一种电动车智能充电器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及充电器领域，具体是一种电动车的充电器。
【背景技术】
[0002]新兴的交通工具电动车，以其节能，无尾气排放，无噪声的优点受到人们的青睐。而铅酸蓄电池是电动车的核心部件之一，从新闻里经常可看到电动车因电池充电过冲导致火灾而造成损失。通过调查，铅酸电池失效，电池鼓包，使用寿命变短，有70%以上的原因系充电过冲的原因引起，业界广为流传的一句话是:电池不是用坏的而是充坏。
[0003]现在比较通用的充电方式为三阶段充电方式，根据三阶段充电方式理论，不仅可以使充电效率大大上升，缩短充电时间，还可以维护电池，不致容易损坏。三阶段式充电模式包含:恒定大电流充电、恒定电压充电、降压浮冲。
[0004]恒定电流充电即用一个大电流进行高速率充电。这样就可以快速的恢复电池电能，在恒流充电结束后往往能恢复电池85%的电能。这时候电流通常可达到并且稳定在2A左右，因此可称作恒流充电，也是快充阶段。恒压充电是个慢充的过程。因为经过恒流充电后，电池储能只恢复了 85%左右，此时应接着补足充电。这时候电池电压持续升高，而充电器输出电压应保持稳定，以此来减小充电器与电池间的电势差，达到降低电流补足充电的目的，因此这个阶段称为恒压充电。在补足充电后期，电池基本饱和而充电时电流小到一定程度的时候，这时候以一个更小的电流进行充电直至充电结束。
[0005]传统的充电器通常在反馈部分采用电流反馈环与电压反馈环通过运放进行比较反馈输出控制光耦，作为电源芯片控制电路的电压环输入信号，构成一个完整的反馈回路。传统充电器的电压环反馈是由输出电压经分压后与稳压源进行比较后输出反馈信号，属于硬件控制方式，具有一定的局限性。且其缺乏自主断电功能，长时间充电将会损坏电池，甚至导致一些安全事故。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的是提供一种电动车智能充电器，其可对铅酸电池充电过程进行精确控制，避免电动车因不良充电引起的安全隐患。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0008]—种电动车智能充电器，包括充电主电路、嵌入式控制电路、电源管理芯片、电压采样电路、电流采样电路和继电器控制电路；
[0009]充电主电路包括依次连接的整流滤波电路、开关管、变压器和直流输出电路，整流滤波电路的输入端连接市电，直流输出电路的输出端连接电池；
[0010]电压采样电路和电流采样电路的输入端分别连接直流输出电路的输出端；
[0011 ] 嵌入式控制电路包括主控芯片、D/A转换模块和A/D转换模块，主控芯片内置有PI控制器，电压采样电路和电流采样电路的输出端均连接至A/D转换模块的输入端，A/D转换模块的输出端连接至主控芯片的PI控制器的输入端，主控芯片的输出端连接至D/A转换模块的输入端；
[0012]电源管理芯片的供电端连接变压器的供电输出端，电源管理芯片的反馈输入端连接D/A转换模块的输出端，电源管理芯片的推挽输出端连接至开关管的控制端；
[0013]继电器控制电路连接于市电与整流滤波电路之间用以接入或断开市电，嵌入式控制电路的主控芯片的一输出端连接至继电器控制电路的控制端。
[0014]上述嵌入式控制电路的主控芯片采用STM32F103。
[0015]采用上述方案后，本实用新型的一种电动车智能充电器，采用三段式充电方式，同时采用嵌入式控制电路作为整个充电器的控制端，通过嵌入式控制电路对充电过程进行精确控制，实现电动车铅酸电池参数检测、充电、断电、亏电补偿以及电池异常处理，相比于市面上的充电器性能与安全性更高。
[0016]进一步地，检测电池充满后可通过嵌入式控制电路控制继电器控制电路自动断开充电回路，防止因充电时间过长，导致电池鼓包、流水，避免电动车因不良充电引起的安全隐患。
[0017]进一步地，在主充电断电后，因用户长时间未使用车辆且未拔出充电器，系统通过电压采样电路和电流采样电路在嵌入式系统的控制下能够周期检测电池电压，当电池电压下降到一定值时进行补电，保证车辆的使用以及保证电池不会因长时间不用亏电过多而损坏。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的电路原理框图；
[0019]图2为本实用新型中充电主电路及电源管理芯片的电路原理图；
[0020]图3为本实用新型中电压采样电路的电路原理图；
[0021]图4为本实用新型中电流采样电路的电路原理图；
[0022]图5为本实用新型中嵌入式控制电路的电路原理图；
[0023]图6为实施例中恒定大电流阶段电源管理芯片的输出波形图；
[0024]图7为实施例中恒定电压充电阶段输出电流为1.5A时电源管理芯片的输出波形图；
[0025]图8为实施例中恒定电压充电阶段输出电流为1A时电源管理芯片的输出波形图；
[0026]图9为实施例中浮充阶段电源管理芯片的输出波形图；
[0027]图10为实施例中充电过程中电池的电压、电流曲线图。
【具体实施方式】
[0028]本实用新型的一种电动车智能充电器，如图1所示，包括充电主电路、嵌入式控制电路、电源管理芯片、电压采样电路、电流采样电路和继电器控制电路；
[0029]充电主电路包括依次连接的整流滤波电路、开关管、变压器和直流输出电路，整流滤波电路的输入端连接市电，直流输出电路的输出端连接电池；
[0030]电压采样电路和电流采样电路的输入端分别连接直流输出电路的输出端；
[0031 ] 嵌入式控制电路包括主控芯片(STM32F103)、D/A转换模块和A/D转换模块，主控芯片内置有PI控制器，电压采样电路和电流采样电路的输出端均连接至A/D转换模块的输入端，A/D转换模块的输出端连接至主控芯片的PI控制器的输入端，主控芯片的输出端连接至D/A转换模块的输入端，主控芯片的另一输出端连接有IXD显示屏；
[0032]电源管理芯片的供电端连接变压器的供电输出端，电源管理芯片的反馈输入端连接D/A转换模块的输出端，电源管理芯片的推挽输出端连接至开关管的控制端；
[0033]继电器控制电路连接于市电与整流滤波电路之间用以接入或断开市电，嵌入式控制电路的主控芯片的一输出端连接至继电器控制电路的控制端。
[0034]下面以具体的实施例对本实用新型进行详细的说明。
[0035]充电主电路如图2所示，单相220V/50HZ的市电经由电容C14、C11、电感T2组成的双向低通滤波器滤波后，再经整流桥堆D2整流后得到310V的直流电，此直流电经高频变压器T1、功率开关管Q1和高频整流二极管D1对电池进行充电。高频变压器T1有3个副边L2、L3和L4，此三个副边对应三个输出。该充电主电路为单端反激式开关电源。
[0036]功率开关管Q1的导通时间是由电源管理芯片U2输出的占空比所决定的，因此通过改变电源管理芯片U2输出占空比即可调节整个充电系统的输出电压与电流。充电器的直流输出控制，三段式充电过程的转换主要是由电源管理芯片U2控制来完成。
[0037]如图2所示，电源控制芯片U2的1脚是其误差放大器的输出端口，为了达到提高误差放大器的频率特性以及增益的目的，在1脚与2脚之间接上电阻R9与电容C10 ;电源控制芯片U2的2脚是其反馈电压的输入端，输入的反馈电压与2.5V这个基准电压进行比较，会形成一个误差电压，通过这个误差可以改变输出的脉冲宽度；电源控制芯片U2的3脚为其电流检测输入端，当检测电压大于IV时，缩小脉冲宽度，使电源处于间歇工作状态；电源控制芯片U2的4脚为其定时端；电源控制芯片U2的5脚接地；电源控制芯片U2的6脚为其推挽输出端，输出驱动信号；电源控制芯片U2的7脚是供电端；电源控制芯片U2的8脚为基准电压输出端。变压器的副边L2的输出经整流滤波后与电源控制芯片U2的7脚相连，作为供电端给电源控制芯片U2供电。电源控制芯片U2的8脚与4脚间连接有电阻R16，电容C15连接于电源控制芯片U2的4脚与地之间。电阻R16与电容C15确定了电源控制芯片U2的内部振荡频率，也决定了电源控制芯片U2输出的PWM信号频率。当电阻R16的阻值为15父1030，电容(:15的容值为33X10呷时，PWM信号频率为:
[0038]f = 1.72/(RT.CT) = 1.72/(15X 103X33X 10 10) = 34.7KHz。
[0039]光电耦合器IC1输出反馈经电阻R13与电源控制芯片U2的2脚相连，为电池电压反馈信号。这个反馈信号与电源控制芯片U2的误差放大器的同向端输入2.5V基准电压比较，经误差放大器输出一个误差放大信号，这样就构成一个电压闭环控制。电阻R19为限流端电流采样电阻，经电阻R23连接至电源控制芯片U2的3脚(电流检测输入端)。当输出改变时，采样电阻R19的电流随之变