專利名稱：電動自行車快速充電站充電控制電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用于電動自行車快速充電站的充電控制電路。
背景技術：
電動自行車快速充電站是利用蓄電池快速脈沖充電技術對蓄電池進行間歇式快 速充電，能快速解決電動車行駛過程中電量不足而無法行駛的情況。 快速充電站往往在充電電源基礎上增加單片機功能，從而實現充電控制、投幣判 斷、計時、語音提示及顯示等功能。 —方面，目前使用的電動自行車電池由一組同樣的電池串聯構成蓄電池組，根據 串聯的電池節數的不同最常用的是36V(3節12V蓄電池串聯)和48V(四節12V蓄電池串 聯)兩種類型。與電動車配套的充電器要么是36V的充電器要么是48V的充電器。用36V 的充電器無法給48V電池組充電，而用48V的充電器給36V的電池組充電會造成電池過充， 嚴重損壞蓄電池。而快速充電站每個通道都必須能給36V和48V兩種電池組充電，又不能因 過充電而損壞電池。因此必須設計能自動適應36V、48V兩種電池組類型的專用的充電器。 目前不少充電站直接采用48V充電器給36V和48V電池組充電，只提供恒流充電而不考慮 恒壓充電，采用限制充電時間的方法來限制對36V電池組過充電。還有一些則在充電電源 上設置兩種恒壓電路參數來實現36V、48V兩種電池類型的限壓保護。
發明內容
為了克服已有電動自行車快速充電站的充電控制電路的不能有效防止電池過充、 可靠性差的不足，本發明提供一種直接采用48V充電器，但又能夠有效防止36V電池組過充 的電動自行車快速充電站充電控制電路。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是 —種電動自行車快速充電站充電控制電路，包括充電電源正極和充電電源負極， 包括充電繼電器和受控開關管，所述充電電源正極與所述充電繼電器的常開觸點串聯，所 述常開觸點連接被充電電池組正極端，所述充電繼電器的線圈通過受控三極管連接第一充 電控制端；所述受控開關管的控制極與第二充電控制端連接，所述充電電源負極與所述受 控開關管的電子開關串接，所述電子開關連接充電電池組負極端；所述充電電池組正極端 設有電壓傳感器，所述電壓傳感器、第一充電控制端和第二充電控制端均與單片機連接，所 述單片機包括 電壓采集模塊，用以實時采集所述電壓傳感器的信號，獲取當前電池組的電壓 值； 電池類型判別模塊，用以根據檢測到的電壓信號，判斷待充電電池組屬于36V或 48V類型，并設定各自的充電限壓值； 充電啟動模塊，用以向第一充電控制端、第二充電控制端分別發出接通指令，啟動 充電；
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電壓過充控制模塊，用于如果當前的電壓值超過所述充電限壓值時，向第二充電 控制端發送關斷指令，并延時預設時間段；當判斷電池組被用戶拔出后，向第一充電控制端 發送關斷指令，停止充電；當判斷電池組未被用戶拔出，時間到達預設時間段后，向第二充 電控制端發送接通指令。 進一步，所述單片機還包括電池拔出判斷模塊，用于檢測到電壓傳感器的電壓大
于60V，判定當前電池組從充電接口拔出。 再進一步，所述受控開關管為N型MOSFET管。 本發明的技術構思為在48V充電器基礎上，通過單片機的電壓采樣，簡單的控制 電路控制充電，就能夠實現對36V和48V兩種類型的電池組既實現快速充電，又能夠對電池 充電電壓上限進行控制，防止電池組過充。 本發明的特點是電路簡單、可靠，無須改變充電電源，只需增加少量元器件就能夠 實現36V、48V兩種電池類型的限壓充電，單片機程序控制流程簡單等特點。
本發明的有益效果主要表現在1、只需增加極少元器件，直接采用48V大電流充 電器作為快速充電站的充電電源；2能夠有效防止電池過充、可靠性強。
圖1是電動自行車快速充電站充電控制原理圖。
圖2是電動自行車快速充電站充電控制流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步描述。 參照圖1和圖2， 一種電動自行車快速充電站充電控制電路，包括充電電源正極和 充電電源負極，包括充電繼電器和受控開關管，所述充電電源正極與所述充電繼電器的常 開觸點串聯，所述常開觸點連接被充電電池組正極端，所述充電繼電器的線圈通過受控三 極管連接第一充電控制端；所述受控開關管的控制極與第二充電控制端連接，所述充電電 源負極與所述受控開關管的電子開關串接，所述電子開關連接充電電池組負極端；所述充 電電池組正極端設有電壓傳感器，所述電壓傳感器、第一充電控制端和第二充電控制端均 與單片機連接，所述單片機包括 電壓采集模塊，用以實時采集所述電壓傳感器的信號，獲取當前電池組的電壓 值； 電池類型判別模塊，用以根據檢測到的電壓信號，判斷待充電電池組屬于36V或 48V類型，并設定各自的充電限壓值； 充電啟動模塊，用以向第一充電控制端、第二充電控制端分別發出接通指令，啟動 充電； 電壓過充控制模塊，用于如果當前的電壓值超過所述充電限壓值時，向第二充電 控制端發送關斷指令，并延時預設時間段；當判斷電池組被用戶拔出后，向第一充電控制端 發送關斷指令，停止充電；當判斷電池組未被用戶拔出，時間到達預設時間段后，向第二充 電控制端發送接通指令。 進一步，所述單片機還包括電池拔出判斷模塊，用于檢測到電壓傳感器的電壓大于60V，判定當前電池組從充電接口拔出。 再進一步，所述受控開關管為N型MOSFET管。 電池組電壓采樣取樣點為圖1所述V+端，為了控制電路簡便， 將"受控開關管"接在電池負極，因此當"受控開關管"關斷時，"V+"端所測得的電
壓并非電池組電壓，若"繼電器"閉合，"V+"是"充電電源"的空載電壓值，只有當"繼電器"
斷開時才是電池電壓值，因此不能直接以"V+"作為電池組電壓，因此采用如下方式實現電
壓采集電池組未接入時(即開始充電前)，"繼電器"斷開，此時直接判斷"V+"值，無電池
接入時電壓為零，一旦有電池組接入，"V+"值就等于電池電壓值；在充電過程中，"繼電器"
一直閉合，電池電壓的采集必須在"受控開關管"導通階段進行，如圖2所示，"超過電壓值"
和"電池拔出"判斷模塊需要對當前電池組電壓進行采集，而這兩個模塊都是在"受控開關
管"導通階段進行的，因此可以認為"V+"值就等于電池組電壓。 電池拔出判斷也存在問題，因為電池拔出后，充電電流為零，但繼電器繼續保持閉 合狀態，所以V+端電壓不為零，而是充電器空載電壓，另一方面，即使48V電池組其最高電 壓必然低于60V，因此采用的電池拔出判斷方法為一旦單片機檢測到￥+電壓大于60V則 認為蓄電池組已拔出。電池拔出立即關斷"受控開關管"和"繼電器"，"繼電器"關斷后"V+" 電壓為零。 如圖l所示，"充電電源+"和"充電電源-"接充電電源兩端，當"繼電器"動作時 可以給蓄電池組充電，由單片機發出"繼電器控制"信號，通過三極管控制繼電器。"受控開 關管"為N型場效應管，單片機控制"MOS管控制"經三極管驅動后控制"受控開關管"來控 制充電。因此，整個充電控制由"繼電器控制"和"MOS管控制"共同完成。不需要對充電電 源作改進，由單片機控制"受控開關管"實現36V/48V兩檔電壓限制。具體36V/48V限壓控 制方法由圖2流程描述。 單片機僅需對"繼電器控制"和"MOS管控制"兩個管腳進行控制即可實現全部充 電及限壓保護功能。如圖2所示為單片機處理流程。 第1步；單片機不停檢測"V+"點電壓值，單片機檢測到電池電壓后，認為電池已接 入。 第2步根據電池電壓判斷電池組類型(36V或48V電池組)，然后根據不同電池 組確定充電限壓值。 第3步"繼電器控制=1 "，即繼電器閉合，將充電電源和蓄電池組連接在一起。
第4步"MOS管控制二 l"，即可控開關管導通，此時充電電源給蓄電池組充電。
第4步充電過程中，檢測電池組電壓(即"V+"電壓)，當電壓超過第2步確定的 充電限壓值，立即關斷"受控開關管"("MOS管控制=O")，此時充電電源無法給電池組充 電，該過程延時2秒，2秒鐘后導通"受控開關管"("MOS管控制二 l")。
第5步判斷電池組是否被用戶拔出，若拔除則停止充電，S卩"MOS管控制二0"、"繼 電器控制=0"，此時充電器和蓄電池組接口完全斷開。若電池組未拔出，則轉入第4步，繼 續給蓄電池組充電。 上述流程過程中，一旦電壓值到達充電限壓值，MOS管立即關斷，充電暫停，此時電 池組電壓會自動下降，2秒鐘后無論當前電池組電壓為多少值立即給電池充電，若電池已充 飽，則電池電壓會因到達充電限壓值而馬上切斷"受控開關管"。這樣既保證了電池組電壓不會過充損壞電池，也能夠對已基本充飽的電池補充電，并且對舊電池有一定的修復作用,
權利要求
一種電動自行車快速充電站充電控制電路，包括充電電源正極和充電電源負極，包括充電繼電器和受控開關管，所述充電電源正極與所述充電繼電器的常開觸點串聯，所述常開觸點連接被充電電池組正極端，所述充電繼電器的線圈通過受控三極管連接第一充電控制端；所述受控開關管的控制極與第二充電控制端連接，所述充電電源負極與所述受控開關管的電子開關串接，所述電子開關連接充電電池組負極端；所述充電電池組正極端設有電壓傳感器，所述電壓傳感器、第一充電控制端和第二充電控制端均與單片機連接，所述單片機包括電壓采集模塊，用以實時采集所述電壓傳感器的信號，獲取當前電池組的電壓值；電池類型判別模塊，用以根據檢測到的電壓信號，判斷待充電電池組屬于36V或48V類型，并設定各自的充電限壓值；充電啟動模塊，用以向第一充電控制端、第二充電控制端分別發出接通指令，啟動充電；電壓過充控制模塊，用于如果當前的電壓值超過所述充電限壓值時，向第二充電控制端發送關斷指令，并延時預設時間段；當判斷電池組被用戶拔出后，向第一充電控制端發送關斷指令，停止充電；當判斷電池組未被用戶拔出，時間到達預設時間段后，向第二充電控制端發送接通指令。
2. 如權利要求l所述的電動自行車快速充電站充電控制電路，其特征在于電池拔出 判斷模塊，用于檢測到電壓傳感器的電壓大于60V，判定當前電池組從充電接口拔出。
3. 如權利要求1或2所述的電動自行車快速充電站充電控制電路，其特征在于所述 受控開關管為MOSFET管。
全文摘要
一種電動自行車快速充電站充電控制電路，包括充電電源正極和充電電源負極，包括充電繼電器和受控開關管，所述充電電源正極與所述充電繼電器的常開觸點串聯，所述常開觸點連接被充電電池組正極端，所述充電繼電器的線圈通過受控三極管連接第一充電控制端；所述受控開關管的控制極與第二充電控制端連接，所述充電電源負極與所述受控開關管的電子開關串接，所述電子開關連接充電電池組負極端；所述充電電池組正極端設有電壓傳感器，所述電壓傳感器、第一充電控制端和第二充電控制端均與單片機連接。本發明提供一種能夠有效防止電池過充、可靠性強的電動自行車快速充電站充電控制電路。
文檔編號H02J7/00GK101719681SQ20091015718
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月23日 優先權日2009年12月23日
發明者單曉杭, 孫建輝, 潘柏松 申請人:浙江工業大學