一种多功能的充电器与电动车论文和设计-不公告发明人

全文摘要

本实用新型公开了一种多功能的充电器与电动车。所述多功能的充电器包括控制系统电路、电源电路、后极整流功率电路、变压器pwm电路、前极功率转换电路。前极功率转换电路的保险管移，电源电路的取电直接来自于蓄电池，用一个LED灯显示充电状态、充电器故障、蓄电池剩余电量，充电器有对外通讯接口，充电器的散热风扇根据充电器热量状况改变转速，增加蓄电池温度检测传感器外接接口。以此增强充电器的多项性能。

主设计要求

1.一种多功能的充电器，其特征在于：所述充电器包括控制系统电路、电源电路、后级整流功率电路、变压器pwm电路、前级功率转换电路；所述控制系统电路连接所述后级整流功率电路，用于检测充电器输出电流和蓄电池端电压；所述变压器pwm电路包含高频开关管和高频功率变压器，所述控制系统电路连接所述高频开关管，用于输出功率的调节；所述控制系统电路连接前级功率转换电路，用于检测充电器输入电源的相位或电压高低；所述电源电路连接所述控制系统电路，用于给所述控制系统电路提供电源；所述控制系统电路包括mcu电路、LED显示电路、通讯电路、散热管理电路、电池温度检测电路。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种多功能的充电器，其特征在于：所述后级整流功率电路包含与蓄电池连接的输出接口；所述电源电路连接所述输出接口，直接从所述输出接口引入蓄电池的正极做输入，然后给所述控制系统电路提供所需的多路电源。

3.根据权利要求1所述的一种多功能的充电器，其特征在于：所述前级功率转换电路包含整流与PFC电路、保险管；所述保险管的正极连接所述整流与PFC电路输出，负极连接所述变压器pwm电路，以此提高后级电路过流或短路保护的灵敏度。

4.根据权利要求1所述的一种多功能的充电器，其特征在于：所述LED显示电路包含一个LED显示灯，所述mcu电路连接所述LED显示电路并控制所述LED的开关，应用所述LED闪烁的不同方式来显示充电器状态信息、故障信息、或电量信息。

5.根据权利要求1所述的一种多功能的充电器，其特征在于：所述散热管理电路包含散热风扇，所述mcu电路连接所述散热管理电路，根据充电器不同的温度状态控制所述散热风扇的转速，从而延长风扇的使用寿命并减少充电器的功耗。

6.根据权利要求1所述的一种多功能的充电器，其特征在于：所述通讯电路包括外接通讯接口可连接车上智能模块，所述mcu电路连接所述通讯电路，实现对外通讯和数据交换。

7.根据权利要求1所述的一种多功能的充电器，其特征在于：所述电池温度检测电路包含外接温度传感器接口并连接温度传感器，所述mcu电路连接温度检测电路，用于检测蓄电池的温度，从而实现蓄电池充电温度补偿和温度保护。

8.一种电动车，其特征在于：所述电动车安装了权利要求1到7中任何一项所述的一种多功能的充电器。

设计说明书

技术领域

汽车电子技术，具体为充电器。

背景技术

为了叙述方便，本实用新型定义以下术语：

“开关管”泛指IGBT管或者MOS管；

“闪烁单元”指单个LED灯快速闪烁的时间段；

“电动车”指包括四轮电动车汽车、电动大巴车、电动公交车、电动观光车、电动扫地车、电动叉车、儿童车、电动自行车、电动助力车、电动摩托车、电动三轮车等电池作动力的车辆。

传统的充电器控制系统的电源来自于交流系统，需要经过AC220V\/380V交流电路、AC\/DC变换电路、整流电路、电源控制电路、电源变压器转换电路才能得到，而且需要反馈及隔离电路才能完成。所述电源控制电路还包含电源芯片及外围复杂的电路。如图1传统充电器控制系统电源结构图所示，电源电路结构复杂，使得充电器成本增加，可靠性降低。而且因为充电器输入端在未插市电时系统没电无法工作，无法与电动车其它智能部件通讯。

传统的充电器保险管是串在输入电源回路里的，如果后端充电器异常，其过流或短路保护的时间比较长，有可能引起火灾或烧坏更多的元器件。如图3传统前级功率转换电路结构图所示，保险管的位置是串在市电交流回路里的。

传统充电器状态的显示用的是两个或两个以上LED灯，成本比较高，而且显示的内容比较少。

传统充电器没有外接的蓄电池温度传感器接口，无法实现电池温度的补偿和电池高温的保护。

传统充电器散热风扇工作时始终是高速转动，其转速是不变的。这影响了散热风扇的使用寿命，同时充电器的功耗较大。

传统的充电器无对外通讯接口，无法与外部通讯。

发明内容

本实用新型的目的，就是要解决传统充电器上述问题。充电器的系统电源直接从蓄电池取电，从而减少成本和提高可靠性。保险管移到整流与PFC电路后面，再接变压器pwm电路，只要开关管击穿短路，保险管很快可以起作用。散热风扇的转速根据充电器温度状态来调整，从而延长使用寿命并减少充电器功耗。用一个LED灯来显示充电器状态，而且增加显示内容。外接通讯接口，以便与其它智能电器部件交换数据。外接温度传感器接口来检测蓄电池的温度。

所述充电器包括控制系统电路、电源电路、后级整流功率电路、变压器pwm电路、前级功率转换电路。

所述控制系统电路连接所述后级整流功率电路，用于检测充电器输出电流和蓄电池端电压。

所述变压器pwm电路包含高频开关管和高频功率变压器，所述控制系统电路连接所述高频开关管，用于输出功率的调节。所述控制系统电路包含mcu芯片，由所述mcu控制所述高频开关管，并通过所述高频功率变压器获得功率输出。这个过程通常称为pwm脉宽调制。所谓高频开关电源就来源于此。

所述控制系统电路连接前级功率转换电路，用于检测充电器输入电源的相位或电压高低。所述连接需要隔离传输的，一般应用光电耦合器芯片。检测电源的电压是为了过压或欠压保护。检测相位是为了功率因数调节。

所述电源电路连接所述控制系统电路，用于给所述控制系统电路提供电源。所述电源电路一般输出两路：一路为2.7v~5.0v低压给芯片供电，另一路9v~24v高压给开关管、风扇、继电器等供电的。

所述后级整流功率电路包含与蓄电池连接的输出接口。所述电源电路连接所述输出接口，直接从所述输出接口引入蓄电池的正极做输入，然后给所述控制系统电路提供所需的多路电源。

所述充电器的系统电源直接从蓄电池取电，从而减少成本和提高可靠性。传统的充电器控制系统的电源来自于交流系统，需要经过AC220V\/380V交流电路、AC\/DC变换电路、整流电路、电源控制电路、电源变压器转换电路才能得到，而且需要反馈及隔离电路才能完成。而且电源控制电路还包含电源芯片及外围复杂的电路。这些都增加了成本，同时也影响了可靠性。

所述充电器的系统电源直接从蓄电池取电，确保在充电器市电拔掉时还能工作，比如对外通讯、故障显示、蓄电池电量显示。包括保险管熔断故障也能检测或显示。

所述前级功率转换电路包含整流与PFC电路、保险管。

所述保险管的正极连接所述整流与PFC电路输出，负极连接所述变压器pwm电路，以此提高后级电路过流或短路保护的灵敏度。所述整流与PFC电路包含整流电容，高端充电器还包括PFC功率因数校正。因为所述保险管后移，一旦所述开关管的电流异常，立即可以熔断，使后级电路得到快速保护。不需要整流电容的电压释放，缩短了所述保险管的动作时间。

所述控制系统电路包括mcu电路、LED显示电路、通讯电路、散热管理电路、电池温度检测电路。

所述LED显示电路包含一个LED显示灯，所述mcu电路连接所述LED显示电路并控制所述LED的开关，应用所述LED闪烁单元间隔时间的长短和闪烁单元的闪烁次数来显示充电器状态信息、故障信息、或电量信息。

所述散热管理电路包含散热风扇，所述mcu电路连接所述散热管理电路，根据充电器不同的温度状态控制所述散热风扇的转速，从而延长风扇的使用寿命并减少充电器的功耗。充电器温度低所述散热风扇转速就低，目的是延长使用寿命并减少充电器功耗。所述散热风扇转速的控制也是使用pwm来实现的。

所述通讯电路包括外接通讯接口可连接车上其他智能模块，如仪表、电机控制器、BMS电池管理系统、总线控制系统各智能模块等。所述mcu电路连接所述通讯电路，实现对外通讯和数据交换。特别适用于车身电器总线控制系统的应用。

所述电池温度检测电路包含外接温度传感器接口并连接温度传感器，所述mcu电路连接所述温度检测电路，用于检测蓄电池的温度，从而实现蓄电池充电温度补偿和温度保护。目前市面充电器，特别外置充电器，无外接蓄电池温度传感器接口，无法实现所述功能。

一种电动车，安装了所述多功能充电器。

附图说明

图1为传统充电器控制系统电源结构图；

图2为本实用新型充电器控制系统电源结构图；

图3为传统前级功率转换电路结构图；

图4为本实用新型前级功率转换电路结构图；

图5为本实用新型充电器系统结构图；

图6为本实用新型充电器控制系统结构图；

图7为一种电源电路。

具体实施方式

图5为本实用新型充电器系统结构图。

所述充电器包括控制系统电路1、电源电路3、后级整流功率电路5、变压器pwm电路2、前级功率转换电路4。

控制系统电路1连接所述后级整流功率电路5，用于检测充电器输出电流和蓄电池端电压。

变压器pwm电路2包含高频开关管和高频功率变压器，控制系统电路2连接所述高频开关管，用于输出功率的调节。控制系统电路2包含mcu芯片，由所述mcu控制所述高频开关管，并通过所述高频功率变压器获得功率输出。

变压器pwm电路2还包含所述高频开关管的驱动电路。所述高频功率变压器的材料一般是铁氧体而不是硅钢片。

控制系统电路1连接前级功率转换电路4，用于检测充电器输入电源的相位或电压高低。所述连接需要隔离传输的，一般应用光电耦合器芯片。检测电源的电压是为了过压或欠压保护。检测相位是为了功率因数调节。

图5的前级功率转换电路4的内部结构见图4，包含：AC220V380V交流电源3、AC\/DC变换电路4、整流与PFC电路5、保险管1。

进一步，图5的控制系统电路1连接图4的AC220V380V交流电源3。

图5所示，电源电路3连接控制系统电路1，用于给控制系统电路1提供电源。电源电路3一般输出两路：一路为2.7v~5.0v低压给芯片供电，另一路9v~24v高压给开关管、风扇、继电器等供电的。

后级整流功率电路5包含与蓄电池连接的输出接口。电源电路3连接所述输出接口，直接从所述输出接口引入蓄电池的正极做输入，然后给控制系统电路1提供所需的多路电源。

所述充电器的系统电源直接从蓄电池取电，从而减少成本和提高可靠性。

图7为一种电源电路，它的输入来源于蓄电池BatVoltage，其输出2路电压：高压HighVoltage、低压LowVoltage。

图5所示，前级功率转换电路4包含整流与PFC电路、保险管，如图4。

图4为本实用新型前级功率转换电路结构图。

保险管1的正极连接整流与PFC电路5输出，负极连接变压器pwm电路2，以此提高后级电路过流或短路保护的灵敏度。整流与PFC电路5包含整流电容，高端充电器还包括PFC功率因数校正。因为保险管1后移，一旦所述开关管的电流异常，立即可以熔断，使后级电路得到快速保护。不需要整流电容的电压释放，缩短了保险管1的保护时间。

图5中控制系统电路1包括mcu电路、LED显示电路、通讯电路、散热管理电路、电池温度检测电路。如图6。

图6为本实用新型充电器控制系统结构图。

LED显示电路2包含一个LED显示灯， mcu电路1连接LED显示电路2并控制所述LED的开关，应用所述LED闪烁单元间隔时间的长短和闪烁单元的闪烁次数来显示充电器状态信息、故障信息、或电量信息。

其中一种显示方法为：

当市电插上冲电时，选闪烁单元间隔时间长的为故障信息，闪烁次数代表故障编码。比方闪1次代表输入电源过压、闪2次代表输入电源欠压、闪3次代表充电器过温保护。

当市电插上冲电时，选闪烁单元间隔时间短的为状态信息，闪烁次数代表充电阶段。比方闪1次代表预冲阶段、闪2次代表恒流充电阶段、闪3次代表恒压充电阶段。或者闪的越快电池充的越满，或者充电小于80%闪得慢充电量大于80%闪得快。还可以有其它表现形式。

当市电拔掉电动车开机时，选闪烁单元间隔时间短的为剩余电量信息，闪烁次数代表剩余电量的比例。如闪1次代表10%、闪2次代表20%、闪10次代表100%。或者闪的越快剩余越多，或者剩余电量小于80%闪的慢剩余电量大于80%闪得快。还有其它表现形式。

特别指出。这里只是个例子，还有别的组合来表现，但核心是1个LED来表现。这些都是本实用新型的保护范围。

再指出，所述LED灯的位置，可以是在充电器面板上，也可以通过连线长距离显示在驾驶台或仪表板上。

图6中，散热管理电路3包含散热风扇， mcu电路1连接散热管理电路3，根据充电器不同的温度状态控制所述散热风扇的转速，从而延长风扇的使用寿命并减少充电器的功耗。充电器温度低控制所述散热风扇转速低，就可以延长所述散热风扇使用寿命并减少充电器功耗。所述散热风扇转速的控制也是使用pwm来实现的。

图6中，通讯电路4包括外接通讯接口并连接其他智能模块，mcu电路1连接通讯电路4，实现对外通讯和数据交换。这种结构特别适用于车身电器总线控制系统的应用。

电池温度检测电路5包含外接温度传感器接口并连接温度传感器， mcu电路1连接温度检测电路5，用于检测蓄电池的温度，从而实现蓄电池充电温度补偿和温度保护。目前市面充电器，特别外置充电器，无外接蓄电池温度传感器接口，无法实现所述功能。

一种电动车，安装了所述多功能充电器。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理和其中一个例子，根据这个原理还会有各种变化和改进，这些变化和改进都是属于本实用新型的权利保护范围。

设计图

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主设计要求

设计方案

设计说明书

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