一種電動車自動均衡充電器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電動車自動均衡充電器。該充電器包括傳統(tǒng)三段式智能充電器、鉛酸電池組、自動均衡控制器，所述自動均衡充控制器由MCU微控制器、D1功率二極管、開關(guān)組件構(gòu)成。本實用新型的充電器對電池組中每一個電池進行單獨充電，以避免因電池制造工藝所決定的電池內(nèi)阻差別所導(dǎo)致的電池過充電的情況出現(xiàn)。通過實時監(jiān)測和控制充電過程中每一電池的充電狀態(tài)，有效地提高了電池組的整體壽命，可以極大地減少電池組中因一只或幾只電池失效所導(dǎo)致整組電池報廢的情況出現(xiàn)，在延長整組電池壽命的同時降低了環(huán)境污染。
【專利說明】—種電動車自動均衡充電器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種電動車充電器，具體涉及一種電動車自動均衡充電器。

【背景技術(shù)】
[0002]電動自行車在我國已經(jīng)成為僅次于汽車的城市內(nèi)主要代步工具。電動自行車的主要動力源是動力電源，目前電動自行車的動力電源絕大部分是鉛酸電池。鉛酸電池已經(jīng)有100多年的歷史，隨著科技的進步，對鉛酸電池充電的理論和控制技術(shù)已經(jīng)得到了極大的發(fā)展，從早期的低電流長時間充電到最新的三段式正負(fù)脈沖充電技術(shù)，不僅極大地縮短了充電時間，還有效地延長了電池的壽命。
[0003]隨著電動車性能的提升和功率加大，幾乎所有的電動車都朝高電壓驅(qū)動的方向發(fā)展，48V的電動自行車驅(qū)動電壓已經(jīng)成為了越來越普遍的實際使用標(biāo)準(zhǔn)。然而單只鉛酸電池的輸出電壓仍然是12V，為了得到更高的電壓，最有效的方法就是串聯(lián)多只12V電池來達到要求的驅(qū)動電壓。在功率一定的條件下，升高驅(qū)動電壓，可以降低驅(qū)動電流，這無疑是有益的，但帶來的一個弊端是在低電壓驅(qū)動系統(tǒng)中電池失效因素較低的充電失衡逐漸上升成為了越來越主要的失效主導(dǎo)因素。
[0004]在鉛酸電池的失水、硫化以及充放電失衡這三類主要失效因素中，隨著電池串聯(lián)數(shù)量的增加，充放電失衡將導(dǎo)致過熱、失水加劇，并由此引發(fā)快速硫化。由于制造工藝問題，無法做到每只電池內(nèi)阻絕對平衡，充電器使用平均電流充電，使容量小的單只電池最先充滿，不立即停止充電過程，先充滿電的電池在等待電容量大的電池充滿的期間處于過充電狀態(tài)，會加劇發(fā)熱，引起失水，長期以往，將導(dǎo)致該只電池很快失效，電池組中的一只或多只電池失效后，整組電池將無法充滿電量，形成一充即滿，一放即光的整組報廢現(xiàn)象；若停止充電，其余容量大的電池還未充滿，處于欠充電狀態(tài)。放電時，容量小的電池最先放完，不立即停止放電，該只電池將形成過放。長期如此，惡性循環(huán)，整組電池只要有單只失效，就導(dǎo)致整組電池報廢。在三段式充電器的浮充階段，有500mA的小電流，它的作用是補償充電，讓電池充滿。但它也帶來兩個副作用:其一是電池充滿后，多余的電流沒有關(guān)斷，電能轉(zhuǎn)化為熱能，進行水分解，加速水份的散發(fā)；其次，小電流充電，在電池內(nèi)阻差別較大時，進一步加劇了電池組的不平衡，形成惡性循環(huán)，加速了鉛酸電池的失效進程。極大地縮短了鉛酸電池壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是提供一種電動車自動均衡充電器。該充電器對電池組中每一個電池進行單獨充電，以避免因電池制造工藝所決定的電池內(nèi)阻差異所導(dǎo)致的電池過充電的情況出現(xiàn)。通過實時監(jiān)測和控制充電過程中每一電池的充電狀態(tài)，有效地提高了電池組的整體壽命。
[0006]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種電動車自動均衡充電器，包括傳統(tǒng)三段式智能充電器、鉛酸電池組、自動均衡控制器，所述自動均衡充控制器由MCU微控制器、Dl功率二極管、開關(guān)組件構(gòu)成。
[0008]本實用新型的這種電動車自動均衡充電器，所述自動均衡控制器的輸入端與傳統(tǒng)三段式智能充電器的充電輸出端電連接，自動均衡控制器的多組充電輸出正負(fù)端分別與鉛酸電池組各只電池的正負(fù)極端電連接。
[0009]本實用新型的這種電動車自動均衡充電器，所述自動均衡控制器的開關(guān)組件由開關(guān)器件K1、k2、K3、k4、K5、k6、K7、k8、K9組成，開關(guān)器件Kl的一個負(fù)載端與鉛酸電池BTl的負(fù)極以及開關(guān)器件Κ4的一個負(fù)載端電連接，Kl的另一個負(fù)載端與鉛酸電池ΒΤ2的正極以及開關(guān)器件Κ5的一個負(fù)載端電連接；開關(guān)器件Κ2的一個負(fù)載端與鉛酸電池ΒΤ2的負(fù)極以及開關(guān)器件Κ6 —個負(fù)載端電連接，Κ2的另一個負(fù)載端與鉛酸電池ΒΤ3的正極以及開關(guān)器件Κ7的一個負(fù)載端電連接；開關(guān)器件Κ3的一個負(fù)載端與鉛酸電池ΒΤ3的負(fù)極以及開關(guān)器件Κ8 —個負(fù)載端電連接，Κ3的另一個負(fù)載端與鉛酸電池ΒΤ4的正極以及開關(guān)器件Κ9的一個負(fù)載端電連接；鉛酸電池BTl的正極分別與開關(guān)器件Κ5、Κ7、Κ9的一個負(fù)載端以及MCU的第2引腳，功率二極管Dl的負(fù)極電連接；鉛酸電池ΒΤ4的負(fù)極分別與開關(guān)器件Κ4、Κ6、Κ8的一個負(fù)載端以及MCU的第I引腳，以及自動均衡控制器的負(fù)極電連接；自動均衡控制器的電源正極與功率二極管Dl的正極電連接；開關(guān)器件1(1、1^2、1(3、1^4、1(5、1^6、1(7、1^8、1(9的驅(qū)動控制端的高電位端與控制電源VCON以及MCU的引腳3電連接；k4、K5、k6、K7、k8、K9、Kl、k2、K3的驅(qū)動控制端的低電位端分別與MCU的4、5、6、7、8、9、10、11、12引腳端電連接。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型通過實時監(jiān)測和控制充電過程中每一電池的充電狀態(tài)，有效地提高了電池組的整體壽命。通過實時監(jiān)測、控制和提示更換電池組中失效電池的方式，可以極大地減少電池組中因一只或幾只電池失效所導(dǎo)致整組電池報廢的情況出現(xiàn)，在延長整組電池壽命的同時降低了環(huán)境污染。
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】詳細說明本實用新型的結(jié)構(gòu)，但本實用新型的結(jié)構(gòu)不限于附圖所示。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的電動車自動均衡充電器原理框圖。
[0013]圖2為本實用新型的電動車自動均衡控制器的電路圖。

【具體實施方式】
實施例
[0014]圖1為本實用新型的一種電動車自動均衡充電器原理框圖。圖1中，自動均衡控制器3的輸入端與傳統(tǒng)三段式智能充電器I的充電輸出端電連接，自動均衡控制器3的多組充電輸出正負(fù)端分別與鉛酸電池組2的各只電池的正負(fù)極端電連接。自動均衡控制器3由MCU微控制器31、D1功率二極管、開關(guān)組件32構(gòu)成。在本實施例中，開關(guān)組件32由9只電磁繼電器Kl一K9構(gòu)成，MCU微控制器31為PIC24F16KA102。
[0015]圖2中，自動均衡控制器3的開關(guān)組件32由9只電磁繼電器Kl、k2、K3、k4、K5、k6、K7、k8、K9組成，電磁繼電器Kl的一個負(fù)載端與鉛酸電池BTl的負(fù)極以及電磁繼電器K4的一個負(fù)載端電連接，Kl的另一個負(fù)載端與鉛酸電池BT2的正極以及電磁繼電器K5的一個負(fù)載端電連接；電磁繼電器K2的一個負(fù)載端與鉛酸電池BT2的負(fù)極以及電磁繼電器K6 —個負(fù)載端電連接，K2的另一個負(fù)載端與鉛酸電池BT3的正極以及電磁繼電器K7的一個負(fù)載端電連接；電磁繼電器K3的一個負(fù)載端與鉛酸電池BT3的負(fù)極以及電磁繼電器K8 —個負(fù)載端電連接，K3的另一個負(fù)載端與鉛酸電池BT4的正極以及電磁繼電器K9的一個負(fù)載端電連接；鉛酸電池BTl的正極分別與電磁繼電器K5、K7、K9的一個負(fù)載端以及MCU的第2引腳，功率二極管Dl的負(fù)極電連接；鉛酸電池ΒΤ4的負(fù)極分別與電磁繼電器Κ4、Κ6、Κ8的一個負(fù)載端以及MCU的第I引腳，以及自動均衡控制器的負(fù)極電連接；自動均衡控制器的電源正極與功率二極管Dl的正極電連接；電磁繼電器1(1、1^2、1(3、1^4、1(5、1^6、1(7、1^8、1(9的驅(qū)動控制端的高電位端與控制電源VCON以及MCU的引腳3電連接；k4、K5、k6、K7、k8、K9、Kl、k2、K3的驅(qū)動控制端的低電位端分別與MCU的4、5、6、7、8、9、10、11、12引腳端電連接。
[0016]充電開始時，MCU微控制器31控制電磁繼電器K1、K2、K3斷開，k4、K5、k6、K7、k8、K9閉合，電池BT1、BT2、BT3、BT4同時處于單獨充電狀態(tài)，在每個脈沖充電周期內(nèi)，MCU微控制器31輪流控制與4只電池負(fù)極相連接的電磁繼電器中的3個電磁繼電器斷開2毫秒，在斷開期間監(jiān)測另外一只未斷開電池充電回路的充電電壓和充電電流，并以此參數(shù)作為監(jiān)控充電效果和電池充電狀態(tài)的控制依據(jù)。當(dāng)某只電池的電壓和充電電流達到預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)折點時，MCU微控制器31根據(jù)預(yù)先設(shè)定的充電程序控制相應(yīng)的電磁繼電器執(zhí)行閉合和斷開動作，通過脈寬調(diào)制的方式控制充電電量。當(dāng)電池組所有電池均達到預(yù)先設(shè)定的充電電量指標(biāo)后，電磁繼電器K4、K5、K6、K7、K8、K9斷開，Κ1、Κ2、Κ3閉合，在電池組BTl正極端和ΒΤ4負(fù)極端得到最終所需的串聯(lián)充電電壓。
[0017]本實用新型的三段式智能充電器為公知技術(shù)的正負(fù)脈沖三段式智能充電器，其所包含的降壓整流電路、單片機系統(tǒng)電路、正負(fù)脈沖控制電路均屬于公知技術(shù)，在此不再贅述。
[0018]本實施例中的開關(guān)組件均由電磁繼電器構(gòu)成，除此之外，還可以選擇功率開關(guān)管作為開關(guān)器件。
【權(quán)利要求】
1.一種電動車自動均衡充電器，包括傳統(tǒng)三段式智能充電器、鉛酸電池組、自動均衡控制器，其特征在于:所述自動均衡充控制器由微控制器MCU、功率二極管D1、開關(guān)組件構(gòu)成；所述自動均衡控制器的輸入端與傳統(tǒng)三段式智能充電器的充電輸出端電連接，自動均衡控制器的多組充電輸出正負(fù)端分別與鉛酸電池組各只電池的正負(fù)極端電連接； 所述自動均衡控制器的開關(guān)組件由開關(guān)器件Kl、k2、K3、k4、K5、k6、K7、k8、K9組成，開關(guān)器件K1的一個負(fù)載端與鉛酸電池ΒΤ1的負(fù)極以及開關(guān)器件K4的一個負(fù)載端電連接，K1的另一個負(fù)載端與鉛酸電池BT2的正極以及開關(guān)器件K5的一個負(fù)載端電連接；開關(guān)器件K2的一個負(fù)載端與鉛酸電池BT2的負(fù)極以及開關(guān)器件K6 —個負(fù)載端電連接，K2的另一個負(fù)載端與鉛酸電池BT3的正極以及開關(guān)器件K7的一個負(fù)載端電連接；開關(guān)器件K3的一個負(fù)載端與鉛酸電池BT3的負(fù)極以及開關(guān)器件K8—個負(fù)載端電連接，K3的另一個負(fù)載端與鉛酸電池BT4的正極以及開關(guān)器件K9的一個負(fù)載端電連接；鉛酸電池BT1的正極分別與開關(guān)器件K5、K7、K9的一個負(fù)載端以及MCU的第2引腳，功率二極管D1的負(fù)極電連接；鉛酸電池BT4的負(fù)極分別與開關(guān)器件K4、K6、K8的一個負(fù)載端以及MCU的第1引腳，以及自動均衡控制器的負(fù)極電連接；自動均衡控制器的電源正極與功率二極管D1的正極電連接；開關(guān)器件Kl、k2、K3、k4、K5、k6、K7、k8、K9的驅(qū)動控制端的高電位端與控制電源VCON以及MCU的引腳3電連接；k4、K5、k6、K7、k8、K9、Kl、k2、K3的驅(qū)動控制端的低電位端分別與MCU的4、.5、6、7、8、9、10、11、12 引腳端電連接。
【文檔編號】H02J7/00GK204243793SQ201420367648
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】楊平 申請人:昆明南府電動車輛有限公司