电动车自动串联转并联充电电路的制作方法

1.本实用新型涉及电动车技术领域，具体的，涉及电动车自动串联转并联充电电路。


背景技术：

2.当前，我国的电动车行业正以前所未有的速度蓬勃发展。然而，电动车充电电池的使用寿命过短(通常半年到一年)，其中最主要的原因，现行的电动车是采用充电电池组来供电的，各充电电池间相互串联使用。由于充电电池生产工艺及配组一致性等方面的限制，当充电电池经过一段时间的充放电后，每只充电电池的端电压会出现不一致。常规充电技术及产品在充电电池组的串联充电过程中，只能达到各个充电电池充电电流的统一，而不能消除端电压差异。随着充放电次数的不断增加，往往导致各个充电电池不平衡现象的加剧，造成“欠充”、“过充”，因为“欠充”会导致充电电池硫化，“过充”导致充电电池析气、失水，这两者，便是造成电动车充电电池夭折的无形杀手，严重影响充电电池的使用寿命。


技术实现要素：

3.本实用新型提出电动车自动串联转并联充电电路，解决了现有技术中串联充电造成充电电池使用寿命短的问题。
4.本实用新型的技术方案如下：包括主电路，所述主电路包括n组充电电池b1，b2，
…bn
、n-1个第一继电器k
串1
，k
串2
，
…k串n-1
、以及n-1个第二继电器k
并1
，k
并2
，
…k并n-1
，
5.n-1个第一继电器均具有单刀双掷触点，第一组充电电池b1的正极与电源12v_2、电动车用电电路的正输入端连接，第n组充电电池的负极与电源地gnd、电动车用电电路的负输入端连接，
6.在电源12v_2通电时，n-1个第一继电器的单刀双掷触点切换至连接电动车用电电路的负输入端，且在n-1个第一继电器的单刀双掷触点切换动作之后，第二继电器的常开触点闭合，第n个第二继电器k
并n
用于连接第n+1组电池的正极和电动车用电电路的正输入端，其中n∈[1，n-1]，
[0007]
在电源12v_2断电时，n-1个第二继电器的常开触点断开，且在n-1个第二继电器的常开触点断开动作之后，第n个第一继电器k
串n
的单刀双掷触点连接第n组电池的负极和第n+1组电池的正极。
[0008]
进一步，还包括控制电路，所述控制电路包括通电延时电路二，所述通电延时电路二的输入端用于与电源12v_1连接，所述通电延时电路二的输出端并联n-1个第二继电器k
并1
，k
并2
，
…k并n-1
的线圈，
[0009]
所述控制电路还包括电容c1，所述电容c1与电源12v_1并联，且所述电容c1与n-1个第一继电器k
串1
，k
串2
，
…k串n-1
的线圈并联。
[0010]
进一步，所述控制电路还包括二极管d1，所述二级管d1的阳极与电源12v_1连接，所述二极管d1的阴极与电容c1的正极连接。
[0011]
进一步，还包括二极管d2，所述二极管d2与n-1个第一继电器k
串1
，k
串2
，
…k串n-1
的线
圈并联。
[0012]
进一步，所述控制电路还包括通电延时电路一，所述通电延时电路一的输入端与所述电容c1并联，所述通电延时电路一的输出端与n-1个第一继电器k
串1
，k
串2
，
…k串n-1
的线圈并联。
[0013]
进一步，还包括继电器k4，所述继电器k4的常开触点串联在电源12v_2和n组充电电池的正极之间，
[0014]
所述继电器k4的线圈与n-1个第二继电器k
串1
，k
串2
，
…k串n-1
的线圈并联。
[0015]
进一步，还包括继电器k5和限流电路r5，所述电阻r5串联在n组充电电池的正极和电动车用电电路之前，所述继电器k5的常闭触点与电阻r5并联，
[0016]
所述控制电路还包括二极管d4、电容c3和通电延时电路三，所述二极管d4的阳极与电容c1的正极连接，所述二极管d4的阴极与电容c3的正极连接，所述电容c1的负极和所述电容c3的负极连接，所述通电延时电路三的输入端与所述电容c3并联，所述通电延时电路三的输出端用继电器k5的线圈并联。
[0017]
进一步，还包括n-1个熔断器fu1，fu2，
…
fu
n-1
，第n个熔断器fun串联在第n组充电电池的正极和负极之间。
[0018]
本实用新型的工作原理及有益效果为：
[0019]
本实用新型通过n-1个第一继电器k
串1
，k
串2
，
…k串n-1
的单刀双掷触点和n-1个第二继电器k
并1
，k
并2
，
…k并n-1
的常开触点，实现n组充电电池的串并联切换。在电动车使用时，没有接入电源12v_2，n-1个第二继电器的常开触点断开，第n个第一继电器k
串n
的单刀双掷触点连接第n组电池的负极和第n+1组电池的正极，n组充电电池为串联状态，为电动车用电电路供电；在电动车需要充电时，通过将充电器接入电动车的充电口，电源12v_2接入电路，在电源12v_2通电时，n-1个第一继电器的单刀双掷触点切换至连接电动车用电电路的负输入端，第二继电器的常开触点闭合，第n个第二继电器k
并n
用于连接第n+1组电池的正极和电动车用电电路的正输入端，将n组充电电池由串联状态转换为并联状态，n组并联的充电电池接入电源12v_2进行充电。其中，在n-1个第一继电器的单刀双掷触点连接至电动车用电电路的负输入端之后，第二继电器的常开触点闭合，避免了n-1个第一继电器和n-1个第二继电器同时动作、造成对应的充电电池正负极短路。充电完毕后，拔掉充电器，电源12v_2断开，在电源12v_2断电时，在n-1个第二继电器的常开触点断开动作之后，第n个第一继电器k
串n
的单刀双掷触点连接第n组电池的负极和第n+1组电池的正极，同样避免了n-1个第一继电器和n-1个第二继电器同时动作、造成对应的充电电池正负极短路。
[0020]
本实用新型实现了充电电池串联使用、并联充电的自动安全切换，不仅有利于减小串联充电对充电电池造成的损坏，而且电路工作安全可靠、使用方便。
附图说明
[0021]
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
[0022]
图1为本实用新型中主电路原理图；
[0023]
图2为本实用新型中控制电路原理图；
[0024]
图3为本实用新型中通电延时电路一电路原理图；
[0025]
图中：1-主电路，2-控制电路，3-通电延时电路一。
具体实施方式
[0026]
下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。
[0027]
如图1所示，本实施例电动车自动串联转并联充电电路包括主电路，主电路包括n组充电电池b1，b2，
…bn
、n-1个第一继电器k
串1
，k
串2
，
…k串n-1
、以及n-1个第二继电器k
并1
，k
并2
，
…k并n-1
，
[0028]
n-1个第一继电器均具有单刀双掷触点，第一组充电电池b1的正极与电源12v_2、电动车用电电路的正输入端连接，第n组充电电池的负极与电源地gnd、电动车用电电路的负输入端连接，
[0029]
在电源12v_2通电时，n-1个第一继电器的单刀双掷触点切换至连接电动车用电电路的负输入端，且在n-1个第一继电器的单刀双掷触点切换动作之后，第二继电器的常开触点闭合，第n个第二继电器k
并n
用于连接第n+1组电池的正极和电动车用电电路的正输入端，其中n∈[1，n-1]，
[0030]
在电源12v_2断电时，n-1个第二继电器的常开触点断开，且在n-1个第二继电器的常开触点断开动作之后，第n个第一继电器k
串n
的单刀双掷触点连接第n组电池的负极和第n+1组电池的正极。
[0031]
本实施例通过n-1个第一继电器k
串1
，k
串2
，
…k串n-1
的单刀双掷触点和n-1个第二继电器k
并1
，k
并2
，
…k并n-1
的常开触点，实现n组充电电池的串并联切换。在电动车使用时，没有接入电源12v_2，n-1个第二继电器的常开触点断开，第n个第一继电器k
串n
的单刀双掷触点连接第n组电池的负极和第n+1组电池的正极，n组充电电池为串联状态，为电动车用电电路供电；在电动车需要充电时，通过将充电器p1接入电动车的充电口p2，电源12v_2接入电路，在电源12v_2通电时，n-1个第一继电器的单刀双掷触点切换至连接电动车用电电路的负输入端，第二继电器的常开触点闭合，第n个第二继电器k
并n
用于连接第n+1组电池的正极和电动车用电电路的正输入端，将n组充电电池由串联状态转换为并联状态，n组并联的充电电池接入电源12v_2进行充电。其中，在n-1个第一继电器的单刀双掷触点连接至电动车用电电路的负输入端之后，第二继电器的常开触点闭合，避免了n-1个第一继电器和n-1个第二继电器同时动作、造成对应的充电电池正负极短路。充电完毕后，拔掉充电器，电源12v_2断开，在电源12v_2断电时，在n-1个第二继电器的常开触点断开动作之后，第n个第一继电器k
串n
的单刀双掷触点连接第n组电池的负极和第n+1组电池的正极，同样避免了n-1个第一继电器和n-1个第二继电器同时动作、造成对应的充电电池正负极短路。
[0032]
其中，充电电池的个数可以根据实际情况设置，本实施例中，设置为四组12v的充电电池，充电电池串联之后形成48v的电源输出，为电动车用电电路供电。
[0033]
本实用新型实现了充电电池串联使用、并联充电的自动安全切换，不仅有利于减小串联充电对充电电池造成的损坏，而且电路工作安全可靠、使用方便。
[0034]
进一步，还包括控制电路，如图2所示，所述控制电路包括通电延时电路二，所述通电延时电路二的输入端用于与电源12v_1连接，所述通电延时电路二的输出端并联n-1个第二继电器k
并1
，k
并2
，
…k并n-1
的线圈，
[0035]
所述控制电路还包括电容c1，所述电容c1与电源12v_1并联，且所述电容c1与n-1个第一继电器k
串1
，k
串2
，
…k串n-1
的线圈并联。
[0036]
在电源12v_2通电瞬间，通电延时电路二起到对n-1个第二继电器k
并1
，k
并2
，
…k并n-1
的线圈延时供电的作用，保证在n-1个第一继电器的单刀双掷触点连接至电动车用电电路的负输入端之后，第二继电器的常开触点闭合；延时时间可以根据实际需要设置，本实施例中，通电延时电路二的延时时间设置为3秒。
[0037]
在电源12v_2断电时，n-1个第二继电器的常开触点断开，电容c1中存储的能量继续为n-1个第一继电器k
串1
，k
串2
，
…k串n-1
的线圈供电，维持n-1个第一继电器的单刀双掷触点在一段时间内不动作，保证在n-1个第二继电器的常开触点断开动作之后，第n个第一继电器k
串n
的单刀双掷触点连接第n组电池的负极和第n+1组电池的正极。电容c1的容值可以根据需要设置，本实施例中，电容c1设定为0.06f。
[0038]
进一步，如图2所示，所述控制电路还包括二极管d1，所述二级管d1的阳极与电源12v_1连接，所述二极管d1的阴极与电容c1的正极连接。
[0039]
在电源12v_1和电容c1的正极之间连接二极管d1，防止在电源12v_1断电时，电容c1储存的电能倒流入电源12v_1，对电源12v_1造成损坏。
[0040]
进一步，如图2所示，还包括二极管d2，所述二极管d2与n-1个第一继电器k
串1
，k
串2
，
…k串n-1
的线圈并联。
[0041]
第二继电器k
并1
，k
并2
，
…k并n-1
的线圈两端并联二极管d2，在电源12v_1断电时，为第二继电器k
并1
，k
并2
，
…k并n-1
的线圈提供放电回路，避免第二继电器k
并1
，k
并2
，
…k并n-1
的线圈两端产生电压过冲。
[0042]
进一步，如图2所示，所述控制电路还包括通电延时电路一，所述通电延时电路一的输入端与所述电容c1并联，所述通电延时电路一的输出端与n-1个第一继电器k
串1
，k
串2
，
…k串n-1
的线圈并联。
[0043]
当需要给电动车充电时，充电器p1插入电动车的充电口p2，为电路提供电源12v_1、电源12v_2，如果用户在插入充电器的过程中，存在虚插的情况，会导致延时电路二不能正常工作，无法起到通电延时的作用，导致第二继电器的常开触点误动作，从而不能避免n-1个第一继电器和n-1个第二继电器同时动作。本实施例中，通过设置通电延时电路一，在电源12v_1通电瞬间，由于电容c1的稳压作用，通电延时电路一正常工作，为n-1个第一继电器的线圈延迟供电，n-1个第一继电器在延时时间内不动作，第n个第一继电器k
串n
的单刀双掷触点连接在第n组电池的负极和第n+1组电池的正极之间，这样，即使第二继电器的常开触点误动作，也不会造成充电电池的正极和负极之间短路。经过通电延时电路一的延时时间后，充电器p1已插好，电源12v_1正常供电，通电延迟电路二开始正常工作。延时电路一的延时时间可以根据实际需要设置，本实施例中，通电延时电路二的延时时间设置为1秒。
[0044]
进一步，还包括继电器k4，如图1-图2所示，所述继电器k4的常开触点串联在电源12v_2和n组充电电池的正极之间，
[0045]
所述继电器k4的线圈与n-1个第二继电器k
串1
，k
串2
，
…k串n-1
的线圈并联。
[0046]
在充电电池处于串联状态时，继电器k4的常开触点断开，避免四组充电电池输出的48v电源经充电口倒流入充电器；待n-1个第一继电器的单刀双掷触点连接至电动车用电电路的负输入端之后、第二继电器的常开触点闭合时，继电器k4的常开触点闭合，充电器输
出的电源12v_1为并联的四组电池充电。
[0047]
进一步，还包括继电器k5和限流电路r5，如图1-图2所示，所述电阻r5串联在n组充电电池的正极和电动车用电电路之前，所述继电器k5的常闭触点与电阻r5并联，
[0048]
所述控制电路还包括二极管d4、电容c3和通电延时电路三，所述二极管d4的阳极与电容c1的正极连接，所述二极管d4的阴极与电容c3的正极连接，所述电容c1的负极和所述电容c3的负极连接，所述通电延时电路三的输入端与所述电容c3并联，所述通电延时电路三的输出端用继电器k5的线圈并联。
[0049]
在充电电池切换为串联状态、开始为电动车的用电电路供电的瞬间，由于电动车的用电电路内部存在电容，电容迅速充电会产生很大的电流，造成第一继电器的触点打火。本实施例通过在充电电池的正极和电动车用电电路的正输入端之间串联电阻r5，电阻r5起到限流作用，避免电路中电流过大。在电阻r5的两端并联有继电器k5的常闭触点，在第一继电器的线圈断电、充电电池切换为串联状态的瞬间，由于电容c3的储能作用，继电器k5的线圈仍有供电，继电器k5的常开触点断开，电阻r5接入电路中，起到限流作用，待电动车用电电路内部的电容充满电后，继电器k5的线圈断电，继电器k5的常开触点闭合，将电阻r5短路，避免电阻r5造成能量损耗。电容c3根据实际需要设定，本实施例中，电容c3设定为0.02f。
[0050]
本实施例中，通电延时电路一、通电延时电路二和通电延时电路三的电路结构相同，下面以通电延时电路一为例进行说明。
[0051]
如图3所示，通电延时电路一包括通电延时继电器kt6，通电延时继电器kt6的线圈连接在电容c1的正极vin和gnd之间，电容c1的正极vin通过通电延时继电器kt6的常开触点为第一继电器k
串1
，k
串2
，
…k串n-1
的线圈提供电源vout，电容c1的正极vin经过设定的延时时间后，通电延时继电器kt6的常开触点闭合，为后续电路提供电源vout。
[0052]
通电延时电路一还包括低压保护器kp7，低压保护器kp7的线圈与通电延时继电器kt6的线圈并联，电容c1的正极vin通过低压保护器kp7的常闭触点接入，当电容c1的正极vin低于10.7v时，低压保护器kp7的常闭触点动作，电容c1的正极vin不再为第一继电器k
串1
，k
串2
，
…k串n-1
的线圈提供电源vout，第一继电器k
串1
，k
串2
，
…k串n-1
的线圈断电，第一继电器k
串1
，k
串2
，
…k串n-1
的单刀双掷触点动作。
[0053]
进一步，还包括n-1个熔断器fu1，fu2，
…
fu
n-1
，如图1所示，第n个熔断器fun串联在第n组充电电池的正极和负极之间。
[0054]
在最极端的情况下，如果第一继电器和第二继电器同时动作、造成充电电池的正极和负极之间短路，熔断器fu1，fu2，
…
fu
n-1
及时熔断、断开电路，避免对充电电池造成损坏。
[0055]
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。