电动车自动断电智能充电器.ppt

其他 电动车 电瓶电量充满后不能彻底与电源自动断 电，导致能源的巨大浪费 。 不正确的充电方式大大缩短电瓶寿命，造成不 必要的资源浪费；废旧电瓶的处理不当对环境 产生巨大破坏。 目前传统的充电器充满电后还需人工断电，而 且充电时间较长，给消费者带来极大不便和烦 恼。 目前市场上的充电器充电方式大部分为三段 式 , 由于价格昂贵而得不到普及，功耗过大不经济 . 作品特点 本产品采用单片机智能控制 ,适时跟踪充电状态 ,调 节充电方式 ,智能四段式充电保证充入足够的电量 , 避免欠充电和过充电 。 采用的正、负脉冲技术 , 有效去除硫化、极化 ,控制 电池温升减少失水 , 不仅实现快速充电而且 延长电 池使用寿命，对已硫酸盐化而导致失效的电池具有 一定的修复作用 。 浮充过后将充电器自动彻底与电源切断。 智能充电器总体设计方案 总体设计结构图 S T C 1 2 C 5 4 1 0 A D 自 动 断 电 电 路 电 瓶 电 源 浮 充 充 电 电 路 恒 压 充 电 电 路 恒 流 充 电 电 路 采 样 电 路 L E D 指 示 工作原理 通过采样电路将采集到的电池电压信号反馈 到单片机内部，与单片机内部设定的参考值不断 比较，单片机根据采集到的信息判断充电方式， 当电池电压低于设定的电压 vg时采用小电流恒流 充电，当电池电压大于 vg时采用正负脉冲充电， 当电池电压升至补足充电电压阈值时采用恒压充 电方式。当采集到的信号显示电池充到 95%时， 充电器指示灯由红色跳转为绿色，此时在由单片 机定时 1个小时浮充，浮充过后单片机就会发出断 电命令通过断电电路将由继电器控制的充电器断 开，彻底与 220v电源断开。 单片机的选择 采用的单片机是 STC12C5410AD的增强型单片 机，此单片内置了 A/D可以方便的进行信号采样 ， 内置 A/D可以使硬件软件都变得简单容易 ,且可输出 PWM波 ,外围电路简单 ,编程方便且存储空间大 ,抗干 扰性能强。 STC12C5410系列单片机是高速 /低功耗的新一 代 8051单片机，价格低廉，控制简单方便。 STC12C5410AD 采样电路 ADC0采电流反馈到到单片机 A/D ， ADC1采电 池两端电压馈到到单片机 A/D。 脉冲快速充电法的原理 根据马斯三定律，在充电过程中，当充电电流接近蓄电 池固有的微量析气充电曲线时，适时地对电池进行反向大电 流瞬间放电，以消除电池的极化现象，可以提高蓄电池的充 电接受能力。也就是说通过反向大电流放电，可以使蓄电池 的可接受电流曲线不断右移同时其陡度不断增大，即 值增 大，从而大大提高充电速度，缩短充电时间。 充电方式 基于上述理论，并考虑到铅酸蓄电池自身的一 些特性，本产品的快速充电装置所采用的充电方法 将整个充电过程分为了预充电、脉冲快速充电、补 足充电、浮充电 4个阶段，根据蓄电池充电前的残 余电量，进入不同的充电阶段。 预充电：为了避免影响电池的寿命要先对蓄电池实行稳定 小电流充电，使电池电压上升。 脉冲快速充电 ：此阶段采用分级定电流脉冲快速充电法 , 将电流分级。 开始时采用大电流，随着电压逐渐升高，电 流等级开始降低，使充电电流的脉冲幅度和宽度随蓄电池 端电压的升高而分级减小。这样可以消除充电接近充满时 易出现的振荡现象及过充电问题。 只用 2-3小时就可充满 . 补足充电 ：为保证电池充入足够的电量对电池还要进行 补足充电。此阶段采用恒压充电，使电池容量快速恢复。 当电流下降至某一阈值时，转入浮充阶段。 浮充充电：此阶段主要用来补充蓄电池自放电所消耗的能 量，给电池不断补充电荷，这样可使电池总处于充足电状 态。 充放电硬件电路图 Q2 P60NF06 L2 200uH 2K R9 20K R6 100uF C568uF/400V C3 D3 SR560 20K R7 2K R11 100uFC7 PWM2 ADC2 ADC1 1 2 P1 Q4 P60NF06 GND PWM1 2200uF/25V C4 1 1 2 2 3 3 U1 7805 100uF C6 0.5 R3 0.5 R13 ADC0 104 C1 60/1W R8 电瓶 1K R10 DD2 SR560 2200uf GND +5V L1 200uH 常闭 NPN1 DD1 SR560 PNP1 R4 47K R2 4.7K R1 20K PWM3 K1 Q1 8050 GND R5 200 jidianqi1 D1 DIODE D2 DIODE D4 DIODE D5 DIODE R? 1M D? D Schottky 充放电硬件电路原理 单片机输出的 PWM波对两只 CMOS管进行控制，一只控制 充电器的充电全过程，一只控制放电全过程。为了使单片机 系统电源更加稳定可靠 ,没有直接使用蓄电池，而是加了一个 LM7805，这样使控制系统工作受到了保护。 自动断电电路 浮充过后单片机发出高低电平信号控制继电器 的开关。 Q 8550 D1 1N4001 VCC GND R1 信号 K 外部电路 总电源 硬件总电路图 Q2 P60NF06 L2 200uH 2K R9 20K R6 100uF C568uF/400V C3 D3 SR560 20K R7 2K R11 100uFC7 RST 1 RXD/P3.O 2 TXD/P3.1 3 XTAL2 4 XTAL1 5 INT0/P3.2 6 INT1/P3.3 7 ECI/T0/P3.4 8 PWM/P3.5 9 Gnd 10 P3.7/PWM0 11 P1.0/ADC0 12 P1.1/ADC1 13 P1.2/ADC2 14 P1.3/ADC3 15 P1.4/SS/ADC4 16 P1.5/ADC5 17 P1.6/ADC6 18 P1.7/ADC7 19 VCC 20 U2 STC12C5410AD PWM2 PWM2 ADC2 ADC0 ADC2 ADC1 1 2 P1 Q4 P60NF06 GND PWM1 PWM1 224 C11 2200uF/25V C4 10uF C9 10K R14 S1 VCC 1 1 2 2 3 3 U1 7805 100uF C6 VCC 100uF C10 Y1 12M 30 C12 30 C13 GND 1M R15 1 2 3 4 P3 VCC 1K R18 1K R16 1K R17 GND 123 GND 0.5 R3 0.5 R13 ADC0 104 C1 60/1W R8 ADC1 电瓶 1K R10 DD2 SR560 2200uf GND +5V L1 200uH 常闭 NPN1 DD1 SR560 PNP1 R4 47K R2 4.7K R1 20K PWM3 K1 8050 GND R5 200 jidianqi1 1 2 J1 220V F1 FUSE1 D1 DIODE D2 DIODE D4 DIODE D5 DIODE T1 Trans Ideal jidianqi1 D? 充电中（红灯） D? 充满（绿灯） +5v 4K7 R? Res2 4K7 R? Res2 P3.2 P3.3 P3.3 P3.2 K2 8050 GND +5v 300 R R? 1M D? D Schottky PWM3 软件部分 本系统软件部分的主要功能是，通过对蓄电池状 态的检测，使充电转入不同的充电阶段；进入不同 的充电阶段后，通过一定的算法， 改变 PWM的输出 脉冲宽度，实现各个不同阶段的充电；暂停充电和 终止充电的控制。 开 始 实 际 电 压 电 瓶 电 压 9 5 % 电 瓶 电 压 检 测 结 束 电 瓶 电 压 v g 1 定 时 时 间 1 h ？ Y N Y N 初 始 化 浮 充 充 电 N 恒 压 充 电 恒 流 充 电 Y 实物图 创新点 功能齐全，硬件电路简单，外围器件较少，成本较低，利 于普及 。 充满电后自动断电节约了电能，体现了节能理念。 采用智能四段式充电，更有利于保护、修复电池，延长电 池寿命，一定程度上保护了环境，体现了减排的理念。 适用范围广，可适用不同型号的电池，也可推广到其他充 电器。 实现快速充电，只需 2-3小时就可充满，给大家带来极大 方便 。 市场前景 目前我国人民对电动车需求日益增多 ， 仅 2010年全国电 动车的产销量约达到 3000万辆，比 2009年的 2369万辆增长 了 21%。 根椐有关专家最新研究表明，我国目前大多数电动 车配用的充电器， 都是普通充电器。加之当前国家对节能减 排的大力倡导， 因此此款电动车智能充电器可以以它的实用、 经济、节能、减排、方便消费者生活 、科技含量高、性能优 越等优点得到极大推广，具有广阔的市场前景。