一種電動自行車通用型充電接口轉換器的製作方法
2023-05-17 11:25:06 3
本發明屬於電源轉換器領域，具體涉及一種電動自行車通用型充電接口轉換器。
背景技術：
隨著社會的飛速發展，以及人們對環保日益重視，許多城市都出臺政策禁止摩託車上路，電動自行車產業因此而獲得了飛速的發展。電動自行車以優越的便捷性和舒適性等優勢，得到了人們的認可，成為了代替摩託車的最佳品。
而隨著電動自行車被越來越多的人使用，電動自行車的品牌也從最初的幾個增加至幾十個。日益增多的電動自行車品牌在給消費者的購買選擇帶來方便的同時，也拋給用戶一個重要的問題：不同品牌的電動自行車之間的充電接口或者是充電器一般是不通用的，也就是不能相互兼容進行充電，否則將損壞電動自行車和充電器，或者是充不進電。針對電動自行車存在充電接口不同的這一問題，多數的電動自行車充電器生產廠家、企業的解決辦法是在充電器上加裝反接保護模塊。反接保護模塊的作用僅僅是當用戶把不同接口的充電器和電動自行車相接充電時，斷開充電器和電動自行車之間的迴路，從而防止電動自行車和充電器的損壞，而不是從接口的根源上實現兼容。所以到目前為止，還沒有相關的電動自行車生產廠家或者充電器生產企業從接口著手去解決問題，從而實現不同接口的充電器和電動自行車之間能相互兼容充電。
技術實現要素：
電動自行車充電接口轉換器的設計目的就是為了解決充電器和電動自行車之間接口不兼容而導致不能相互充電的問題，即通過充電接口轉換器的轉換，用戶可以使用任意「品字」接口的電壓相符的電動自行車充電器給電動自行車充電。
本發明的目的是提供一種電動自行車通用型充電接口轉換器，解決充電器和電動自行車之間接口不兼容而導致不能相互充電的技術問題。通過在即將對電動自行車進行充電前，將接口轉換器串接在充電器和電動自行車之間，實現不同接口的電動自行車充電器和電動自行車之間進行充電，起到兼容不同充電接口的充電器對不同充電接口的電動自行車進行充電，避免充電器和電池損壞的有益技術效果。
在轉換器工作時，通過不同的LED燈指示不同的接入口類型，以及工作狀態。使用時，先將轉換器接入電動自行車充電口，轉換器自動檢測電動自行車充電口的類型後控制轉換器跳轉到相應的模式，同時相應接口模式的LED燈指示燈亮起；再將充電器接入轉換器，接通充電器的電源便可以進行充電，同時轉換器通過LED燈指示充電器的接口模式。當電動自行車充滿電後，轉換器停止工作，以保護車的內部電池。
實現本發明目的的技術方案如下：
一種電動自行車通用型充電接口轉換器，與現有技術不同的是
包括小功率整流橋堆模塊、電源模塊、光電耦合器模塊、LED燈模塊、大功率整流橋堆模塊和繼電器模塊，
所述小功率整流橋堆模塊的作用是給電源模塊提供電源；
所述電源模塊的作用是給光電耦合模塊和繼電器模塊提供電源；
所述光電耦合器模塊的作用是從電動自行車接口獲取電動自行車的接口模式的信息後控制繼電器模塊，使繼電器跳轉到相對應的接口模式；
所述LED燈模塊的作用是在接入車的充電接口後，轉換器再與充電器的輸出口相對接，LED燈模塊從充電器的輸出接口獲取充電器的接口模式，並控制LED燈正確指示充電器的接口模式；
所述大功率整流橋堆模塊的作用是對充電器輸出的電流進行整流；
所述繼電器模塊的作用是通過繼電器模塊再連通到電動自行車，最終完成轉換到充電的過程；
電動自行車分別與LED燈模塊、光電耦合器模塊、小功率整流橋堆模塊和繼電器模塊連接；其中LED燈模塊與充電器連接；其中光電耦合器模塊與繼電器模塊連接；其中小功率整流橋堆模塊與電源模塊連接，電源模塊分別與光電耦合器模塊和繼電器模塊連接；其中繼電器模塊與大功率整流橋堆模塊連接，大功率整流橋堆模塊與充電器連接。
所述光電耦合器模塊由三個光電耦合器並聯而得，每一個光電耦合器對應檢測一種充電器接口模式。
所述大功率整流橋堆模塊由三個大功率整流全橋組成，每個大功率整流全橋的正極都與電源連接，負極都與0線連接，每個大功率整流全橋自身的輸出端連接後，分別對應為L、T、N埠；兩個整流橋堆共同工作轉換一種接口狀態的電壓，實現將輸入端接口不同的極性轉換統一為固定的正、負極性。
所述繼電器模塊採用最大工作功率為300W，工作電壓為5V、12V、24V、36V或48V的繼電器。
本發明實現了如下功能：
（1）能夠將直流40V至90V的電壓降壓穩定在20V至24V之間，給繼電器和光電耦合器供電。在電源從直流40V上升到90V或者從直流90V降到40V的過程中穩壓值誤差不超過2V；
（2）滿足電動自行車充電器和電動電動自行車不同接口或極性之間兼容進行充電；
（3）不同接口類型的工作狀態獨立用LED燈進行指示；
（4）當轉換器接入電動車充電口時自動檢測接口類型，並自動跳轉到相應的工作模式相同時相應的LED燈亮起；
本發明的有益技術效果通過實驗進行測定。具體實驗方法如下：
電動自行車充電接口模式的指示燈亮黃燈，其餘的燈不亮，說明電動自行車充電接口模式為「N」為負極、「L」為正極、「T」為空出，繼電器也跳轉到了相對應的模式。
電動自行車充電接口模式的指示燈亮綠燈，其餘的燈不亮，說明電動自行車充電接口模式為「N」為正極、「L」為負極、「T」為空出，繼電器也跳轉到了相對應的模式。
電動自行車充電接口模式的指示燈亮紅燈，其餘的燈不亮，說明電動自行車充電接口模式為「T」為負極、「L」為正極、「N」為空出，繼電器也跳轉到了相對應的模式。
充電器充電接口模式的指示燈亮黃燈，其餘的燈不亮，說明電動自行車充電器充電接口模式為「L」為正極、「N」為負極、「T」為空出，繼電器也跳轉到了相對應的模式。
充電器充電接口模式的指示燈亮綠燈，其餘的燈不亮，說明電動自行車充電器充電接口模式為「L」為負極、「N」為正極、「T」為空出，繼電器也跳轉到了相對應的模式。
充電器充電接口模式的指示燈亮紅燈，其餘的燈不亮，說明電動自行車充電器充電接口模式為「L」為正極、「T」為負極、「N」為空出，繼電器也跳轉到了相對應的模式。
轉換器兩個黃燈都亮起來，說明充電器和電動自行車的接口模式均為「L」為正極、「N」為負極、「T」為空出的狀態。同時根據充電器上兩個紅燈的情況，說明正在對電動自行車進行充電。
充電器的充電指示燈熄滅滿電指示燈亮起，說明此時電動自行車已充滿電。
電動自行車充電接口模式的指示燈亮黃燈，充電器接口模式的指示燈亮綠燈。說明電動自行車的接口模式為「L」為正極、「N」為負極、「T」為空出的狀態，充電器的接口模式為「L」為負極、「N」為正極、「T」為空出的狀態。同時根據充電器上兩個紅燈的情況，說明正在對電動自行車進行充電。
電動自行車充電接口模式的指示燈亮黃燈，充電器接口模式的指示燈亮紅燈。說明電動自行車的接口模式為「L」為正極、「N」為負極、「T」為空出的狀態，充電器的接口模式為「L」為正極、「T」為負極、「N」為空出的狀態。同時根據充電器上兩個紅燈的情況，說明正在對電動自行車進行充電。
轉換器兩個綠燈都亮起來，說明充電器和電動自行車的接口模式均為「L」為負極、「N」為正極、「T」為空出的狀態。同時根據充電器上兩個紅燈的情況，說明正在對電動自行車進行充電。
電動自行車充電接口模式的指示燈亮綠燈，充電器接口模式的指示燈亮黃燈。說明電動自行車的接口模式為「L」為負極、「N」為正極、「T」為空出的狀態，充電器的接口模式為「L」為正極、「N」為負極、「T」為空出的狀態。同時根據充電器上兩個紅燈的情況，說明正在對電動自行車進行充電。
電動自行車充電接口模式的指示燈亮綠燈，充電器接口模式的指示燈亮紅燈。說明電動自行車的接口模式為「L」為負極、「N」為正極、「T」為空出的狀態，充電器的接口模式為「L」為正極、「T」為負極、「N」為空出的狀態。同時根據充電器上兩個紅燈的情況，說明正在對電動自行車進行充電。
轉換器兩個紅燈都亮起來，說明充電器和電動自行車的接口模式均為「L」為正極、「T」為負極、「N」為空出的狀態。同時根據充電器上兩個紅燈的情況，說明正在對電動自行車進行充電。
電動自行車充電接口模式的指示燈亮紅燈，充電器接口模式的指示燈亮黃燈。說明電動自行車的接口模式為「L」為正極、「T」為負極、「N」為空出的狀態，充電器的接口模式為「L」為正極、「N」為負極、「T」為空出的狀態。同時根據充電器上兩個紅燈的情況，說明正在對電動自行車進行充電。
電動自行車充電接口模式的指示燈亮紅燈，充電器接口模式的指示燈亮黃燈。說明電動自行車的接口模式為「L」為正極、「T」為負極、「N」為空出的狀態，充電器的接口模式為「L」為負極、「N」為正極、「T」為空出的狀態。同時根據充電器上兩個紅燈的情況，說明正在對電動自行車進行充電。
本發明的有益技術效果實驗結果如表1
表1接口轉換器針對不同電壓和接口類型的電動自行車和充電器的充電情況
通過使用不同品牌、型號的電動自行車和充電器進行接口轉換器的實測的過程及結果如下：
在48V~72V的電壓下，轉換器均能正常工作，而且穩壓的誤差在2V以內，達到了最初的電壓設計目標。同時對設計要求兼容的接口模式和類型的電動自行車和充電器，接口轉換器均能在不同接口模式之間正確轉換並正常工作。
在實際測試過程中，存在某種品牌的電動自行車在使用接口轉換器之後無法進行充電但充電器能正常使用的情況。
針對充電器可用，電動自行車充不進電的情況，解決方法是在接口轉換器的內部增加該種接口模式的跳轉轉換電路。
本發明克服了不同接口的充電器和電動自行車之間能相互兼容充電的技術問題，帶來以下有益技術效果：
對於大型、公用停車場，當車主沒帶原車充電器時，可以使用停車場提供的充電接口轉換器使用不同型號的充電器給電動自行車充電，從而解決了不帶原車充電器不能充電的問題。
對於家庭，只需一個充電器和一個充電接口轉換器，就可以滿足不同型號電動自行車的充電需求，解決了每輛電動自行車必須配備一個充電器的問題，並且減少了電線相互纏繞帶來的安全隱患。
對於維修店的維修人員，充電接口轉換器的意義很重大。維修店會對不同品牌型號的電動自行車進行充電測試時，在不知道其充電接口模式的情況下，只能先用萬用表進行接口模式的測試，然後再去找來相同接口的充電器才能進行測試。對於維修人員來說，上述工作是很繁瑣的，也很浪費時間，同時還必須準備將近15款不同充電電壓、不同接口模式的充電器，提高成本。而使用充電接口轉換器，維修員只需準備3款不同充電電壓的充電器即可完成電動自行車的充電測試，不僅提高了效率，而且還降低了成本。
因此，本發明具有實用價值和商業價值。
附圖說明
圖1為車載充電接口模式LED燈指示電路圖；
圖2為充電接口轉換器內部工作流程圖；
圖3為光電耦合器電路圖；
圖4為繼電器電路圖；
圖5為充電接口轉換器整體工作流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖，通過實施例對本發明內容作進一步詳細說明，但不是對本發明的限制。
實施例
一種電動自行車通用型充電接口轉換器，與現有技術不同的是
包括小功率整流橋堆模塊、電源模塊、光電耦合器模塊、LED燈模塊、大功率整流橋堆模塊和繼電器模塊。
所述小功率整流橋堆模塊的作用是給電源模塊提供電源。
所述電源模塊的作用是給光電耦合模塊和繼電器模塊提供電源。
所述光電耦合器模塊的作用是從電動自行車接口獲取電動自行車的接口模式的信息後控制繼電器模塊，使繼電器跳轉到相對應的接口模式。
所述LED燈模塊的作用是在接入車的充電接口後，轉換器再與充電器的輸出口相對接，LED燈模塊從充電器的輸出接口獲取充電器的接口模式，並控制LED燈正確指示充電器的接口模式。如圖1所示，電動自行車接口模式LED燈指示電路由3個LED燈、電阻和三極體組成。P1與R1串聯，P2與R2串聯，P3與R3串聯後與R12並聯。因為LED燈是屬於二極體的一種，所以只能用單向電流供電而且具有單向導通的特性。所以只有當outN-2為正極outL-2為負極時，標號為P1的LED燈才導通發亮，同理只有當outL-2為正極outN-2為負極、outL-2為正極outT-2為負極時，標號為P2、P3的LED燈才導通發亮，反過來則不會亮。因為outL-2復用了，而三極體不僅可以用作信號放大，而且還能當做開關來使用。所以三極體作用是為了確保只有outL-2為正極outT-2為負極這種情況下標號為P1的LED燈才導通發亮，確保全部的LED燈都能正確指示。
所述大功率整流橋堆模塊的作用是對充電器輸出的電流進行整流。
所述繼電器模塊的作用是通過繼電器模塊再連通到電動自行車，最終完成轉換到充電的過程。
如圖2所示，電動自行車分別與LED燈模塊、光電耦合器模塊、小功率整流橋堆模塊和繼電器模塊連接；其中LED燈模塊與充電器連接；其中光電耦合器模塊與繼電器模塊連接；其中小功率整流橋堆模塊與電源模塊連接，電源模塊分別與光電耦合器模塊和繼電器模塊連接；其中繼電器模塊與大功率整流橋堆模塊連接，大功率整流橋堆模塊與充電器連接。
所述光電耦合器模塊由三個光電耦合器並聯而得，每一個光電耦合器對應檢測一種充電器接口模式。如圖3所示，光電耦合器是內部由發光二極體和光敏三極體組成的通過光來實現控制的器件。光電耦合器是以光為傳輸介質的器件，因為光的傳輸不像電信號的傳輸一樣需要公共的地線，所以光電耦合器兩側的電路可以不共地。因此光電耦合器的抗幹擾能力比較強同時傳輸效率很高以及工作比較穩定。三個光電耦合器作為該部分電路的主要部件用來分別檢測三種不同的接口狀態。當outN為正極outL為負極時，光電耦合器G1工作而G2和G3不工作、當outL為正極outN為負極時，光電耦合器G2工作而G1和G3不工作、當outL為正極outT為負極時，光電耦合器G3工作而G1和G1不工作。電阻的作用是給光電耦合器限流，防止因流過其內部的電流過大而燒毀。整流二極體的作用是防止光電耦合器被反向擊穿確保器件裡面的發光二極體能正常工作。PNP三極體的作用是為了確保只有outL為正極outT-為負極這種情況下光電耦合器G3才工作，確保光電耦合器電路能正確檢測不同接口的狀態，光電耦合器在電路的輸入和輸出上的隔離起著非常重要的作用。保證了outL、outN和outT這些高壓的電路不會影響到VCC_5V低壓電路部分的正常工作，從而確保了整個檢測模塊都能夠正常運行。
所述大功率整流橋堆模塊由三個大功率整流全橋組成，每個大功率整流全橋的正極都與電源連接，負極都與0線連接，每個大功率整流全橋自身的輸出端連接後，分別對應為L、T、N埠；兩個整流橋堆共同工作轉換一種接口狀態的電壓，實現將輸入端接口不同的極性轉換統一為固定的正、負極性。
所述繼電器模塊採用最大工作功率為300W，工作電壓為5V、12V、24V、36V或48V的繼電器。
繼電器作為一種開關器件常被用在電子控制電路中，具有能以小電流控制大電流、低電壓控制高電壓、高效和安全等優點。作為本發明的重要模塊，繼電器在各個電動自行車接口模式之間相互轉換和導通電路的工作中起著關鍵的作用。兩個繼電器共同控制一種模式的跳轉，一共採用6個繼電器控制三種模式的跳轉。如圖4所示，當電動自行車的接口「L」為負極「N」為正極時，繼電器K1和K2工作，K1導通正極電壓，K2導通負極；當電動自行車的接口「L」為正極「N」為負極時，繼電器K3和K4工作，K3導通正極電壓，K4導通負極；當電動自行車的接口「L」為正極「T」為負極時，繼電器K5和K6工作，K5導通正極電壓，K6導通負極，這樣就實現了三種不同接口模式的轉換。因為繼電器內部的線圈具有電感的特點，所以當電路斷開時，線圈會產生一個非常高的感應電動勢。因此為了防止感應電動勢損壞電路的其他原件或者對電路造成幹擾，需要在繼電器的電源兩側並接一個二極體，用以消耗感應電動勢。三極體能將很微弱的信號放大，所以常用來做信號放大使。因為控制繼電器跳轉的信號由光電耦合器發出，而光電耦合器發出的控制信號太弱，不足以驅動繼電器，所以用三極體來將控制信號放大。根據三極體具有「飽和」和「截止」的特殊狀態，可以將三極體用來作為開關器件使用。所以，用三極體來控制繼電器的跳轉。一般來說，矽型三極體的開啟電壓為0.3V左右，電壓低於這個值，三極體便進入截止狀態，為了可靠截止，一般要在基極加負反饋電阻。所以為了保證三極體能可靠通斷而不導致繼電器誤跳，需要在三極體的基極和控制信號間加一個限流電阻，同時基極串接一個電阻到發射極用作負反饋。
如圖5所示，將本發明接口轉換器分別連接充電器和電動自行車，即可實現轉換。