专利名称：一种电动车蓄电池充电保护器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电动车蓄电池充电保护装置，特别是一种具有自动温度补 偿的电动车蓄电池充电保护器装置。
背景技术：
电动车因使用方便、费用低廉、安全环保，很快得到迅速普及。电动车目前大 部分采用阀控式免维护铅酸蓄电池组(2只以上蓄电池串连使用)作为动力，当电 池放电到截止电压后通过充电器充电后循环使用，使用普通充电器充电，如果充电 电压太低，电池充不满电，电池会因极板硫酸盐化而导致失效；如果充电电压太高， 充电电流过大时不仅使电解液中的水被电解成氢气和氧气，而氲气不能还原成水， 所以蓄电池又会因失水或因为充电温度过高而永久失效报废，因此，充电器的好坏 直接影响电动车蓄电池的使用寿命。由于电动车蓄电池的特性电压具有温度每升高 rC，单格电池电压将下降4mV,也就是说铅酸电池的电压具有负温度系数，其值为 -4mV〃C。由于我国目前大多数电动车配用的充电器，都是普通充电器，这类充电 器，由于制造技术相对落后或受到成本制约，决定了它不能根据环境和蓄电池的温 度变化最有效地监管充电过程，那么也就避免不了会给电动车蓄电池的使用寿命带 来一定的损害，这就是目前电动车蓄电池的使用寿命为什么会缩短的根本原因所在。实用新型内容针对上述问题，本实用新型在于提供一种电动车蓄电池充电保护器，可以解决 现有普通充电器不能有效地在不同温度环境控制最佳充电参数，延长电动车蓄电池 的使用寿命。本实用新型所采用的技术方案是一种电动车蓄电池充电保护器，包括铝壳(O)、电源输入接口 (1)、电源输出 接口 (8)和温度传感器(7),其特征在于还有铝壳外部的电源输入接口 (1)、电 源输出接口 ( 8 )和温度传感器(7 )与铝壳(0 )内部的线路板连接，线路板由MCU (4 )、电源稳压电路(3 )、充电控制电路(2 )、电压检测电路(5 )、电流检测电路 (6)等电路组成，MCU (4)通过温度传感器(7)检测采集充电时的环境和电动 车蓄电池(9)温升，设定充电参数，并根据电压检测和电流检测采集的数据进行实 时调整充电参数。本实用新型的目的还可以通过以下措施来达到温度传感器(7 )紧贴在蓄电池 (9)的外壳上，用于检测开始充电时的环境温度和检测充电过程中的蓄电池(9)温升，当蓄电池(9)温升超过设置的上限时，MCU (4)实时控制减小充电电流， 避免蓄电池(9)温升过高而损坏。本实用新型相比现有技术具有如下优点通过实时检测蓄电池组的充电电压、 充电电流和温度变化，并实时控制充电的最佳参数，确保蓄电池组不会过充、欠充 或温度过高外壳变形问题，延长蓄电池组使用寿命，延长蓄电池组的报废周期，不 仅为用户节省费用，而且还具有环保效果。
图1是本实用新型方框图图2是本实用新型的原理图图3是本实用新型的外观图图4是本实用新型的实施例示意图具体实施方式
以下结合附图(实施例)对本实用新型进行更详细的描述。如图1所示，外接充电器通过输入接口 ( 1 ), 一路通过稳压电路(3 )给微处理 器MCU ( 4 )提供5V工作电源，使MCU ( 4 )进入工作状态，另 一路送到充电控制电 路(2 )。电压检测电路(5 )对充电电压不断进行检测，并将数据送给MCU ( 4 ),电 流检测电路(6)对充电的电流不断进行检测，并将数据送给MCU ( 4 )，温度传感器 (7 )在通电后的前10s时间，负责采集环境温度，10s时间后开始检测蓄电池的温 度变化数据，并不断进行检测，将数据传送给MCU (4)。 MCU (4)对检测到的电压 数据、电流数据和温度数据进行A/D转换，选择软件预置的最佳充电参数，并实时 调整充电控制电路(2),使输送到输出接口 (8)的电压和充电电流达到最佳参数。如图2所示，直流输入电压经电容(Cl)滤波， 一路经稳压集成电路(IC1 )稳 压得到5V电源供给MCU (IC2)，另一路与充电控制场效应管(Ql)的漏极(D)连 接；续流二极管(Dl)和储能电感(Ll)与充电控制场效应管(Ql)的源极(S )连 接，电压检测电阻(R5)、 (R6)分压后的电压传送到MCU (IC2)的(6)脚；电流 检测电阻(R7)串接与蓄电池组的负极(-)和地之间，充电时电流检测电阻(R7) 检测到的参数传送给MCU ( IC2 )的(5 )脚；温度传感器(R4)、电阻(R3 )分压作 为温度参数传送给MCU ( IC2 )的(7 )脚；MCU ( IC2 )对采集到的数据进行运算后， 将通过斩波输出引脚(1),通过电阻(R2)驱动三极管(Q2)由电阻(M)到达充 电控制场效应管(Ql)的栅极(G),实时控制输出电压。隔离二极管(D2)用于防止电池组的电压方向流入充电控制场效应管(Ql)的源极(S),起到保护的作用。如图3所示，本实用新型由铝壳(1)、输入接口及引线(2)、温度传感器及引 线(3)、输出接口及引线(4)组成。如图4所示，虚线框内是电动自行车(00)的主要电气部件，本实用新型蓄电 池充电保护器(0)就串接在电动自行车(00)外部的恒压输出电源(10)和电动自 行车(00)内部的蓄电池组(9)之间，实用新型蓄电池充电保护器(0)的温度传 感器(7)与蓄电池组(9)中的任何一只蓄电池外壳紧贴，用于采集蓄电池在充电 过程中的温度变化和充电前10s时间内的环境温度。蓄电池组(9 )和控制器(01) 连接，控制器(01)和电机(02 )连接。以下结合图1进一步说明实施例的控制过程。1) 环境温度检测与充电电压控制在微处理器MCU (4)内部预先已经写入一 个在环境温度为25。C时，满足蓄电池最佳充电参数(VCz),实际工作时，当外接充 电器与输入接口 ( 1)连接后，稳压电路(3 )给微处理器MCU ( 4 )提供5V工作电 源，使MCU ( 4 )进入工作状态，复位结束后MCU ( 4 )开始釆集(7 )脚的参数进行 暂存并记为VI,之后隔5秒钟采集一次数据(记为V2 )，隔5秒钟再采集一次数据(记为V3 ),将0 ~ 10s时间内三次采集到的数据求和后再计算出平均值[记为VCp， VCp= (Vl+V2+V3) /3] 。 MCU ( 4 )将VCp和最佳充电参数(VCz )进行比较，如果VCz -VCP<0，则MCU (4)的斩波输出引脚(1)输出脉冲占空比加大，通过电阻(R2) 驱动三极管(Q2)由电阻(Rl)到达充电控制场效应管(Ql)的栅极(G)，使输出 电压降低；如果VCz - VCp>0,则MCU ( 4 )的斩波输出引脚(1)输出脉冲占空比减 小，通过电阻(R2 )驱动三极管 <邻〗由电阻(Rl)到达充电控制场效应管 ( Ql ) 的栅极(G )，使输出电压升高；如果VCz - VCp=0,则MCU ( 4 )的斩波输出引脚(1) 输出脉冲占空比保持正常状态，通过电阻(R2)驱动三极管(Q2)由电阻(Rl)到 达充电控制场效应管(Ql)的栅极(G),使输出电压为预置的标准电压输出，通过 以上环境温度采集和充电参数控制，使输出电压满足蓄电池-4mV/。C的特性电压， 避免因为环境温度过高造成蓄电池过充，也不会因为环境温度过低造成蓄电池欠充。2) 蓄电池温度变化检测与充电电压控制微处理器MCU (4)在采集环境温度 并调整到最佳充电参数后，开始采集蓄电池外壳的温度变化并控制充电电压，避免 因为蓄电池温度过高造成蓄电池损坏甚至报废。过程是完成上一步的环境温度检 测与充电电压控制间隔30s后，微处理器MCU ( 4 )将(7 )脚的参数进行暂存并记为Vxl,之后隔5秒钟再采集一次数据(记为Vx2 ),再隔5秒钟采集一次数据(记 为Vx3 ),三次采集到的数据求和后再计算出平均值[记为VCxl ， VCxl=(Vxl+Vx2+Vx3)/3],并不断与第一次采集的数据VCp进行比较，如果VCxl -VCp>0,则MCU ( 4 )的斩波输出引脚(1 )输出脉沖占空比加大，通过电阻(R2 )驱 动三极管(Q2)由电阻(Rl)到达充电控制场效应管(Ql)的栅极(G)，使输出电 压降低；由于蓄电池在充电过程中，只会出现温度升高现象，所以不会出现VCx1-VCp〈0或VCxl - VCp=0。3) 充电电流检测与充电电压控制蓄电池在充电过程中，需要严格控制其最大 充电电流，为此在MCU(4)内部预先设置了最佳的充电电流参数(Io)。本实用新型 的充电电流控制过程是充电电流通过电阻(R7)出现电压降，该电压降被MCU ( 4 ) 的(5 )脚采集作为充电电流参数并暂记为II,间隔ls后采集的数据暂记为12,再 间隔ls后采集的数据暂记为13,将三次采集的数据求和后再平均值[记为Ix, Ix=(Il+I2+I3)/3]。 如果Ix-Io>0则MCU (4)的斩波输出引脚(1)输出脉冲占 空比加大，通过电阻(R2)驱动三极管(Q2)由电阻(Rl)到达充电控制场效应管(Ql)的栅极(G ),使输出电压降低；如果Ix - Io<0，则MCU ( 4 )的斩波输出引脚 (1 )输出脉冲占空比减小，通过电阻(R2)驱动三极管(Q2)由电阻(Rl)到达充 电控制场效应管(Ql)的栅极(G),使输出电压升高；如果Ix-Io=0，则MCU (4) 的斩波输出引脚(1 )输出脉冲占空比保持正常状态，通过电阻(R2 )驱动三极管(Q2 ) 由电阻(Rl)到达充电控制场效应管(Ql)的栅极(G),使输出电压为预置的标准 电压输出，避免充电电流过大造成充电过程中电解液失水严重或蓄电池温度过高损 坏、 ' ….4) 输出电压检测与充电控制蓄电池在充满电时，其最高端电压是有规定的， 超出该参数会造成蓄电池损坏，达不到该参数会造成蓄电池欠充，为此在MCU(4) 内部预先设置了蓄电池组的最高端电压参数(Vmax )。本实用新型的充电电压控制过 程是充电电压通过电阻(R5)和电阻(R6)分压，该电压被MCU (4)的(6)脚 采集并暂记为VI，间隔ls后采集的数据暂记为V2,再间隔ls后采集的数据暂记为 V3,将三次采集的数据求和后再平均值[记为Vx， Vx=(Vl+V2+V3)/3]。如果Vx-Vmax<0，则MCU (4)的斩波输出引脚(1)输出脉冲占空比减小，通过电阻(R2 ) 驱动三极管(Q2)由电阻(Rl)到达充电控制场效应管(Ql)的栅极(G),使输出 电压升高；如果Vx - Vmax = 0,则MCU ( 4 )的斩波输出引脚(1 )输出连续的低电 平，通过电阻(R2)、三极管(Q2)截止、充电控制场效应管(Ql)也截止，使输出电压为0V，整个充电过程结束。Vx-Vmax>0不存在。通过本实用新型可以确保蓄电池不会过充、欠充或温度过高外壳变形问题，延 长蓄电池使用寿命，延长蓄电池的报废周期，不仅为用户节省费用，而且还具有环 保效果，用户投资少，使用方便，效果好。
权利要求1. 一种蓄电池充电保护器，包括铝壳(0)、输入接口(1)、温度传感器(7)和输出接口(8)，其特征在于铝壳(0)内部还有MCU(4)、电源稳压电路(3)、充电控制电路(2)、电压检测电路(5)、电流检测电路(6)，MCU(4)通过温度传感器(7)采集充电时的环境温度及蓄电池温度变化，来控制充电参数，并根据电压检测和电流检测采集的数据进行实时调整充电参数。
2. 如权利要求1所述的蓄电池充电保护器，其特征在于温度传感器(7)通过 引线连接到铝壳(0)的外面，并与蓄电池组(9)中的任何一只蓄电池外壳 粘贴。
3. 如权利要求1所述的蓄电池充电保护器，其特征在于在MCU(4)内预先已经 写入一个在环境温度为25。C时，满足蓄电池的最佳充电参数(VCz),通过温 度传感器(7)采集环境温度并求平均值(VCp)，如果VCz-VCp<0，则MCU(4)的斩波输出引脚(1)输出脉冲占空比加大，通过电阻(R2)驱动三极 管(Q2 )由电阻(Rl)到达充电控制场效应管(Ql)的栅极(G )，使输出电 压降低；如果VCz - VCP>0,则MCU ( 4 )的斩波输出引脚(1)输出脉冲占空 比减小，通过电阻(R2)驱动三极管(Q2)由电阻(Rl)到达充电控制场效 应管(Ql )的栅极(G ),使输出电压升高；如果VCz - VCp=0，则MCU ( 4 )的 斩波输出引脚(1)输出脉冲占空比保持正常状态，通过电阻(R2 )驱动三极 管(Q2)由电阻(Rl)到达充电控制场效应管(Ql)的栅极(G),使输出电 压为预置的标准电压输出。
4. 如权利要求1所述的蓄电池充电保护器，其特征在于铝壳(0 )安装在电动 自行车(00)内部，输入接口 (1)和电动自行车外部的恒压充电器(10)连 接，输出接口 (8)和电动自行车(00)内部的蓄电池组(9)连接。
专利摘要一种电动车蓄电池充电保护器，由外接充电器通过输入接口(1)，一路通过稳压电路(3)给微处理器MCU(4)提供5V工作电源，使MCU(4)进入工作状态，另一路送到充电控制电路(2)。电压检测电路(5)对充电电压不断进行检测，并将数据送给MCU(4)，电流检测电路(6)对充电的电流不断进行检测，并将数据送给MCU(4)，温度传感器(7)在通电后的前10s时间，负责采集环境温度，10s时间后开始检测蓄电池的温度变化数据，并不断进行检测，将数据传送给MCU(4)。MCU(4)对检测到的电压数据、电流数据和温度数据进行A/D转换，选择软件预置的最佳充电参数，并实时调整充电控制电路(2)，使输送到输出接口(8)的电压和充电电流达到最佳参数。
文档编号H02H7/18GK201113410SQ200720147040
公开日2008年9月10日 申请日期2007年5月31日 优先权日2007年5月31日
发明者刘志洪 申请人:刘志洪