一種用於靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置的製作方法

2023-05-25 09:19:16 1

專利名稱：一種用於靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置。更具體的，本發明涉 及採用電動汽車的動力電池(標稱電壓為380V)為蓄電池自動充電的系統，其能夠自動檢 測蓄電池虧電並自動為其進行充電，從而防止電動汽車因長時間停放導致蓄電池虧電而無 法正常啟動的問題。
背景技術：
汽車的出現已經有上百年的時間，然而經過多年的發展，汽車的動力仍然主要採 用汽油或柴油(統稱為燃油)為燃料，以燃油的燃燒釋放的能量作為動力來驅動汽車行駛。 然而，隨著世界汽車保有量的持續上升，採用燃油的燃燒作為動力的汽車也帶來了環境汙 染的問題。並且更重要的是，汽車燃料的快速消耗，導致燃油的價格持續上漲，用車成本快 速提高。而且燃油的儲量也在快速消耗，能源危機嚴重製約了汽車工業的發展。在國家可持續發展戰略和節能減排政策的鼓勵下，以電能為動力的電動汽車的研 究成為當今汽車工業的熱點課題。電動汽車採用車載動力電池來為汽車提供動力。該車載 動力電池一般採用鉛酸/鎳氫/鎳鉻電池，目前已還發展出容量更大的鋰電池和鐵電池。車 載動力電池的電壓為380V，其通過驅動電動機來將電能轉化為動能，從而驅動汽車行駛。無論是燃料動力汽車還是電動汽車，在車輛的結構中都設有蓄電池。該蓄電池為 汽車的車載電手器件提供電力，例如汽車照明系統、車載音響系統、車載電腦控制系統等。 而且，蓄電池還具有一個更重要的作用，即為汽車的點火系統提供電力，從而使得汽車發動 機能夠正常的啟動。因此蓄電池能否正常、穩定的工作關係到汽車能否的正常使用。現有的汽車中，不管是燃料動力汽車還是電動汽車，其蓄電池通常都是只有在汽 車發動之後才能對蓄電池進行充電。因此，採用這種充電方式對蓄電池充電，將導致一系列 的問題。比如說，汽車使用者由於出差或者其他緣由而長時間不使用汽車的情況下，蓄電池 由於汽車的長時間停放而得不到電能的補充，蓄電池的電能將因為自然損耗而出現虧電現 象。當使用者再次使用汽車時，由於蓄電池的虧電而將無法正常啟動汽車。

發明內容
本發明針對現有的電動汽車因長時間停放導致的蓄電池由於虧電而無法正常啟 動的問題，提出了一種自動為蓄電池充電的充電裝置，通過採用該充電裝置，從而避免出現 蓄電池出現虧電的問題。本發明提出的用於靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置包括直流-直流轉換器 (DC-DC)，該直流-直流轉換器(DC-DC)與汽車動力電池連接；充電控制電路，當該充電控 制電路在汽車啟動開關開啟的情況下，直接接通直流_直流轉換器(DC-DC)，使得直流-直 流轉換器(DC-DC)工作，利用汽車的動力電池為蓄電池充電，而當該充電控制電路在汽車 啟動開關關閉的情況下，自動檢測蓄電池的電壓，並在蓄電池電壓過低(即虧電)的同時， 觸發直流-直流轉換器(DC-DC)工作，並通過車載動力電池為蓄電池充電；以及汽車啟動開關，其用於發動或熄滅汽車。


圖1為本發明用於靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置的原理框圖；圖2為本發明用於靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置的控制電路原理圖；圖3為控制電路的電壓波形圖；圖4為控制電路中採用的555定時器的功能具體實施例方式下面通過實施例來對本發明用於靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置來進行介 紹。參照圖1，電動汽車的動力電池1與直流-直流轉換器(DC-DC)連接，該動力電池 的輸出電壓為380V，直流-直流轉換器(DC-DC) 2能夠將動力電池輸出的380V直流電壓轉 換為給蓄電池3充電的12V直流電壓；電動汽車的啟動開關4連接至控制電路5，當啟動開 關4設置為ON的狀態，即擰動汽車鑰匙至ON檔時，控制電路5直接接通直流_直流轉換 器(DC-DC)，通過直流-直流轉換器(DC-DC)將動力電池輸出的380V直流電壓轉換為12V 直流電壓來為蓄電池充電，當電動汽車長時間停放，此時啟動開關4處於關閉狀態，控制電 路5自動檢測蓄電池的電壓，如果蓄電池的電壓低於設定值(10. 5V)，控制電路5將觸發直 流_直流轉換器(DC-DC) 2工作，從而通過動力電池1為蓄電池3進行充電。參照圖2和圖3，通過結合控制電路原理圖和電路電壓波形圖來介紹蓄電池的自 動充電過程。當電動汽車在使用的情況下，即車鑰匙處於啟動開關的ON檔時，ON當信號直 接接通直流-直流轉換器(DC-DC)的觸發信號，使得直流-直流轉換器(DC-DC)工作，此時 車載動力電池(380V Battery)通過直流-直流轉換器(DC-DC)在輸出12+和輸出12-兩 個端子之間輸出12V直流電壓來為蓄電池(12V Battery)充電。結合圖4所示的555定時器的功能表，介紹控制電路5的控制過程。當電動汽車 沒有被使用而停放時，車鑰匙處於啟動開關的OFF檔。控制電路檢測蓄電池的電壓，當蓄電 池的電壓為滿電的12V時，即圖3中的時刻tl到來之前，圖2中Vcc的電壓為5V，Vi的電 壓為2. 4V，由於該Vi電壓大於555定時器管腳2的電壓(Vcc/3 = 1. 67V)，因此555定時 器的輸出管腳3輸出低電平，即輸出端OUT的電壓Vo = 0，此時三極體Q1、開關Kl和K2都 處於不導通的截止狀態，直流-直流轉換器(DC-DC) 2由於沒有觸發信號而不工作，因此動 力電池1將無法通過直流-直流轉換器(DC-DC)來為蓄電池3充電。另外，555定時器的管 腳7也被置為低電平，因此電容C沒有電壓。調節變阻器Rp。t的阻值為3000歐姆，當蓄電池電壓由於虧電而低於10. 5V時， 即處於圖3中的tl時刻，Vi的電壓為1. 6V，即輸入到555定時器的管腳2的電壓小於 Vcc/3 (1. 67V)，此時555定時器的管腳3和管腳7都被置為高電平，三極體Q1、開關Kl和 K2導通，觸發信號將觸發直流-直流轉換器(DC-DC) 2工作，此時動力電池1輸出的380V電 壓經直流_直流變換器2後在蓄電池3的兩端輸入12V的電壓，從而對蓄電池3進行充電。 與此同時，由於555定時器的管腳7也為高電平，因此電容C將被充電。當充電開始後，蓄電池3的電壓很快升高，當在圖3中的t2時刻時，蓄電池3的電壓高於10.5V，此時圖2中的電壓Vi將大於Vcc/3(即1.67V)；但是由於蓄電池尚未充滿， 因此圖2中的電容電壓Vc還處在小於2Vcc/3(即3. 3V)的範圍，因此，555定時器的管腳 2的電壓大於Vcc/3，而管腳6的電壓小於2Vcc/3。參照圖4的功能圖，555定時器進入暫 穩態，即輸出管腳3的輸出電壓Vo不變，其仍然處在高電平狀態，動力電池1繼續通過直 流_直流轉換器(DC-DC)對蓄電池3進行充電。參見圖3，經過一段時間的充電後，即到達t3時刻後，電容C被充電至電壓Vc = 2Vcc/3時，555定時器的管腳6將觸發，從而使得555定時器管腳3的輸出電壓Vo由高電 平變為低電平，即0，此時充電結束。同時555定時器的管腳7也被置為低電平，電容C迅速 放電，控制電路3停止輸出觸發信號，直流-直流轉換器(DC-DC)停止工作，蓄電池進入滿 電狀態。待到蓄電池下一次虧電時，重複上述充電步驟。通過上文的描述，充電時間為從時刻tl到t3所需的時間，即電容電壓Vc從O上 升至2Vcc/3所需要的時間，充電時間由公式1給出T 充=RCln [ (Vcc-Vc)/(Vcc_2Vcc/3)(公式 1)其中R為電容C端的總電容，即R3和R4之和，因此根據本發明上述實施例的充電 時間即為T充=(R3+R4) Cln [ (Vcc-O)/(Vcc-2Vcc/3) = 2. IM Ω X 2200 μ FX 1η3 = 1. 4 小時。此外，本發明通過調節變阻器Rp。t的阻值來設定啟動自動充電時蓄電池對應的電 壓，在本發明的實施例中，變阻器Rp。t的阻值設定為3000歐姆，在該電阻值下，啟動自動充 電的條件是虧電的蓄電池電壓為10. 5V。並且，在本發明中，蓄電池自動充電的控制電路還 設有停止充電的緊急開關Si，一旦出現緊急狀況，按下緊急開關Si，電容C的電壓Vc將立 刻被置為幾乎等於Vcc的電壓，即555定時器的管腳6的電壓將立刻被置為幾乎等於Vcc 電壓，從而馬上觸發555定時器的輸出Vo由高電平變為0，從而停止充電。以上所述僅僅只是本發明的優選實施方式。應當指出，對於本領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可作出若干改進，這些改進也應視為本發明的保 護範圍。
權利要求
一種用於靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置，包括電動汽車的動力電池，所述動力電池與直流 直流轉換器(DC DC)連接，所述直流 直流轉換器(DC DC)將動力電池輸出的380V直流電壓轉換為12V直流電壓；以及電動汽車的啟動開關，所述啟動開關連接至控制電路，當啟動開關設置為ON的狀態，控制電路直接接通直流 直流轉換器(DC DC)，通過直流 直流轉換器來為蓄電池充電，當啟動開關處於關閉狀態時，控制電路自動檢測蓄電池的電壓，如果蓄電池的虧電電壓低於設定值，控制電路將觸發直流 直流轉換器(DC DC)工作，從而通過動力電池為蓄電池進行充電。
2.根據權利要求1所述的用於靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置，其中所述控制電 路包括555定時器，所述555定時器用於觸發所述直流-直流轉換器(DC-DC)開啟或關閉；停止充電緊急開關，所述停止充電緊急開關接通時，所述555定時器被觸發而在輸出 端輸出低電平，所述低電平使得所述直流-直流轉換器(DC-DC)獲得觸發信號，並使其停止 工作。
3.根據權利要求2所述的用於靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置，其中所述控制電 路還具有可變電阻器，所述電阻器的電阻值介於0至IOk之間，通過調節所述電阻器的阻值 可設置啟動對所述蓄電池自動充電時所對應的所述蓄電池的虧電電壓。
4.根據權利要求3所述的用於靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置，其中所述設置的 蓄電池的虧電電壓為10. 5V，其中所述蓄電池由虧電的約10. 5V電壓充至滿電的12V電壓所 需的時間為約1.4小時。
全文摘要
本發明涉及一種用於靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置，包括直流-直流轉換器(DC-DC)，該直流-直流轉換器(DC-DC)與汽車動力電池連接；充電控制電路，當該充電控制電路在汽車啟動開關開啟的情況下，直接接通直流-直流轉換器(DC-DC)，使得直流-直流轉換器(DC-DC)工作，利用汽車的動力電池為蓄電池充電，而當該充電控制電路在汽車啟動開關關閉的情況下，自動檢測蓄電池的電壓，並在蓄電池電壓過低(即虧電)的同時，觸發直流-直流轉換器(DC-DC)工作，並通過車載動力電池為蓄電池充電；以及汽車啟動開關，其用於發動或熄滅汽車。
文檔編號H02J7/00GK101938155SQ20101028354
公開日2011年1月5日 申請日期2010年9月16日 優先權日2010年9月16日
發明者唐月峰, 曾慶文, 歐陽典樂 申請人:上海中科深江電動車輛有限公司