專利名稱：光伏電動自行車充電器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動自行車充電器，尤其涉及一種光伏電動自行車充電器。
背景技術：
隨著城市化進程加快，城市越來越擁擠，電動自行車成為了理想的代步工具，使得電動自行車的數量大大增多。充電器是為電動自行車充電的裝置。傳統的電動自行車充電器是利用動力電轉換為直流電給電動自行車蓄電池充電的，這大大的耗費了動力電電能，也不符合“低碳”環保的理念。而太陽能是一種取之不盡，用之不竭的清潔能源。太陽能轉化為的電能可以實現對電動自行車的充電。把太陽能與傳統的動力電充電方式結合起來， 可以減少對傳統動力電電能的消耗，從而較大程度地利用了太陽能。
發明內容本發明所要解決的技術問題是解決現有電動自行車充電器對傳統電能消耗較大的問題，提供使用太陽能和傳統動力電能互補作為電動自行車充電源的充電裝置。同時為了實現可靠的充電，本發明實現太陽能與傳統動力電電能的自動切換。本發明的技術方案光伏電動自行車充電器，該充電器包括開關電源模塊、光伏電池組件、第一 MOS管及其驅動模塊、蓄電池、電源芯片、控制芯片ATmegal6、第一電壓檢測模塊、第二電壓檢測模塊、BUCK電路及其驅動模塊、第二 MOS管及其驅動模塊。所述開關電源模塊的輸入端接市電220V交流電壓；30V直流電壓的正輸出端接蓄電池的正極B+ ；30V直流電壓的負輸出端接第一 MOS管及其驅動模塊中的第一 MOS管的源極；第一 MOS管及其驅動模塊中的第一 MOS管的漏極接蓄電池的負極B-。開關電源模塊12V直流電壓的輸出端接電源芯片的輸入端。電源芯片的5V直流電壓的輸出端接控制芯片ATmegal6的VCC管腳。控制芯片ATmegal6的PB3管腳接BUCK電路及其驅動模塊中的第三MOS管驅動芯片IR2110的HIN管腳。控制芯片ATmegal6的PD7管腳經第一電阻接第一 MOS管及其驅動模塊中的第
一三極管的基極。控制芯片ATmegal6的PD4管腳接第二 MOS管及其驅動模塊中第二 MOS管驅動芯片IR2110的HIN管腳。光伏電池組件的正輸出端接BUCK電路及其驅動模塊中的第三MOS管的漏極；光伏電池組件的負輸出端接BUCK電路及其驅動模塊中的二極管的陽極。BUCK電路及其驅動模塊的正輸出端接蓄電池的正極B+，負輸出端接第二MOS管及其驅動模塊中第二 MOS管的源極。第一電壓檢測模塊正輸入端連接蓄電池的正極B+和第一電壓檢測模塊負輸入端連接蓄電池的負極B-;第一電壓檢測模塊正輸出端連接控制芯片ATmegal6的PAO管腳；第一電壓檢測模塊負輸出端連接控制芯片ATmegal6的PAl管腳。第二電壓檢測模塊正輸入端連接光伏電池組件的正極PV+和第二電壓檢測模塊負輸入端連接光伏電池組件的負極PV-;第二電壓檢測模塊正輸出端連接控制芯片ATmegal6的PA3管腳；第二電壓檢測模塊負輸出端連接控制芯片ATmegal6的PA2管腳。通過第二電壓檢測模塊來判斷當前充電時刻為白天還是晚上，從而選擇合適的充電源。通過第一電壓檢測模塊來測得當前蓄電池的狀態，從而實時地優化充電過程。本實用新型和已有技術相比所具有的有益效果本實用新型實現了一種光伏電動自行車充電器，利用了太陽能作為充電源，而且在晚上或光照不足的情況下，能自動切換到動力電充電狀態。從而保證了可靠的充電。優 化了充電過程，延長了蓄電池的壽命。
圖I為光伏電動自行車充電器的總體框圖；圖2為第一 MOS管及其驅動模塊；圖3為第二 MOS管及其驅動模塊；圖4為BUCK電路及其驅動模塊；圖5為第一電壓檢測模塊；圖6為第二電壓檢測模塊。
具體實施方式
結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。光伏電動自行車充電器，如圖I，該充電器包括開關電源模塊Al、光伏電池組件A2、第一 MOS管及其驅動模塊A3、蓄電池A4、電源芯片A5、控制芯片ATmegal6、第一電壓檢測模塊A7、第二電壓檢測模塊A8、BUCK電路及其驅動模塊A9、第二 MOS管及其驅動模塊A10。所述開關電源模塊Al的輸入端接市電220V交流電壓；30V直流電壓的正輸出端接蓄電池的正極B+ ；30V直流電壓的負輸出端接第一 MOS管及其驅動模塊中的第一 MOS管Tl的源極；第一 MOS管及其驅動模塊中的第一 MOS管Tl的漏極接蓄電池的負極B-。開關電源模塊Al的12V直流電壓的輸出端接電源芯片A5的輸入端。電源芯片A5的5V直流電壓的輸出端接控制芯片ATmegal6的VCC管腳。 控制芯片ATmegal6的PB3管腳接BUCK電路及其驅動模塊A9中的第三MOS管T6驅動芯片IR2110的HIN管腳。控制芯片ATmegal6的PD7管腳經第一電阻Rl接第一 MOS管及其驅動模塊中的第一三極管T2的基極。控制芯片ATmegal6的PD4管腳接第二 MOS管及其驅動模塊AlO中第二 MOS管T5驅動芯片IR2110的HIN管腳。光伏電池組件A2的正輸出端接BUCK電路及其驅動模塊A9中的第三MOS管T6的漏極；光伏電池組件A2的負輸出端接BUCK電路及其驅動模塊A9中的二極管D2的陽極。[0035]BUCK電路及其驅動模塊A9的正輸出端接蓄電池的正極B+，負輸出端接第二 MOS管及其驅動模塊(AlO)中第二 MOS管T5的源極。第一電壓檢測模塊A7正輸入端連接蓄電池的正極B+和第一電壓檢測模塊A7負輸入端連接蓄電池的負極B-;第一電壓檢測模塊A7正輸出端連接控制芯片ATmegal6的PAO管腳；第一電壓檢測模塊A7負輸出端連接控制芯片ATmegal6的PAl管腳。第二電壓檢測模塊AS正輸入端連接光伏電池組件的正極PV+和第二電壓檢測模塊A8負輸入端連接光伏電池組件的負極PV-;第二電壓檢測模塊A8正輸出端連接控制芯片ATmegal6的PA3管腳；第二電壓檢測模塊A8負輸出端連接控制芯片ATmegal6的PA2管腳。第一 MOS管及其驅動模塊A3，如圖2，構成該電路的器件包括第 一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第一三極管T2、第二三極管T3、第三三極管T4、第一穩壓二極管D1、第一 MOS管Tl。上述構成器件之間的連接第一電阻Rl的一端與所述控制芯片ATmegaie的PD7管腳連接，第一電阻Rl的另一端與第一三極管T2的基極相連。第一三極管T2的發射極接地，第一三極管T2的集電極與第二電阻R2的一端、第三電阻R3的一端、第二三極管T3的基極、第三三極管T4的基極相連。第二電阻R2的另一端接12V，第二三極管T3的集電極接12V。第三電阻R3的另一端與第四電阻R4的一端、第二三極管T3的發射極、第三三極管T4的發射極相連。第三三極管T4的集電極接地。第四電阻R4的另一端與第一 MOS管Tl的柵極、第一穩壓管Dl的陰極相連。第一 MOS管Tl的漏極與蓄電池A5的負極連接，第一 MOS管Tl的源極接地。第一穩壓管Dl的陽極接地。第二 MOS管及其驅動模塊A10，如圖3，構成該電路的器件包括第二 MOS管驅動芯片 IR2110B1、第二 MOS 管 T5。上述構成器件之間的連接第二 MOS管驅動芯片IR2110的VCC管腳接12V，第二 MOS管驅動芯片IR2110的VDD管腳接5V。第二 MOS管驅動芯片IR2110的HIN管腳接所述控制芯片ATmegal6的HM管腳。第二 MOS管驅動芯片IR2110的HO管腳接第二 MOS管T5的柵極。第二 MOS管驅動芯片IR2110的VS管腳接第二 MOS管T5的源極。第二 MOS管T5的漏極接蓄電池A4的B-端。BUCK電路及其驅動模塊A9，如圖4，構成該電路的器件包括第三MOS管驅動芯片IR2110、第三MOS管T6、二極管D2、電感LI、第一電容Cl ；上述構成器件之間的連接第三MOS管驅動芯片IR2110的VCC管腳接12V，第三MOS管驅動芯片IR2110的VDD管腳接5V ;第三MOS管驅動芯片IR2110的HIN管腳接所述控制芯片ATMegal6的PB3管腳，第三MOS管驅動芯片IR2110的HO管腳接第三MOS管T6的柵極，第三MOS管驅動芯片IR2110的VS管腳接第三MOS管T6的源極，第三MOS管T6的漏極接光伏電池組件A2的正極PV+ ;二極管D2的陰極和第三MOS管Tl的源極、電感LI的一端相連，二極管D2的陽極接光伏電池組件A2的負極PV-;電感LI的另一端與第一電容Cl的一端相連，同時與蓄電池A4的正極B+相連；第一電容Cl的另一端接光伏電池組件A2的負極PV-并與第二 MOS管T5的源極連接。[0047]第一電壓檢測模塊，如圖5，構成該電路的器件包括第二穩壓管D3、第二電容C2、第五電阻R5、第六電阻R6。上述構成器件之間的連接蓄電池A4的正極B+與第五電阻R5的一端相連,第五電阻R5的另一端與所述控制芯片ATmegal6的PAO管腳、第二穩壓管D3的一端、第二電容C2的一端、第六電阻R6的一端相連。蓄電池A4的負極B-與第六電阻R6的另一端、第二電容C2的另一端、第二穩壓管D3的另一端相連，同時與所述控制芯片ATmegal6的PAl管腳相連。第二電壓檢測模塊，如圖6，構成該電路的器件包括第三穩壓管D4、第三電容C3、第七電阻R7、第八電阻R8。上述構成器件之間的連接光伏電池組件A2的正極PV+與第七電阻R7的一端相連，第七電阻R7的另一端與所述控制芯片ATmegal6的PA3管腳、第三穩壓管D4的一端、第三電容C3的一端、第八電阻R8的一端相連。光伏電池組件A2的負極PV-與第八電阻R8的另一端、第三電容C3的另一端、第三穩壓管D4的另一端相連，同時與所述控制芯片ATmegaie的PA2管腳相連。原理說明整個系統由開關電源模塊Al、光伏電池組件A2、第一MOS管及其驅動模塊A3、蓄電池A4、電源芯片A5、控制芯片ATmegal6、第一電壓檢測模A7、第二電壓檢測模塊A8、BUCK電路及其驅動模塊A9、第二 MOS管及其驅動模塊A10。其中蓄電池A4為電動自行車常用的額定電壓24V的鋰離子蓄電池。控制芯片A6實現對光伏電池組件A2和蓄電池A4的電壓的檢測。通過檢測光伏電池組件A2的電壓能判斷當前充電時刻為白天還是晚上或者光照差，從而來選擇合適的充電源。當為白天時，系統自動切換為使用太陽能轉化的直流電充電；當為晚上或者光照差時，系統自動切換為使用動力電轉換的直流電充電。光伏電池組件A2由兩塊單體光伏電池串聯而成。BUCK電路及其驅動模塊A9能實現穩定充電電壓為30V的功能。第一 MOS管及其驅動模塊A3和第二 MOS管及其驅動模塊AlO能實現充電過程的通斷調節。
權利要求1..光伏電動自行車充電器，其特征在于 該充電器包括開關電源模塊(Al)、光伏電池組件(A2)、第一 MOS管及其驅動模塊(A3)、蓄電池(A4)、電源芯片(A5)、控制芯片ATmegal6 (A6)、第一電壓檢測模塊(A7)、第二電壓檢測模塊(A8)、BUCK電路及其驅動模塊(A9)、第二 MOS管及其驅動模塊(AlO)； 所述開關電源模塊(Al)的輸入端接市電220V交流電；30V直流電壓的正輸出端接蓄電池的正極(B+) ；30V直流電壓的負輸出端接第一 MOS管及其驅動模塊中的第一 MOS管(Tl)的源極；第一 MOS管及其驅動模塊中的第一 MOS管(Tl)的漏極接蓄電池的負極(B-)；開關電源模塊(Al) 12V直流電壓的輸出端接電源芯片(A5)的輸入端； 電源芯片(A5)的5V直流電壓的輸出端接控制芯片ATmegal6 (A6)的VCC管腳； 控制芯片ATmegal6 (A6)的PB3管腳接BUCK電路及其驅動模塊(A9)中的第三MOS管(T6)驅動芯片IR2110的HIN管腳； 控制芯片ATmegal6 (A6)的PD7管腳經第一電阻(Rl)接第一 MOS管及其驅動模塊中的第一三極管(T2)的基極； 控制芯片ATmegal6 (A6)的PD4管腳接第二 MOS管及其驅動模塊(AlO)中第二 MOS管(T5)驅動芯片IR2110的HIN管腳； 光伏電池組件(A2)的正輸出端接BUCK電路及其驅動模塊(A9)中的第三MOS管(T6)的漏極；光伏電池組件(A2)的負輸出端接BUCK電路及其驅動模塊(A9)中的二極管(D2)的陽極； BUCK電路及其驅動模塊(A9 )的正輸出端接蓄電池的正極(B+ )，負輸出端接第二 MOS管及其驅動模塊(AlO)中第二 MOS管(T5)的源極； 第一電壓檢測模塊(A7)正輸入端連接蓄電池的正極(B+)和第一電壓檢測模塊(A7)負輸入端連接蓄電池的負極(B-);第一電壓檢測模塊(A7)正輸出端連接控制芯片ATmegal6的PAO管腳；第一電壓檢測模塊(A7)負輸出端連接控制芯片ATmegal6的PAl管腳； 第二電壓檢測模塊(AS)正輸入端連接光伏電池組件的正極(PV+)和第二電壓檢測模塊(A8)負輸入端連接光伏電池組件的負極(PV-);第二電壓檢測模塊(A8)正輸出端連接控制芯片ATmegal6的PA3管腳；第二電壓檢測模塊(A8)負輸出端連接控制芯片ATmegal6的PA2管腳。
2.根據權利要求I所述的光伏電動自行車充電器，其特征在于 BUCK電路及其驅動模塊(A9)，構成該電路的器件包括第三MOS管驅動芯片IR2110(B2)、第三MOS管(T6)、二極管(D2)、電感(LI)、第一電容(Cl)； 上述構成器件之間的連接 第三MOS管驅動芯片IR2110的VCC管腳接12V，第三MOS管驅動芯片IR2110的VDD管腳接5V，第三MOS管驅動芯片IR2110的HIN管腳接所述控制芯片ATmegal6的PB3管腳，第三MOS管驅動芯片IR2110的HO管腳接第三MOS管(T6)的柵極，第三MOS管驅動芯片IR2110的VS管腳接第三MOS管(T6)的源極，第三MOS管(T6)的漏極接光伏電池組件(A2)的正極(PV+) ;二極管(D2)的陰極和第三MOS管(T6)的源極、電感(LI)的一端相連，二極管(D2)的陽極接光伏電池組件(A2)的負極(PV-)，電感(LI)的另一端與第一電容(Cl)的一端相連，同時與蓄電池(A4)的正極(B+)相連；第一電容(Cl)的另一端接光伏電池組件(A2)的負極(PV-)并與第二 MOS管(T5)的源極連接。
專利摘要光伏電動自行車充電器，涉及一種電動自行車的充電器，尤其涉及一種光伏輸入的電動自行車充電器，提供了使用太陽能和傳統動力電電能互補作為電動自行車充電源的充電器。這就大大減少了對傳統動力電電能的消耗。該充電器包括開關電源模塊(A1)、光伏電池組件(A2)、第一MOS管及其驅動模塊(A3)、蓄電池(A4)、電源芯片(A5)、控制芯片ATmega16(A6)、第一電壓檢測模塊(A7)、第二電壓檢測模塊(A8)、BUCK電路及其驅動模塊(A9)、第二MOS管及其驅動模塊(A10)；控制芯片ATmega16(A6)實現對光伏電池組件(A2)和蓄電池(A4)的電壓檢測、穩定充電電壓和充電過程的控制。
文檔編號H02J7/35GK202602340SQ20122028812
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月19日 優先權日2012年6月19日
發明者不公告發明人 申請人:德信泰和(北京)科技股份有限公司