專利名稱：一種電動(dòng)車蓄電池充電保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)車蓄電池充電保護(hù)裝置，特別是一種具有自動(dòng)溫度補(bǔ) 償?shù)碾妱?dòng)車蓄電池充電保護(hù)器裝置。
背景技術(shù)：
電動(dòng)車因使用方便、費(fèi)用低廉、安全環(huán)保，很快得到迅速普及。電動(dòng)車目前大 部分采用閥控式免維護(hù)鉛酸蓄電池組(2只以上蓄電池串連使用)作為動(dòng)力，當(dāng)電 池放電到截止電壓后通過充電器充電后循環(huán)使用，使用普通充電器充電，如果充電 電壓太低，電池充不滿電，電池會(huì)因極板硫酸鹽化而導(dǎo)致失效；如果充電電壓太高， 充電電流過大時(shí)不僅使電解液中的水被電解成氫氣和氧氣，而氳氣不能還原成水， 所以蓄電池又會(huì)因失水或因?yàn)槌潆姕囟冗^高而永久失效報(bào)廢，因此，充電器的好壞 直接影響電動(dòng)車蓄電池的使用壽命。由于電動(dòng)車蓄電池的特性電壓具有溫度每升高 rC，單格電池電壓將下降4mV,也就是說鉛酸電池的電壓具有負(fù)溫度系數(shù)，其值為 -4mV〃C。由于我國目前大多數(shù)電動(dòng)車配用的充電器，都是普通充電器，這類充電 器，由于制造技術(shù)相對(duì)落后或受到成本制約，決定了它不能根據(jù)環(huán)境和蓄電池的溫 度變化最有效地監(jiān)管充電過程，那么也就避免不了會(huì)給電動(dòng)車蓄電池的使用壽命帶 來一定的損害，這就是目前電動(dòng)車蓄電池的使用壽命為什么會(huì)縮短的根本原因所在。實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型在于提供一種電動(dòng)車蓄電池充電保護(hù)器，可以解決 現(xiàn)有普通充電器不能有效地在不同溫度環(huán)境控制最佳充電參數(shù)，延長電動(dòng)車蓄電池 的使用壽命。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種電動(dòng)車蓄電池充電保護(hù)器，包括鋁殼(O)、電源輸入接口 (1)、電源輸出 接口 (8)和溫度傳感器(7),其特征在于還有鋁殼外部的電源輸入接口 (1)、電 源輸出接口 ( 8 )和溫度傳感器(7 )與鋁殼(0 )內(nèi)部的線路板連接，線路板由MCU (4 )、電源穩(wěn)壓電路(3 )、充電控制電路(2 )、電壓檢測電路(5 )、電流檢測電路 (6)等電路組成，MCU (4)通過溫度傳感器(7)檢測采集充電時(shí)的環(huán)境和電動(dòng) 車蓄電池(9)溫升，設(shè)定充電參數(shù)，并根據(jù)電壓檢測和電流檢測采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí) 時(shí)調(diào)整充電參數(shù)。本實(shí)用新型的目的還可以通過以下措施來達(dá)到溫度傳感器(7 )緊貼在蓄電池 (9)的外殼上，用于檢測開始充電時(shí)的環(huán)境溫度和檢測充電過程中的蓄電池(9)溫升，當(dāng)蓄電池(9)溫升超過設(shè)置的上限時(shí)，MCU (4)實(shí)時(shí)控制減小充電電流， 避免蓄電池(9)溫升過高而損壞。本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)通過實(shí)時(shí)檢測蓄電池組的充電電壓、 充電電流和溫度變化，并實(shí)時(shí)控制充電的最佳參數(shù)，確保蓄電池組不會(huì)過充、欠充 或溫度過高外殼變形問題，延長蓄電池組使用壽命，延長蓄電池組的報(bào)廢周期，不 僅為用戶節(jié)省費(fèi)用，而且還具有環(huán)保效果。


圖1是本實(shí)用新型方框圖圖2是本實(shí)用新型的原理圖圖3是本實(shí)用新型的外觀圖圖4是本實(shí)用新型的實(shí)施例示意圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖(實(shí)施例)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更詳細(xì)的描述。如圖1所示，外接充電器通過輸入接口 ( 1 ), 一路通過穩(wěn)壓電路(3 )給微處理 器MCU ( 4 )提供5V工作電源，使MCU ( 4 )進(jìn)入工作狀態(tài)，另 一路送到充電控制電 路(2 )。電壓檢測電路(5 )對(duì)充電電壓不斷進(jìn)行檢測，并將數(shù)據(jù)送給MCU ( 4 ),電 流檢測電路(6)對(duì)充電的電流不斷進(jìn)行檢測，并將數(shù)據(jù)送給MCU ( 4 )，溫度傳感器 (7 )在通電后的前10s時(shí)間，負(fù)責(zé)采集環(huán)境溫度，10s時(shí)間后開始檢測蓄電池的溫 度變化數(shù)據(jù)，并不斷進(jìn)行檢測，將數(shù)據(jù)傳送給MCU (4)。 MCU (4)對(duì)檢測到的電壓 數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，選擇軟件預(yù)置的最佳充電參數(shù)，并實(shí)時(shí) 調(diào)整充電控制電路(2),使輸送到輸出接口 (8)的電壓和充電電流達(dá)到最佳參數(shù)。如圖2所示，直流輸入電壓經(jīng)電容(Cl)濾波， 一路經(jīng)穩(wěn)壓集成電路(IC1 )穩(wěn) 壓得到5V電源供給MCU (IC2)，另一路與充電控制場效應(yīng)管(Ql)的漏極(D)連 接；續(xù)流二極管(Dl)和儲(chǔ)能電感(Ll)與充電控制場效應(yīng)管(Ql)的源極(S )連 接，電壓檢測電阻(R5)、 (R6)分壓后的電壓傳送到MCU (IC2)的(6)腳；電流 檢測電阻(R7)串接與蓄電池組的負(fù)極(-)和地之間，充電時(shí)電流檢測電阻(R7) 檢測到的參數(shù)傳送給MCU ( IC2 )的(5 )腳；溫度傳感器(R4)、電阻(R3 )分壓作 為溫度參數(shù)傳送給MCU ( IC2 )的(7 )腳；MCU ( IC2 )對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算后， 將通過斬波輸出引腳(1),通過電阻(R2)驅(qū)動(dòng)三極管(Q2)由電阻(M)到達(dá)充 電控制場效應(yīng)管(Ql)的柵極(G),實(shí)時(shí)控制輸出電壓。隔離二極管(D2)用于防止電池組的電壓方向流入充電控制場效應(yīng)管(Ql)的源極(S),起到保護(hù)的作用。如圖3所示，本實(shí)用新型由鋁殼(1)、輸入接口及引線(2)、溫度傳感器及引 線(3)、輸出接口及引線(4)組成。如圖4所示，虛線框內(nèi)是電動(dòng)自行車(00)的主要電氣部件，本實(shí)用新型蓄電 池充電保護(hù)器(0)就串接在電動(dòng)自行車(00)外部的恒壓輸出電源(10)和電動(dòng)自 行車(00)內(nèi)部的蓄電池組(9)之間，實(shí)用新型蓄電池充電保護(hù)器(0)的溫度傳 感器(7)與蓄電池組(9)中的任何一只蓄電池外殼緊貼，用于采集蓄電池在充電 過程中的溫度變化和充電前10s時(shí)間內(nèi)的環(huán)境溫度。蓄電池組(9 )和控制器(01) 連接，控制器(01)和電機(jī)(02 )連接。以下結(jié)合圖1進(jìn)一步說明實(shí)施例的控制過程。1) 環(huán)境溫度檢測與充電電壓控制在微處理器MCU (4)內(nèi)部預(yù)先已經(jīng)寫入一 個(gè)在環(huán)境溫度為25。C時(shí)，滿足蓄電池最佳充電參數(shù)(VCz),實(shí)際工作時(shí)，當(dāng)外接充 電器與輸入接口 ( 1)連接后，穩(wěn)壓電路(3 )給微處理器MCU ( 4 )提供5V工作電 源，使MCU ( 4 )進(jìn)入工作狀態(tài)，復(fù)位結(jié)束后MCU ( 4 )開始釆集(7 )腳的參數(shù)進(jìn)行 暫存并記為VI,之后隔5秒鐘采集一次數(shù)據(jù)(記為V2 )，隔5秒鐘再采集一次數(shù)據(jù)(記為V3 ),將0 ~ 10s時(shí)間內(nèi)三次采集到的數(shù)據(jù)求和后再計(jì)算出平均值[記為VCp， VCp= (Vl+V2+V3) /3] 。 MCU ( 4 )將VCp和最佳充電參數(shù)(VCz )進(jìn)行比較，如果VCz -VCP<0，則MCU (4)的斬波輸出引腳(1)輸出脈沖占空比加大，通過電阻(R2) 驅(qū)動(dòng)三極管(Q2)由電阻(Rl)到達(dá)充電控制場效應(yīng)管(Ql)的柵極(G)，使輸出 電壓降低；如果VCz - VCp>0,則MCU ( 4 )的斬波輸出引腳(1)輸出脈沖占空比減 小，通過電阻(R2 )驅(qū)動(dòng)三極管 <鄰〗由電阻(Rl)到達(dá)充電控制場效應(yīng)管 ( Ql ) 的柵極(G )，使輸出電壓升高；如果VCz - VCp=0,則MCU ( 4 )的斬波輸出引腳(1) 輸出脈沖占空比保持正常狀態(tài)，通過電阻(R2)驅(qū)動(dòng)三極管(Q2)由電阻(Rl)到 達(dá)充電控制場效應(yīng)管(Ql)的柵極(G),使輸出電壓為預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出，通過 以上環(huán)境溫度采集和充電參數(shù)控制，使輸出電壓滿足蓄電池-4mV/。C的特性電壓， 避免因?yàn)榄h(huán)境溫度過高造成蓄電池過充，也不會(huì)因?yàn)榄h(huán)境溫度過低造成蓄電池欠充。2) 蓄電池溫度變化檢測與充電電壓控制微處理器MCU (4)在采集環(huán)境溫度 并調(diào)整到最佳充電參數(shù)后，開始采集蓄電池外殼的溫度變化并控制充電電壓，避免 因?yàn)樾铍姵販囟冗^高造成蓄電池?fù)p壞甚至報(bào)廢。過程是完成上一步的環(huán)境溫度檢 測與充電電壓控制間隔30s后，微處理器MCU ( 4 )將(7 )腳的參數(shù)進(jìn)行暫存并記為Vxl,之后隔5秒鐘再采集一次數(shù)據(jù)(記為Vx2 ),再隔5秒鐘采集一次數(shù)據(jù)(記 為Vx3 ),三次采集到的數(shù)據(jù)求和后再計(jì)算出平均值[記為VCxl ， VCxl=(Vxl+Vx2+Vx3)/3],并不斷與第一次采集的數(shù)據(jù)VCp進(jìn)行比較，如果VCxl -VCp>0,則MCU ( 4 )的斬波輸出引腳(1 )輸出脈沖占空比加大，通過電阻(R2 )驅(qū) 動(dòng)三極管(Q2)由電阻(Rl)到達(dá)充電控制場效應(yīng)管(Ql)的柵極(G)，使輸出電 壓降低；由于蓄電池在充電過程中，只會(huì)出現(xiàn)溫度升高現(xiàn)象，所以不會(huì)出現(xiàn)VCx1-VCp〈0或VCxl - VCp=0。3) 充電電流檢測與充電電壓控制蓄電池在充電過程中，需要嚴(yán)格控制其最大 充電電流，為此在MCU(4)內(nèi)部預(yù)先設(shè)置了最佳的充電電流參數(shù)(Io)。本實(shí)用新型 的充電電流控制過程是充電電流通過電阻(R7)出現(xiàn)電壓降，該電壓降被MCU ( 4 ) 的(5 )腳采集作為充電電流參數(shù)并暫記為II,間隔ls后采集的數(shù)據(jù)暫記為12,再 間隔ls后采集的數(shù)據(jù)暫記為13,將三次采集的數(shù)據(jù)求和后再平均值[記為Ix, Ix=(Il+I2+I3)/3]。 如果Ix-Io>0則MCU (4)的斬波輸出引腳(1)輸出脈沖占 空比加大，通過電阻(R2)驅(qū)動(dòng)三極管(Q2)由電阻(Rl)到達(dá)充電控制場效應(yīng)管(Ql)的柵極(G ),使輸出電壓降低；如果Ix - Io<0，則MCU ( 4 )的斬波輸出引腳 (1 )輸出脈沖占空比減小，通過電阻(R2)驅(qū)動(dòng)三極管(Q2)由電阻(Rl)到達(dá)充 電控制場效應(yīng)管(Ql)的柵極(G),使輸出電壓升高；如果Ix-Io=0，則MCU (4) 的斬波輸出引腳(1 )輸出脈沖占空比保持正常狀態(tài)，通過電阻(R2 )驅(qū)動(dòng)三極管(Q2 ) 由電阻(Rl)到達(dá)充電控制場效應(yīng)管(Ql)的柵極(G),使輸出電壓為預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn) 電壓輸出，避免充電電流過大造成充電過程中電解液失水嚴(yán)重或蓄電池溫度過高損 壞、 ' ….4) 輸出電壓檢測與充電控制蓄電池在充滿電時(shí)，其最高端電壓是有規(guī)定的， 超出該參數(shù)會(huì)造成蓄電池?fù)p壞，達(dá)不到該參數(shù)會(huì)造成蓄電池欠充，為此在MCU(4) 內(nèi)部預(yù)先設(shè)置了蓄電池組的最高端電壓參數(shù)(Vmax )。本實(shí)用新型的充電電壓控制過 程是充電電壓通過電阻(R5)和電阻(R6)分壓，該電壓被MCU (4)的(6)腳 采集并暫記為VI，間隔ls后采集的數(shù)據(jù)暫記為V2,再間隔ls后采集的數(shù)據(jù)暫記為 V3,將三次采集的數(shù)據(jù)求和后再平均值[記為Vx， Vx=(Vl+V2+V3)/3]。如果Vx-Vmax<0，則MCU (4)的斬波輸出引腳(1)輸出脈沖占空比減小，通過電阻(R2 ) 驅(qū)動(dòng)三極管(Q2)由電阻(Rl)到達(dá)充電控制場效應(yīng)管(Ql)的柵極(G),使輸出 電壓升高；如果Vx - Vmax = 0,則MCU ( 4 )的斬波輸出引腳(1 )輸出連續(xù)的低電 平，通過電阻(R2)、三極管(Q2)截止、充電控制場效應(yīng)管(Ql)也截止，使輸出電壓為0V，整個(gè)充電過程結(jié)束。Vx-Vmax>0不存在。通過本實(shí)用新型可以確保蓄電池不會(huì)過充、欠充或溫度過高外殼變形問題，延 長蓄電池使用壽命，延長蓄電池的報(bào)廢周期，不僅為用戶節(jié)省費(fèi)用，而且還具有環(huán) 保效果，用戶投資少，使用方便，效果好。
權(quán)利要求1. 一種蓄電池充電保護(hù)器，包括鋁殼(0)、輸入接口(1)、溫度傳感器(7)和輸出接口(8)，其特征在于鋁殼(0)內(nèi)部還有MCU(4)、電源穩(wěn)壓電路(3)、充電控制電路(2)、電壓檢測電路(5)、電流檢測電路(6)，MCU(4)通過溫度傳感器(7)采集充電時(shí)的環(huán)境溫度及蓄電池溫度變化，來控制充電參數(shù)，并根據(jù)電壓檢測和電流檢測采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整充電參數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的蓄電池充電保護(hù)器，其特征在于溫度傳感器(7)通過 引線連接到鋁殼(0)的外面，并與蓄電池組(9)中的任何一只蓄電池外殼 粘貼。
3. 如權(quán)利要求1所述的蓄電池充電保護(hù)器，其特征在于在MCU(4)內(nèi)預(yù)先已經(jīng) 寫入一個(gè)在環(huán)境溫度為25。C時(shí)，滿足蓄電池的最佳充電參數(shù)(VCz),通過溫 度傳感器(7)采集環(huán)境溫度并求平均值(VCp)，如果VCz-VCp<0，則MCU(4)的斬波輸出引腳(1)輸出脈沖占空比加大，通過電阻(R2)驅(qū)動(dòng)三極 管(Q2 )由電阻(Rl)到達(dá)充電控制場效應(yīng)管(Ql)的柵極(G )，使輸出電 壓降低；如果VCz - VCP>0,則MCU ( 4 )的斬波輸出引腳(1)輸出脈沖占空 比減小，通過電阻(R2)驅(qū)動(dòng)三極管(Q2)由電阻(Rl)到達(dá)充電控制場效 應(yīng)管(Ql )的柵極(G ),使輸出電壓升高；如果VCz - VCp=0，則MCU ( 4 )的 斬波輸出引腳(1)輸出脈沖占空比保持正常狀態(tài)，通過電阻(R2 )驅(qū)動(dòng)三極 管(Q2)由電阻(Rl)到達(dá)充電控制場效應(yīng)管(Ql)的柵極(G),使輸出電 壓為預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出。
4. 如權(quán)利要求1所述的蓄電池充電保護(hù)器，其特征在于鋁殼(0 )安裝在電動(dòng) 自行車(00)內(nèi)部，輸入接口 (1)和電動(dòng)自行車外部的恒壓充電器(10)連 接，輸出接口 (8)和電動(dòng)自行車(00)內(nèi)部的蓄電池組(9)連接。
專利摘要一種電動(dòng)車蓄電池充電保護(hù)器，由外接充電器通過輸入接口(1)，一路通過穩(wěn)壓電路(3)給微處理器MCU(4)提供5V工作電源，使MCU(4)進(jìn)入工作狀態(tài)，另一路送到充電控制電路(2)。電壓檢測電路(5)對(duì)充電電壓不斷進(jìn)行檢測，并將數(shù)據(jù)送給MCU(4)，電流檢測電路(6)對(duì)充電的電流不斷進(jìn)行檢測，并將數(shù)據(jù)送給MCU(4)，溫度傳感器(7)在通電后的前10s時(shí)間，負(fù)責(zé)采集環(huán)境溫度，10s時(shí)間后開始檢測蓄電池的溫度變化數(shù)據(jù)，并不斷進(jìn)行檢測，將數(shù)據(jù)傳送給MCU(4)。MCU(4)對(duì)檢測到的電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，選擇軟件預(yù)置的最佳充電參數(shù)，并實(shí)時(shí)調(diào)整充電控制電路(2)，使輸送到輸出接口(8)的電壓和充電電流達(dá)到最佳參數(shù)。
文檔編號(hào)H02H7/18GK201113410SQ200720147040
公開日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2007年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月31日
發(fā)明者劉志洪 申請(qǐng)人:劉志洪