專利名稱：一種具有串充、分充功能的電動自行車充電器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及到一種充電器技術(shù)，特別涉及一種具有串充、分充兩用 功能的電動自行車充電器。
背景技術(shù)：
電動自行車蓄電池組大多由3塊(36V)或四塊(48V)閥控密封式鉛酸蓄 電池串聯(lián)組成，目前均采用兩線制的整體蓄電池組串聯(lián)充電模式。這種串充 方式存在諸多弊病(l)要求蓄電池組的每塊個體電池特性要高度一致，這 種過于嚴格的配對增加了企業(yè)的成本；(2)特性一致的蓄電池組，到中后期 因特性離散而不一致時，不能區(qū)別對待、重點分開；(3)當蓄電池組存在差 異過大的"落后"電池時，極易出現(xiàn)過充過放電現(xiàn)象，這種惡性循環(huán)，使整 個蓄電池組的壽命全面縮短，給用戶造成經(jīng)濟損失。所以說，串聯(lián)蓄電池組 的均衡性充電是一個世界性技術(shù)難題。
如果能對串聯(lián)蓄電池組的每塊個體電池實行獨立充電，即實行分充制， 則是解決串聯(lián)蓄電池組均衡性充電的最佳途徑，可以克服串聯(lián)充電的上述缺 陷。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型解決的技術(shù)問題是提出了一種對串聯(lián)鉛酸蓄電池組既可對整 體蓄電池組實行串聯(lián)充電，又可對每塊個體電池實行獨立分充兩用功能充電 器。當實行分充時，可根據(jù)每塊個體電池的現(xiàn)狀，分別情況、區(qū)別對待，各 自的充電電流、電壓能自動調(diào)整，使每塊電池都能充滿，且不會出現(xiàn)過充與欠充電現(xiàn)象，較好地解決了串聯(lián)蓄電池組均衡性充電這一技術(shù)難題。
本實用新型采用的技術(shù)方案如下 一種具有串充、分充功能的電動自行 車充電器，包括整流濾波器、高壓開關、恒流恒壓充電控制器的基本電路，
其特征在于它還包括主要由高頻變壓器T次級繞制完全相同的N路12V繞組 (36V時N二3; 48V時N二4)，經(jīng)整流、濾波及隔離二極管，組成N路12V主 整流電源，用N+1條輸出線與串聯(lián)蓄電池組的相關電極相連接；由N個電流 互感器經(jīng)整流、濾波，構(gòu)成N路充電電流采樣電路；N路充電采樣電壓信號 經(jīng)電壓最大值選擇電路，選出信號最強者，作為基本電路中的恒流恒壓充電 控制器的唯一控制信號，共同去完成恒流、恒壓、涓流三個階段的充電任務。
作為本實用新型的一種特例，當^4時，所述高頻變壓器T的次級由繞 制完全相同的四個12V繞組NA、 Nb、 Nc、 N。構(gòu)成，分別經(jīng)整流二極管D7、 Dw、 D13、 D16，濾波電容C9、 C13、 C15、 d7及隔離二極管Ds、 Du、 D14、 D17，各電源的頭、 尾相串聯(lián)，共同構(gòu)成相互串聯(lián)的四路12V主整流電源。
作為本實用新型的一種特例，當^4時，用Ni、 Ns兩根輸出線與串聯(lián)蓄 電池組相連，則具有串充功能；用Ni、 N2、N3、N4、Ns五根輸出線與串聯(lián)蓄電池 組的相關電極相連接，則充電器具有分充功能。
作為本實用新型的一種特例，當^4時,所述充龜電流采樣電路主要由 電流互感器A、 B、 C、 D分別經(jīng)整流二極管D9、 D12、 D15、 D18，濾波電容d。、 C14、 C16、 Cw及負載電阻Rn、 R仏R仏RM構(gòu)成。
作為本實用新型的一種特例，當^4時，所述電壓最大值選擇電路由電 流采樣的四路電壓信號經(jīng)電阻R15、 R17、 R19、 Rm與放大器Ah、 Ah、 Ah、 Ah的 同相輸入端相連，四個放大器的輸出端接入電阻Rw、 Ris、R2。、R22并分別與隔 離二極管D19、 D2。、 D21、 D22的正極相連，其負極連在一起并對地接入電容Cw及 電阻R23，其輸出電壓V。一路反饋到各放大器的反相輸入端，另一路輸送到 基本電路的恒流恒壓充電控制器的Ah同相輸入端及A2-2的反相輸入端。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下效果(l)本實用新型設計了具有 串充、分充兩用功能的簡捷電路結(jié)構(gòu)。實行分充時，可根據(jù)每塊蓄電池的現(xiàn) 狀，自動調(diào)節(jié)充電電壓與電流，每塊電池進入恒流、恒壓、涓流的三個階段， 在時間上有先后，充電電流、電壓強弱亦各不相同，充電終了，整體蓄電池 組能達到均衡性充電，從而延長了蓄電池組的使用壽命。曾多次做過這樣的 試驗將串聯(lián)的四節(jié)電池先充滿電，將其中的兩節(jié)放電至終止電壓，再對蓄 電池組進行8—10h分充，最終每節(jié)電池都被充滿電，且未出現(xiàn)過充與欠充
現(xiàn)象。(2)本實用新型輸出多達N路12V電源，但電路的原邊及恒流恒壓充
電控制系統(tǒng)只有一套，這種簡捷的電路結(jié)構(gòu)降低了成本，且各項技術(shù)指標均 能滿足行業(yè)管理的要求，本實用新型具有很高的性價比，極具推廣價值。


圖1為實用新型的電原理框圖2為本實用新型組成元器件與基本電路的連接示意圖(48V充電器)。
具體實施方式

本實用新型是以專用芯片UC3842驅(qū)動場效應管的單激式開關電源配合 四運算放大器LM324三段式充電器作為基本電路，主要包括整流濾波器、高 壓開關、恒流恒壓充電控制器等子電路，在此基礎上，增設了具有串充、分 充功能的電路結(jié)構(gòu)(圖l、圖2虛線框起部分)，高頻變壓器T的次級由繞 制完全相同的四路12V線圈Na N。枸成、結(jié)構(gòu)基本相同的四路主整流電路與 四路充電電流采樣電路、電壓最大值選擇電路等子電路組成。(當電壓為36V 時，！^3;當電壓為48V時，N二4)下面以圖2 (N=4時)所示的充電器加以敘 述高頻變壓器次級線圈由繞制完全一樣的四個12V線圈NA N。構(gòu)成，經(jīng)整 流、濾波及隔離二極管，構(gòu)成四組12V獨立充電電源，將其頭尾相連，用根輸出線與串聯(lián)蓄電池組的相應電極相連接，則具有分充功能；若只用Ni、 Ns兩根線與蓄電池組相連，則具有串充功能，與普通充電器無異。現(xiàn)有充電 器一般采用一只電阻作為充電電流采樣電路，而本實用新型48V充電器有四 路充電電流，且四路電源又是相串聯(lián)的，無法用電阻這種簡單的電流采樣方 式。本實用新型采用四只結(jié)構(gòu)完全相同的電流互感器分別經(jīng)整流、濾波及負 載電阻，將四路充電電流轉(zhuǎn)換成電壓信號，解決了四組串聯(lián)充電電源充電電 流采樣這一技術(shù)難題。由于變壓器的原邊及恒流恒壓充電控制器共用 一套， 而充電電流卻有四組，選擇哪路充電電流信號作為控制信號，這是本實用新 型成敗的關鍵。基于容量最大、虧電最多的電池需要優(yōu)先充入更多的電能， 只有把它充滿了 ，整個電池組才能被充滿。因此設立了電壓最大值選擇電路， 負責從四路充電電流采樣電路中，挑選出虧電最多即電流最大的一路作為恒 流恒壓充電控制器的唯一控制信號。經(jīng)歷恒流、恒壓、涓流這三個充電過程， 本實用新型以分充方式充電時，則以虧電最多、電流最大的個體電池最后經(jīng) 歷這一充電過程，其余電池則已提前進入，這種分餐制的分充模式，能使串 聯(lián)蓄電池組獲得均衡性充電。
現(xiàn)以A路加以敘述，其他B、 C、 D路連接關系上與A路相同T的次級 繞組NA的線頭作為次級電路的地線，由輸出線Ni與蓄電池A的負極相連， 線尾經(jīng)電流互感器A與整流二極管D7、濾波電容C9及隔離二極管Ds共同構(gòu) 成A路12V主整流電源，D8的負極與B路電源的負極相連，經(jīng)輸出線N2與蓄 電池A的正極、蓄電池B的負極相連，負責蓄電池A的充電任務。淺圈Na 的線尾處增設有環(huán)形電流互感器A，匝數(shù)比為1:50左右，互感器與整流二 極管D9的正極相連，負極與濾波電容d。及負載電阻Rn相連，共同構(gòu)成對蓄 電池A的充電電流采樣電路，將電流信號線性地轉(zhuǎn)成電壓信號，此電壓信號 與其余三路信號經(jīng)電阻!U ^與電壓最大值選擇電路的放大器(IC2LM324) 的四個同相輸入端相連，四個放大器的輸出分別接有負載電阻Rw R22并與隔離二極管Dw D22的正極相連，四個二極管的負極連在一起，對地接入電
容U及電阻R23,該電路的輸出V。一路反饋到四個放大器的反相輸入端，一 路去恒流恒壓充電控制器。該電路每個放大器均屬于電壓跟隨器，由于在其 輸出端接入隔離二極管，使該電路具有電壓最大值選擇功能。假設四路信號
a路最強，即Va〉Vb、 Vc、 Vd， Va經(jīng)由放大器Ah及019等構(gòu)成的電壓跟隨器， 其輸出V。^Va，即各放大器的反相輸入端電壓約等于Va，此電壓高于其余 三個放大器的同相輸入端電壓，故其余三個放大器為低電平(約為0V)輸 出，二極管D2。 D22均截止，四路信號Va Vd，只有最大者Va被該電路選 中并送入基本電路的恒流恒壓充電控制器中，從而使虧電最多的電池優(yōu)先獲 得更多的電能。在充電過程中，虧電最多，充電電流最大的電池不是一成不 變的，而是依據(jù)每塊電池的現(xiàn)狀，自動進行選擇。這種四路12V電源既能對 4節(jié)電池進行獨立充電又相互關聯(lián)的分充制，克服了串聯(lián)充電均衡性差的弊 病。
這里需要聲明的是以上所述是本實用新型的一個特例，而并非用來限定 本實用新型的保護范圍，在上述所述結(jié)構(gòu)的基礎上所做的等同變化均屬于本 實用新型所保護的范圍。
權(quán)利要求1、一種具有串充、分充功能的電動自行車充電器，包括整流濾波器、高壓開關、恒流恒壓充電控制器的基本電路，其特征在于它還包括主要由高頻變壓器T次級繞制完全相同的N路12V繞組(36V時N＝3；48V時N＝4)，經(jīng)整流、濾波及隔離二極管，組成N路12V主整流電源，用N+1條輸出線與串聯(lián)蓄電池組的相關電極相連接；由N個電流互感器經(jīng)整流、濾波，構(gòu)成N路充電電流采樣電路；N路充電采樣電壓信號經(jīng)電壓最大值選擇電路，選出信號最強者，作為基本電路中的恒流恒壓充電控制器的唯一控制信號，共同去完成恒流、恒壓、涓流三個階段的充電任務。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的具有串充、分充功能的電動自行車充電器，其特 征在于當N為4時，高頻變壓器T的次級由繞制完全相同的四個12V繞組 Na N。枸成，分別經(jīng)整流二極管D7、 D1()、 D13、 D16，濾波電容C9、 C13、 C15、 C17 及隔離二極管D8、 Du、 D14、 D17，各電源的頭、尾相串聯(lián)，共同構(gòu)成相互串聯(lián) 的四路12V主整流電源。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的具有串充、分充功能的電動自行車充電器，其特 征在于當N為4時，用化、Ns兩根輸出線與串聯(lián)蓄電池組相連，則具有串充 功能；用K N5五根輸出線與串聯(lián)蓄電池組的相關電極相連接，則充電器具有 分充功能。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的具有串充、分充功能的電動自行車充電器，其特 征在于當N為4時，所述充電電流采樣電路主要由電流互感器A、 B、 C、 D 分別經(jīng)整流二極管D9、 D12、 D15、 D18，濾波電容d。、 C14、 C16、 U及負載電阻Ru、 R12、 R13、 R"構(gòu)成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的具有串充、分充功能的電動自行車充電器，其特 征在于當N為4時，所述電壓最大值選擇電路由電流采樣的四路電壓信號經(jīng)電阻&5、 R17、 R19、 Rn與放大器A卜i、 Ah、 Ah、 A卜4的同相輸入端相連，四 個放大器的輸出端接入電阻Rw、 R18、 R2。、 R22并分別與隔離二極管D^、 D2。、 D21、 D22的正極相連，其負極連在一起并對地接入電容C^及電阻R23，其輸出電壓 V。一路反饋到各放大器的反相輸入端，另一路輸送到基本電路的恒流恒壓充電 控制器的Ah同相輸入端及A2-2的反相輸入端。
專利摘要一種具有串充、分充功能的電動自行車充電器，包括整流濾波器、高壓開關、恒流恒壓充電控制器的基本電路，其特征在于它還包括主要由高頻變壓器T次級繞制完全相同的N路12V繞組(36V時N＝3；48V時N＝4)，經(jīng)整流、濾波及隔離二極管，組成N路12V主整流電源，用N+1條輸出線與串聯(lián)蓄電池組的相關電極相連接；由N個電流互感器經(jīng)整流、濾波，構(gòu)成N路充電電流采樣電路；N路充電采樣電壓信號經(jīng)電壓最大值選擇電路，選出信號最強者，作為基本電路中的恒流恒壓充電控制器的唯一控制信號，共同去完成恒流、恒壓、涓流三個階段的充電任務。本實用新型電路結(jié)構(gòu)簡捷，性能穩(wěn)定可靠，價格較低，消費者易于接受，有利于該充電器的推廣應用。
文檔編號H02J7/04GK201383695SQ20092003690
公開日2010年1月13日 申請日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者張垂華, 波 榮, 越 路 申請人:張垂華;榮 波;路 越