣晶片具有雙向檢測指示，可監控電動車的充電和放電狀態。

優選的，所述整流電路採用橋式整流電路。避免反接損壞電路。

本實用新型與現有技術相比，有益效果是：本實用新型的充電系統實現供電電動車通過多段充電電路給受電電動車充電，多段充電電路控制電動車之間的充放電過程，克服了現有充電樁數量少、距離遠的不便；充電系統結構簡單，操作迅速，提高充電效率。

附圖說明

圖1是本實用新型充電系統的多段充電電路的方框結構圖。

圖2是本實用新型充電系統充電過程的電壓/電流曲線圖。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本實用新型的技術方案作進一步描述說明。

電動自行車的充電接口，一般使用國標電源接頭。作為電動自行車的充電接口，即外部電源向電動自行車供電的埠，該充電接口直接連接至蓄電池的兩端，因此該充電接口具有供電輸出功能。

本實用新型的充電系統，連接於兩輛電動自行車的充電接口之間，包括供電電動自行車電源和受電電動自行車電源，供電電動自行車電源與受電電動自行車電源通過電源線連接，供電電動自行車電源電量飽和，受電電動自行車電源電量耗盡，電源線上設有充電管理電路，充電管理電路包括整流電路、輔助供電電路和多段充電電路，供電電動自行車電源通過供電電動自行車的充電接口接入橋式整流電路，通過橋式整流電路後接多段充電電路的電壓輸入端VCC_H，多段充電電路的電壓輸出端VCC_BAT接入受電電動自行車充電接口，從而連接至受電電動自行車電源。即供電電動車電源依次經過供電電動車充電接口、整流電路、多段充電電路、受電電動車充電接口給受電電動車電源充電。

如圖1所示，多段充電電路包括TL494CD脈寬調製晶片和外圍電路，TL494CD脈寬調製晶片由輔助供電電路提供12V供電，輔助供電電路採用K7805和K7812電源模塊分別提供系統輔助供電的VCC和VCC12網絡供電。TL494CD脈寬調製晶片內置線性鋸齒波振蕩器、誤差放大器一、誤差放大器二和外置的16個引腳，16個引腳包括：

多段充電電路的電流閉環接入TL494CD的誤差放大器一誤差信號輸入端+IN1引腳，與電流閉環的輸出端I_BAT連接，誤差信號輸入端+IN1引腳與電流閉環的輸出端I_BAT之間接入電阻R21；TL494CD的誤差放大器一誤差信號輸入端-IN1引腳與基準電壓Vref之間接入電阻R19；

多段充電電路的電壓閉環接入TL494CD的誤差放大器二誤差信號輸入端+IN2引腳，與電壓閉環的輸出端VCC_BAT連接，誤差信號輸入端+IN2引腳與電壓閉環的輸出端VCC_BAT之間接入19K的電阻R26和1K的電阻R20；TL494CD的誤差放大器二誤差信號輸入端-IN2引腳與基準電壓Vref之間接入電阻R18和最高為2K的可變電阻R28；

TL494CD的反饋通道FB引腳用於誤差放大器二輸出信號補償電阻R25連接；

TL494CD的死區控制信號輸入端D-T CON引腳一路外接電阻R31，另一路外接電容C14，用於調整死區時間；

振蕩器外接振蕩電容C15的連接端CT引腳；

振蕩器外接振蕩電阻R32的連接段RT引腳；

基準電壓輸出端REF OUT引腳輸出基準電壓Vref，可輸出5V的基準參考電壓，為TL494CD內部比較器提供基準電壓；

輸出方式設定信號輸入端OUT CON引腳外接基準電壓Vref，輸出呈推挽型；

推挽電路輸入信號端C1、C2引腳和工作電源電壓輸入端VCC引腳均與K7812電源模塊連接，由K7812電源模塊VCC12網絡供電；

推挽電路輸出信號端E1、E2引腳外接電阻R27和2N3904NPN型三極體Q14；

接地端GND引腳接地；

外圍電路包括場效應管Q13、1N5822續流二極體D8、儲能電感L1、濾波電容C11和C12，場效應管Q13的一路與多段充電電路輸入端VCC_H連接，另一路通過電阻R22與2N3904NPN型三極體Q14連接，還有一路與並聯的二極體D8、儲能電感L1連接，經過並聯的二極體D8、儲能電感L1後合併輸出至並聯的濾波電容C11、C12，經過並聯的濾波電容C11、C12後合併輸出，一路通過0.1R/1W的電阻R17連接至電壓閉環的輸出端VCC_BAT，另一路連接至MAX472電流採樣晶片，MAX472電流採樣晶片外置8個引腳，具體如下：

增益電阻端RG1+引腳外接200R的增益電阻R23後與並聯的濾波電容C11、C12的輸出端連接；

增益電阻端RG2-引腳外接增益電阻R24後與電壓閉環的輸出端VCC_BAT連接；

空腳NC引腳，增加了晶片電路設計的靈活性；

關閉端SHDN引腳正常運行時接地；

接地端GND引腳接地；

電源輸入端VCC引腳與K7812電源模塊連接，由K7812電源模塊VCC12網絡供電；

集電極開路邏輯輸出端SIGN引腳懸空；

電流輸出端OUT引腳與電流閉環的輸出端I_BAT連接，還與接地之間接一個3K的電阻R30。

充電系統還包括電源指示燈D9和充電指示燈D10，電源指示燈D9和充電指示燈D10分別通過電阻R33和R34與K7812電源模塊連接，由K7812電源模塊VCC12網絡供電；充電指示燈D10連接至2N3904NPN型三極體Q14。當輸入端VCC_H有電壓時，電源指示燈D9亮；當輸出端VCC_BAT接上負載受電電源時，TL494CD反饋端檢測到電壓低於比較電壓，打開內部PWM脈寬調製，PWM信號經過2N3904型三極體Q14放大，驅動充電指示燈D10亮，當充電完成後TL494CD關閉PWM信號，充電指示燈D10滅。

電流採樣晶片MAX472，輸出電壓Vo＝(R17×R30×Io)/R23；

設計快速充電輸出電流Io＝10A，則Vo＝0.1R×3K×10A/200R＝2.5V；

所以設計IN1基準電壓端電壓Vin1＝Vo＝Vref×(R29/(R19+R29))，分壓電阻取值R29＝R19＝4.7K。

根據DL/T5044-2004電力工程直流系統設計技術規程：單鉛酸蓄電池浮充電壓在2.23V～2.27V，36V電池浮充電壓為40.14V～40.86V，48V電池浮充電壓為53.52V～54.48V。

當設計用於36V電動自行車充電時，設計浮充輸出電壓VCC_BAT＝40.4V，設計IN2基準電壓端電壓Vin2＝VCC_BAT×R20/(R26+R20)＝2.02V，調整R28使TL494CD的誤差放大器二誤差信號輸入端-IN2的電壓為2.02V；當設計用於48V電動自行車充電時，設計浮充輸出電壓VCC_BAT＝53.50V，設計IN2基準電壓端電壓Vin2＝VCC_BAT×R20/(R26+R20)＝2.675V，調整R28使TL494CD的誤差放大器二誤差信號輸入端-IN2的電壓為2.675V。

如圖2所示，本實用新型的充電系統包括快速充電階段和浮充充電階段。快速充電階段，受電電源進入補充能量主要階段時，充電器採用與蓄電池匹配的最大電流恆流模式快速充電，當受電電源電壓上升到設置值，充電電流逐漸下降，下降到設定值或到達計時時間段，自動降低充電電壓切換到浮充充電階段。浮充充電階段，自動切換到浮充充電階段，既能保證受電電源的完全充電，又能儘量減少析氣和失水，避免受電電源出現極化、硫化和熱失控等現象，延長蓄電池使用壽命。

以上對本實用新型的優選實施例及原理進行了詳細說明，對本領域的普通技術人員而言，依據本實用新型提供的思想，在具體實施方式上會有改變之處，而這些改變也應視為本實用新型的保護範圍。