专利名称：光伏电动自行车充电器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动自行车充电器，尤其涉及一种光伏电动自行车充电器。
背景技术：
随着城市化进程加快，城市越来越拥挤，电动自行车成为了理想的代步工具，使得电动自行车的数量大大增多。充电器是为电动自行车充电的装置。传统的电动自行车充电器是利用动力电转换为直流电给电动自行车蓄电池充电的，这大大的耗费了动力电电能，也不符合“低碳”环保的理念。而太阳能是一种取之不尽，用之不竭的清洁能源。太阳能转化为的电能可以实现对电动自行车的充电。把太阳能与传统的动力电充电方式结合起来， 可以减少对传统动力电电能的消耗，从而较大程度地利用了太阳能。
发明内容本发明所要解决的技术问题是解决现有电动自行车充电器对传统电能消耗较大的问题，提供使用太阳能和传统动力电能互补作为电动自行车充电源的充电装置。同时为了实现可靠的充电，本发明实现太阳能与传统动力电电能的自动切换。本发明的技术方案光伏电动自行车充电器，该充电器包括开关电源模块、光伏电池组件、第一 MOS管及其驱动模块、蓄电池、电源芯片、控制芯片ATmegal6、第一电压检测模块、第二电压检测模块、BUCK电路及其驱动模块、第二 MOS管及其驱动模块。所述开关电源模块的输入端接市电220V交流电压；30V直流电压的正输出端接蓄电池的正极B+ ；30V直流电压的负输出端接第一 MOS管及其驱动模块中的第一 MOS管的源极；第一 MOS管及其驱动模块中的第一 MOS管的漏极接蓄电池的负极B-。开关电源模块12V直流电压的输出端接电源芯片的输入端。电源芯片的5V直流电压的输出端接控制芯片ATmegal6的VCC管脚。控制芯片ATmegal6的PB3管脚接BUCK电路及其驱动模块中的第三MOS管驱动芯片IR2110的HIN管脚。控制芯片ATmegal6的PD7管脚经第一电阻接第一 MOS管及其驱动模块中的第
一三极管的基极。控制芯片ATmegal6的PD4管脚接第二 MOS管及其驱动模块中第二 MOS管驱动芯片IR2110的HIN管脚。光伏电池组件的正输出端接BUCK电路及其驱动模块中的第三MOS管的漏极；光伏电池组件的负输出端接BUCK电路及其驱动模块中的二极管的阳极。BUCK电路及其驱动模块的正输出端接蓄电池的正极B+，负输出端接第二MOS管及其驱动模块中第二 MOS管的源极。第一电压检测模块正输入端连接蓄电池的正极B+和第一电压检测模块负输入端连接蓄电池的负极B-;第一电压检测模块正输出端连接控制芯片ATmegal6的PAO管脚；第一电压检测模块负输出端连接控制芯片ATmegal6的PAl管脚。第二电压检测模块正输入端连接光伏电池组件的正极PV+和第二电压检测模块负输入端连接光伏电池组件的负极PV-;第二电压检测模块正输出端连接控制芯片ATmegal6的PA3管脚；第二电压检测模块负输出端连接控制芯片ATmegal6的PA2管脚。通过第二电压检测模块来判断当前充电时刻为白天还是晚上，从而选择合适的充电源。通过第一电压检测模块来测得当前蓄电池的状态，从而实时地优化充电过程。本实用新型和已有技术相比所具有的有益效果本实用新型实现了一种光伏电动自行车充电器，利用了太阳能作为充电源，而且在晚上或光照不足的情况下，能自动切换到动力电充电状态。从而保证了可靠的充电。优 化了充电过程，延长了蓄电池的寿命。
图I为光伏电动自行车充电器的总体框图；图2为第一 MOS管及其驱动模块；图3为第二 MOS管及其驱动模块；图4为BUCK电路及其驱动模块；图5为第一电压检测模块；图6为第二电压检测模块。
具体实施方式
结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。光伏电动自行车充电器，如图I，该充电器包括开关电源模块Al、光伏电池组件A2、第一 MOS管及其驱动模块A3、蓄电池A4、电源芯片A5、控制芯片ATmegal6、第一电压检测模块A7、第二电压检测模块A8、BUCK电路及其驱动模块A9、第二 MOS管及其驱动模块A10。所述开关电源模块Al的输入端接市电220V交流电压；30V直流电压的正输出端接蓄电池的正极B+ ；30V直流电压的负输出端接第一 MOS管及其驱动模块中的第一 MOS管Tl的源极；第一 MOS管及其驱动模块中的第一 MOS管Tl的漏极接蓄电池的负极B-。开关电源模块Al的12V直流电压的输出端接电源芯片A5的输入端。电源芯片A5的5V直流电压的输出端接控制芯片ATmegal6的VCC管脚。 控制芯片ATmegal6的PB3管脚接BUCK电路及其驱动模块A9中的第三MOS管T6驱动芯片IR2110的HIN管脚。控制芯片ATmegal6的PD7管脚经第一电阻Rl接第一 MOS管及其驱动模块中的第一三极管T2的基极。控制芯片ATmegal6的PD4管脚接第二 MOS管及其驱动模块AlO中第二 MOS管T5驱动芯片IR2110的HIN管脚。光伏电池组件A2的正输出端接BUCK电路及其驱动模块A9中的第三MOS管T6的漏极；光伏电池组件A2的负输出端接BUCK电路及其驱动模块A9中的二极管D2的阳极。[0035]BUCK电路及其驱动模块A9的正输出端接蓄电池的正极B+，负输出端接第二 MOS管及其驱动模块(AlO)中第二 MOS管T5的源极。第一电压检测模块A7正输入端连接蓄电池的正极B+和第一电压检测模块A7负输入端连接蓄电池的负极B-;第一电压检测模块A7正输出端连接控制芯片ATmegal6的PAO管脚；第一电压检测模块A7负输出端连接控制芯片ATmegal6的PAl管脚。第二电压检测模块AS正输入端连接光伏电池组件的正极PV+和第二电压检测模块A8负输入端连接光伏电池组件的负极PV-;第二电压检测模块A8正输出端连接控制芯片ATmegal6的PA3管脚；第二电压检测模块A8负输出端连接控制芯片ATmegal6的PA2管脚。第一 MOS管及其驱动模块A3，如图2，构成该电路的器件包括第 一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一三极管T2、第二三极管T3、第三三极管T4、第一稳压二极管D1、第一 MOS管Tl。上述构成器件之间的连接第一电阻Rl的一端与所述控制芯片ATmegaie的PD7管脚连接，第一电阻Rl的另一端与第一三极管T2的基极相连。第一三极管T2的发射极接地，第一三极管T2的集电极与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端、第二三极管T3的基极、第三三极管T4的基极相连。第二电阻R2的另一端接12V，第二三极管T3的集电极接12V。第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端、第二三极管T3的发射极、第三三极管T4的发射极相连。第三三极管T4的集电极接地。第四电阻R4的另一端与第一 MOS管Tl的栅极、第一稳压管Dl的阴极相连。第一 MOS管Tl的漏极与蓄电池A5的负极连接，第一 MOS管Tl的源极接地。第一稳压管Dl的阳极接地。第二 MOS管及其驱动模块A10，如图3，构成该电路的器件包括第二 MOS管驱动芯片 IR2110B1、第二 MOS 管 T5。上述构成器件之间的连接第二 MOS管驱动芯片IR2110的VCC管脚接12V，第二 MOS管驱动芯片IR2110的VDD管脚接5V。第二 MOS管驱动芯片IR2110的HIN管脚接所述控制芯片ATmegal6的HM管脚。第二 MOS管驱动芯片IR2110的HO管脚接第二 MOS管T5的栅极。第二 MOS管驱动芯片IR2110的VS管脚接第二 MOS管T5的源极。第二 MOS管T5的漏极接蓄电池A4的B-端。BUCK电路及其驱动模块A9，如图4，构成该电路的器件包括第三MOS管驱动芯片IR2110、第三MOS管T6、二极管D2、电感LI、第一电容Cl ；上述构成器件之间的连接第三MOS管驱动芯片IR2110的VCC管脚接12V，第三MOS管驱动芯片IR2110的VDD管脚接5V ;第三MOS管驱动芯片IR2110的HIN管脚接所述控制芯片ATMegal6的PB3管脚，第三MOS管驱动芯片IR2110的HO管脚接第三MOS管T6的栅极，第三MOS管驱动芯片IR2110的VS管脚接第三MOS管T6的源极，第三MOS管T6的漏极接光伏电池组件A2的正极PV+ ;二极管D2的阴极和第三MOS管Tl的源极、电感LI的一端相连，二极管D2的阳极接光伏电池组件A2的负极PV-;电感LI的另一端与第一电容Cl的一端相连，同时与蓄电池A4的正极B+相连；第一电容Cl的另一端接光伏电池组件A2的负极PV-并与第二 MOS管T5的源极连接。[0047]第一电压检测模块，如图5，构成该电路的器件包括第二稳压管D3、第二电容C2、第五电阻R5、第六电阻R6。上述构成器件之间的连接蓄电池A4的正极B+与第五电阻R5的一端相连,第五电阻R5的另一端与所述控制芯片ATmegal6的PAO管脚、第二稳压管D3的一端、第二电容C2的一端、第六电阻R6的一端相连。蓄电池A4的负极B-与第六电阻R6的另一端、第二电容C2的另一端、第二稳压管D3的另一端相连，同时与所述控制芯片ATmegal6的PAl管脚相连。第二电压检测模块，如图6，构成该电路的器件包括第三稳压管D4、第三电容C3、第七电阻R7、第八电阻R8。上述构成器件之间的连接光伏电池组件A2的正极PV+与第七电阻R7的一端相连，第七电阻R7的另一端与所述控制芯片ATmegal6的PA3管脚、第三稳压管D4的一端、第三电容C3的一端、第八电阻R8的一端相连。光伏电池组件A2的负极PV-与第八电阻R8的另一端、第三电容C3的另一端、第三稳压管D4的另一端相连，同时与所述控制芯片ATmegaie的PA2管脚相连。原理说明整个系统由开关电源模块Al、光伏电池组件A2、第一MOS管及其驱动模块A3、蓄电池A4、电源芯片A5、控制芯片ATmegal6、第一电压检测模A7、第二电压检测模块A8、BUCK电路及其驱动模块A9、第二 MOS管及其驱动模块A10。其中蓄电池A4为电动自行车常用的额定电压24V的锂离子蓄电池。控制芯片A6实现对光伏电池组件A2和蓄电池A4的电压的检测。通过检测光伏电池组件A2的电压能判断当前充电时刻为白天还是晚上或者光照差，从而来选择合适的充电源。当为白天时，系统自动切换为使用太阳能转化的直流电充电；当为晚上或者光照差时，系统自动切换为使用动力电转换的直流电充电。光伏电池组件A2由两块单体光伏电池串联而成。BUCK电路及其驱动模块A9能实现稳定充电电压为30V的功能。第一 MOS管及其驱动模块A3和第二 MOS管及其驱动模块AlO能实现充电过程的通断调节。
权利要求1..光伏电动自行车充电器，其特征在于 该充电器包括开关电源模块(Al)、光伏电池组件(A2)、第一 MOS管及其驱动模块(A3)、蓄电池(A4)、电源芯片(A5)、控制芯片ATmegal6 (A6)、第一电压检测模块(A7)、第二电压检测模块(A8)、BUCK电路及其驱动模块(A9)、第二 MOS管及其驱动模块(AlO)； 所述开关电源模块(Al)的输入端接市电220V交流电；30V直流电压的正输出端接蓄电池的正极(B+) ；30V直流电压的负输出端接第一 MOS管及其驱动模块中的第一 MOS管(Tl)的源极；第一 MOS管及其驱动模块中的第一 MOS管(Tl)的漏极接蓄电池的负极(B-)；开关电源模块(Al) 12V直流电压的输出端接电源芯片(A5)的输入端； 电源芯片(A5)的5V直流电压的输出端接控制芯片ATmegal6 (A6)的VCC管脚； 控制芯片ATmegal6 (A6)的PB3管脚接BUCK电路及其驱动模块(A9)中的第三MOS管(T6)驱动芯片IR2110的HIN管脚； 控制芯片ATmegal6 (A6)的PD7管脚经第一电阻(Rl)接第一 MOS管及其驱动模块中的第一三极管(T2)的基极； 控制芯片ATmegal6 (A6)的PD4管脚接第二 MOS管及其驱动模块(AlO)中第二 MOS管(T5)驱动芯片IR2110的HIN管脚； 光伏电池组件(A2)的正输出端接BUCK电路及其驱动模块(A9)中的第三MOS管(T6)的漏极；光伏电池组件(A2)的负输出端接BUCK电路及其驱动模块(A9)中的二极管(D2)的阳极； BUCK电路及其驱动模块(A9 )的正输出端接蓄电池的正极(B+ )，负输出端接第二 MOS管及其驱动模块(AlO)中第二 MOS管(T5)的源极； 第一电压检测模块(A7)正输入端连接蓄电池的正极(B+)和第一电压检测模块(A7)负输入端连接蓄电池的负极(B-);第一电压检测模块(A7)正输出端连接控制芯片ATmegal6的PAO管脚；第一电压检测模块(A7)负输出端连接控制芯片ATmegal6的PAl管脚； 第二电压检测模块(AS)正输入端连接光伏电池组件的正极(PV+)和第二电压检测模块(A8)负输入端连接光伏电池组件的负极(PV-);第二电压检测模块(A8)正输出端连接控制芯片ATmegal6的PA3管脚；第二电压检测模块(A8)负输出端连接控制芯片ATmegal6的PA2管脚。
2.根据权利要求I所述的光伏电动自行车充电器，其特征在于 BUCK电路及其驱动模块(A9)，构成该电路的器件包括第三MOS管驱动芯片IR2110(B2)、第三MOS管(T6)、二极管(D2)、电感(LI)、第一电容(Cl)； 上述构成器件之间的连接 第三MOS管驱动芯片IR2110的VCC管脚接12V，第三MOS管驱动芯片IR2110的VDD管脚接5V，第三MOS管驱动芯片IR2110的HIN管脚接所述控制芯片ATmegal6的PB3管脚，第三MOS管驱动芯片IR2110的HO管脚接第三MOS管(T6)的栅极，第三MOS管驱动芯片IR2110的VS管脚接第三MOS管(T6)的源极，第三MOS管(T6)的漏极接光伏电池组件(A2)的正极(PV+) ;二极管(D2)的阴极和第三MOS管(T6)的源极、电感(LI)的一端相连，二极管(D2)的阳极接光伏电池组件(A2)的负极(PV-)，电感(LI)的另一端与第一电容(Cl)的一端相连，同时与蓄电池(A4)的正极(B+)相连；第一电容(Cl)的另一端接光伏电池组件(A2)的负极(PV-)并与第二 MOS管(T5)的源极连接。
专利摘要光伏电动自行车充电器，涉及一种电动自行车的充电器，尤其涉及一种光伏输入的电动自行车充电器，提供了使用太阳能和传统动力电电能互补作为电动自行车充电源的充电器。这就大大减少了对传统动力电电能的消耗。该充电器包括开关电源模块(A1)、光伏电池组件(A2)、第一MOS管及其驱动模块(A3)、蓄电池(A4)、电源芯片(A5)、控制芯片ATmega16(A6)、第一电压检测模块(A7)、第二电压检测模块(A8)、BUCK电路及其驱动模块(A9)、第二MOS管及其驱动模块(A10)；控制芯片ATmega16(A6)实现对光伏电池组件(A2)和蓄电池(A4)的电压检测、稳定充电电压和充电过程的控制。
文档编号H02J7/35GK202602340SQ20122028812
公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月19日 优先权日2012年6月19日
发明者不公告发明人 申请人:德信泰和(北京)科技股份有限公司