專利名稱：用于靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽車零部件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及充電裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種用于靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置，采用電動汽車的動力電池(標稱電壓為380V)為蓄電池自動充電的系統(tǒng)，其能夠自動檢測蓄電池虧電并自動為其進行充電，從而防止電動汽車因長時間停放導致蓄電池虧電而無法正常啟動的問題。
背景技術(shù)：
汽車的出現(xiàn)已經(jīng)有上百年的時間，然而經(jīng)過多年的發(fā)展，汽車的動力仍然主要采用汽油或柴油(統(tǒng)稱為燃油)為燃料，以燃油的燃燒釋放的能量作為 動力來驅(qū)動汽車行駛。然而，隨著世界汽車保有量的持續(xù)上升，采用燃油的燃燒作為動力的汽車也帶來了環(huán)境污染的問題。并且更重要的是，汽車燃料的快速消耗，導致燃油的價格持續(xù)上漲，用車成本快速提高。而且燃油的儲量也在快速消耗，能源危機嚴重制約了汽車工業(yè)的發(fā)展。在國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和節(jié)能減排政策的鼓勵下，以電能為動力的電動汽車的研究成為當今汽車工業(yè)的熱點課題。電動汽車采用車載動力電池來為汽車提供動力。該車載動力電池一般采用鉛酸/鎳氫/鎳鉻電池，目前已還發(fā)展出容量更大的鋰電池和鐵電池。車載動力電池的電壓為380V，其通過驅(qū)動電動機來將電能轉(zhuǎn)化為動能，從而驅(qū)動汽車行駛。無論是燃料動力汽車還是電動汽車，在車輛的結(jié)構(gòu)中都設有蓄電池。該蓄電池為汽車的車載電子器件提供電力，例如汽車照明系統(tǒng)、車載音響系統(tǒng)、車載電腦控制系統(tǒng)等。而且，蓄電池還具有一個更重要的作用，即為汽車的點火系統(tǒng)提供電力，從而使得汽車發(fā)動機能夠正常的啟動。因此蓄電池能否正常、穩(wěn)定的工作關(guān)系到汽車能否的正常使用?，F(xiàn)有的汽車中，不管是燃料動力汽車還是電動汽車，其蓄電池通常都是只有在汽車發(fā)動之后才能對蓄電池進行充電。因此，采用這種充電方式對蓄電池充電，將導致一系列的問題。比如說，汽車使用者由于出差或者其他緣由而長時間不使用汽車的情況下，蓄電池由于汽車的長時間停放而得不到電能的補充，蓄電池的電能將因為自然損耗而出現(xiàn)虧電現(xiàn)象。當使用者再次使用汽車時，由于蓄電池的虧電而將無法正常啟動汽車。

實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有的電動汽車因長時間停放導致的蓄電池由于虧電而無法正常啟動的問題，提出了一種用于靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置，該用于靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置設計巧妙，結(jié)構(gòu)簡潔，通過采用該充電裝置，從而避免出現(xiàn)蓄電池出現(xiàn)虧電的問題，適于大規(guī)模推廣應用。為了解決上述問題，本實用新型的用于靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置，其特點是，包括動力電池、直流-直流轉(zhuǎn)換器、蓄電池、啟動開關(guān)和充電控制器，所述動力電池通過所述直流-直流轉(zhuǎn)換器電路連接所述蓄電池，所述蓄電池電路連接所述啟動開關(guān)，所述充電控制器分別電路連接所述直流-直流轉(zhuǎn)換器、所述蓄電池和所述啟動開關(guān)。較佳地，所述充電控制器包括555定時器，所述555定時器分別電路連接所述直流-直流轉(zhuǎn)換器、所述蓄電池和所述啟動開關(guān)。更佳地，所述充電控制器還包括停止充電緊急開關(guān)，所述停止充電緊急開關(guān)電路連接所述555定時器。更佳地，所述充電控制器還包括可變電阻器，所述可變電阻器電路連接所述555定時器。 本實用新型提出的用于靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置包括直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC)，該直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC)與汽車動力電池連接；充電控制器，當該充電控制器在汽車啟動開關(guān)開啟的情況下，直接接通直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC)，使得直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC)工作，利用汽車的動力電池為蓄電池充電，而當該充電控制器在汽車啟動開關(guān)關(guān)閉的情況下，自動檢測蓄電池的電壓，并在蓄電池電壓過低(即虧電)的同時，觸發(fā)直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC)工作，并通過車載動力電池為蓄電池充電；以及汽車啟動開關(guān)，其用于發(fā)動或熄滅汽車?！?br> 圖I為本實用新型用于靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置的原理框圖；圖2為本實用新型用于靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置的充電控制器原理圖；圖3為充電控制器的電壓波形圖；圖4為充電控制器中采用的555定時器的功能具體實施方式
為了能夠更清楚地理解本實用新型的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實施例詳細說明。參照圖1，電動汽車的動力電池I與直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC)2連接，該動力電池
I的輸出電壓為380V，直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC) 2能夠?qū)恿﹄姵豂輸出的380V直流電壓轉(zhuǎn)換為給蓄電池3充電的12V直流電壓；電動汽車的啟動開關(guān)4連接至充電控制器5，當啟動開關(guān)4設置為ON的狀態(tài)，即擰動汽車鑰匙至ON檔時，充電控制器5直接接通直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC) 2，通過直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC) 2將動力電池I輸出的380V直流電壓轉(zhuǎn)換為12V直流電壓來為蓄電池3充電，當電動汽車長時間停放，此時啟動開關(guān)4處于關(guān)閉狀態(tài)，充電控制器5自動檢測蓄電池3的電壓，如果蓄電池3的電壓低于設定值(10. 5V)，充電控制器5將觸發(fā)直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC)2工作，從而通過動力電池I為蓄電池3進行充電。參照圖2和圖3，通過結(jié)合充電控制器5的原理圖和電路電壓波形圖來介紹蓄電池的自動充電過程。當電動汽車在使用的情況下，即車鑰匙處于啟動開關(guān)的ON檔時，ON當信號直接接通直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC)的觸發(fā)信號，使得直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC)工作，此時車載動力電池(380V Battery)通過直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC)在輸出12+和輸出12-兩個端子之間輸出12V直流電壓來為蓄電池(12V Battery)充電。結(jié)合圖4所示的555定時器的功能表，介紹充電控制器5的控制過程。當電動汽車沒有被使用而停放時，車鑰匙處于啟動開關(guān)的OFF檔。充電控制器檢測蓄電池的電壓，當蓄電池的電壓為滿電的12V時，即圖3中的時刻tl到來之前，圖2中Vcc的電壓為5V，Vi的電壓為2. 4V，由于該Vi電壓大于555定時器管腳2的電壓(Vcc/3=1. 67V)，因此555定時器的輸出管腳3輸出低電平，即輸出端OUT的電壓Vo=0，此時三極管Q1、開關(guān)Kl和K2都處于不導通的截止狀態(tài)，直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC) 2由于沒有觸發(fā)信號而不工作，因此動力電池I將無法通過直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC)來為蓄電池3充電。另外，555定時器的管腳7也被置為低電平，因此電容C沒有電壓。調(diào)節(jié)變阻器Rprt的阻值為3000歐姆，當蓄電池電壓由于虧電而低于10. 5V時，即處于圖3中的tl時刻，Vi的電壓為I. 6V，即輸入到555定時器的管腳2的電壓小于Vcc/3(I. 67V)，此時555定時器的管腳3和管腳7都被置為高電平，三極管Q1、開關(guān)Kl和K2導通，觸發(fā)信號將觸發(fā)直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC)2工作，此時動力電池I輸出的380V電壓經(jīng)直流-直流變換器2后在蓄電池3的兩端輸入12V的電壓，從而對蓄電池3進行充電。與此同時，由于555定時器的管腳7也為高電平，因此電容C將被充電。當充電開始后，蓄電池3的電壓很快升高，當在圖3中的t2時刻時，蓄電池3的電壓高于10. 5V，此時圖2中的電壓Vi將大于Vcc/3 (即I. 67V);但是由于蓄電池尚未充滿， 因此圖2中的電容電壓Vc還處在小于2Vcc/3 (即3. 3V)的范圍，因此，555定時器的管腳2的電壓大于Vcc/3，而管腳6的電壓小于2Vcc/3。參照圖4的功能圖，555定時器進入暫穩(wěn)態(tài)，即輸出管腳3的輸出電壓Vo不變，其仍然處在高電平狀態(tài)，動力電池I繼續(xù)通過直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC)對蓄電池3進行充電。參見圖3，經(jīng)過一段時間的充電后，即到達t3時刻后，電容C被充電至電壓Vc=2Vcc/3時，555定時器的管腳6將觸發(fā)，從而使得555定時器管腳3的輸出電壓Vo由高電平變?yōu)榈碗娖?，?，此時充電結(jié)束。同時555定時器的管腳7也被置為低電平，電容C迅速放電，充電控制器3停止輸出觸發(fā)信號，直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC)停止工作，蓄電池進入滿電狀態(tài)。待到蓄電池下一次虧電時,重復上述充電步驟。通過上文的描述，充電時間為從時刻tl到t3所需的時間，即電容電壓Vc從O上升至2Vcc/3所需要的時間，充電時間由公式I給出T 充=RCln [(Vcc-Vc) / (Vcc_2Vcc/3) (公式 I)其中R為電容C端的總電容，即R3和R4之和，因此根據(jù)本實用新型上述實施例的充電時間即為T^= (R3+R4) Cln[(Vcc-O)/ (Vcc_2Vcc/3) =2. IMΩ X2200 μ FX 1η3=1· 4 小時。此外，本實用新型通過調(diào)節(jié)變阻器Rprt的阻值來設定啟動自動充電時蓄電池對應的電壓，在本實用新型的實施例中，變阻器Rprt的阻值設定為3000歐姆，在該電阻值下，啟動自動充電的條件是虧電的蓄電池電壓為10. 5V。并且，在本實用新型中，蓄電池自動充電的充電控制器還設有停止充電的緊急開關(guān)SI，一旦出現(xiàn)緊急狀況，按下緊急開關(guān)SI，電容C的電壓Vc將立刻被置為幾乎等于Vcc的電壓，即555定時器的管腳6的電壓將立刻被置為幾乎等于Vcc電壓，從而馬上觸發(fā)555定時器的輸出Vo由高電平變?yōu)?，從而停止充電。綜上，本實用新型的用于靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置設計巧妙，結(jié)構(gòu)簡潔，通過采用該充電裝置，從而避免出現(xiàn)蓄電池出現(xiàn)虧電的問題，適于大規(guī)模推廣應用。在此說明書中，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和范圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。
權(quán)利要求1.一種用于靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置，其特征在于，包括動力電池、直流-直流轉(zhuǎn)換器、蓄電池、啟動開關(guān)和充電控制器，所述動力電池通過所述直流-直流轉(zhuǎn)換器電路連接所述蓄電池，所述蓄電池電路連接所述啟動開關(guān)，所述充電控制器分別電路連接所述直流-直流轉(zhuǎn)換器、所述蓄電池和所述啟動開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置，其特征在于，所述充電控制器包括555定時器，所述555定時器分別電路連接所述直流-直流轉(zhuǎn)換器、所述蓄電池和所述啟動開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置，其特征在于，所述充電控制器還包括停止充電緊急開關(guān)，所述停止充電緊急開關(guān)電路連接所述555定時器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置，其特征在于，所述充電控制器還包括可變電阻器，所述可變電阻器電路連接所述555定時器。
專利摘要本實用新型涉及一種用于靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置，包括動力電池、直流-直流轉(zhuǎn)換器、蓄電池、啟動開關(guān)和充電控制器，動力電池通過直流-直流轉(zhuǎn)換器電路連接蓄電池，蓄電池電路連接啟動開關(guān)，充電控制器分別電路連接直流-直流轉(zhuǎn)換器、蓄電池和啟動開關(guān)。較佳地，充電控制器包括555定時器，分別電路連接直流-直流轉(zhuǎn)換器、蓄電池和啟動開關(guān)。更佳地，充電控制器還包括停止充電緊急開關(guān)，電路連接所述555定時器。充電控制器還包括可變電阻器，電路連接555定時器。本實用新型的用于靜止電動汽車蓄電池的自動充電裝置設計巧妙，結(jié)構(gòu)簡潔，通過采用該充電裝置，從而避免出現(xiàn)蓄電池出現(xiàn)虧電的問題，適于大規(guī)模推廣應用。
文檔編號H02J7/02GK202712948SQ20122040557
公開日2013年1月30日 申請日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月16日
發(fā)明者孫江明, 羅建, 袁一卿 申請人:上海中科深江電動車輛有限公司