為了解決電動(dòng)車充電器不能自動(dòng)斷電的缺陷和彌補(bǔ)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局所公開的幾種斷電保護(hù)器的不足，研發(fā)一個(gè)適合電動(dòng)車輔助充電的電子裝置--控制信號(hào)源無(wú)引線式電動(dòng)車充電適時(shí)斷電保護(hù)器，并對(duì)多臺(tái)電動(dòng)車電瓶充電進(jìn)行了一年半時(shí)間的試用。通過測(cè)試和對(duì)比，結(jié)果表明，用該裝置配合充電器充電，可以有效防止電瓶的欠充電或過充電情況的發(fā)生，延長(zhǎng)電瓶的使用壽命。
1 概述
電動(dòng)車充電器對(duì)電瓶充電過程中，當(dāng)人們未拔除電源插頭前，電瓶始終被充電，為此，會(huì)經(jīng)常導(dǎo)致電瓶的過充電或欠充電的現(xiàn)象發(fā)生。電瓶的使用壽命與電瓶的充電方法密切相關(guān)，電瓶每次充電時(shí)間大約需要5~8 h(按照電瓶的耗電量的不等有所不同)，充電器充電完成后(充電器指示燈顯示綠燈)再浮充電1~3 h(按照電瓶充電前的耗電量的深淺確定浮充電的時(shí)間)，必須拔下充電器電源，否則會(huì)造成電瓶的過充電情況發(fā)生。由于受上述充電條件的限制，無(wú)論是在夜晚還是在上班期間，人們很難實(shí)現(xiàn)對(duì)充電電源的理想控制。因此，如何掌控電瓶充電效果，已被人們所關(guān)注。
國(guó)家專利局先后公開的幾種實(shí)用新型發(fā)明，但都不能完全符合電瓶充電技術(shù)要求。全自動(dòng)過壓、過充、電動(dòng)車電瓶充電保護(hù)器能夠讓充電器在“充電完成”時(shí)立刻斷電，解決了電瓶的過充電問題，弊端是充電器剛轉(zhuǎn)換成完成狀態(tài)就切斷電源，電瓶無(wú)浮充電過程，電瓶得不到修復(fù)，這不符合電瓶充電技術(shù)要求;另外，還要拆開充電器外殼進(jìn)行接線用作自己的控制信號(hào)插頭，這也違反了商品使用的相關(guān)原則，不能成為一個(gè)獨(dú)立完整的產(chǎn)品推廣使用;電動(dòng)車充電保護(hù)插座能在充電器出現(xiàn)充電完成時(shí)，斷開電瓶充電電源，但缺少對(duì)電瓶的浮充過程，這不符合電瓶充電技術(shù)要求;電動(dòng)車電瓶過充保護(hù)器能讓電瓶延時(shí)浮充電以后斷電，它的缺陷是浮充電時(shí)間不能調(diào)控，也即是不能根據(jù)電瓶充電前耗電量的大小實(shí)施相應(yīng)時(shí)間的浮充電，這往往也會(huì)造成電瓶的過充電情況的發(fā)生。
由此可見，電動(dòng)車充電器不能自動(dòng)斷電，依靠人工控制電源的通斷很難做到恰如其分，公開的幾種發(fā)明裝置存在著一些的缺陷，為此，電動(dòng)車電瓶難以避免欠充電或過充電現(xiàn)象而影響正常使用壽命，同時(shí)也造成了社會(huì)電力資源的浪費(fèi)和家庭的經(jīng)濟(jì)損失。
綜上所述，電動(dòng)車充電器存在著不能自動(dòng)斷電的缺陷，而依靠人工控制斷電的方法難以滿足充電技術(shù)要求，“控制信號(hào)源無(wú)引線式電動(dòng)車充電適時(shí)斷電保護(hù)器”的發(fā)明和運(yùn)用，是輔助電瓶充電的較為合理有效的方法。
2 適時(shí)斷電保護(hù)器的發(fā)明與效果驗(yàn)證
2.1 技術(shù)方案
輔助充電器提供自動(dòng)斷電功能，彌補(bǔ)充電器自身不能斷電的缺陷;為充電器充電完成后提供浮充功能，讓電瓶有一個(gè)修復(fù)過程;能根據(jù)電瓶充電前的耗電量的不同提供相應(yīng)的浮充電時(shí)間，為電瓶提供更為合適的充電時(shí)間;采用不打開充電器外殼從充電器內(nèi)部引來(lái)線獲取充電完成的控制信號(hào)的手段，讓普通的電動(dòng)車用戶直接使用;整個(gè)裝置采取插頭插座的接插方式和小型化，為用戶使用提供便利。
2.2 電路組成本裝置內(nèi)部電路主要有取樣電路、門控電路、延時(shí)電路、電子開關(guān)電路、繼電器及其驅(qū)動(dòng)電路、斷電指示電路這幾部分組成，電路方框圖如圖1所示。
2.3 電路原理
電路原理圖如圖2所示。
取樣電路是用一只二極管D2 作為元件，充電器不同工作階段不同的輸出電壓在它兩端產(chǎn)生壓降變化作為信號(hào)源，通過電阻送入門控電路。門控電路主要有一只單向可控硅DT 和一只三極管BG1 組成，可控硅控制極作為門控的輸入端，接收控制信號(hào)，充電器“充電完成”前的大電流在取樣二極管兩端產(chǎn)生的壓降使可控硅導(dǎo)通;充電器“充電完成”時(shí)的輸出電壓跳變降低，取樣二極管兩端出現(xiàn)瞬時(shí)反相電壓脈沖讓可控硅截止;“充電完成”后的小電流在二極管兩端的壓降不能使可控硅導(dǎo)通。
三極管集電極作為門控電路的輸出端，對(duì)可控硅陽(yáng)極電位進(jìn)行倒相，門控電路的輸出端電位的高低控制延時(shí)電路中的電容充放電狀態(tài)。可控硅導(dǎo)通時(shí)，陽(yáng)極為低電位，門控電路輸出高電位，延時(shí)電路的電容處充電狀態(tài)，電容充電時(shí)間越長(zhǎng)，電容的正極電位就越高(不會(huì)超過門控輸出電位);可控硅截止時(shí)，陽(yáng)極為高電位，門控輸出為低電位，電容處放電狀態(tài)，電容正極電位越高，放電時(shí)間越長(zhǎng)，且通過元件參數(shù)的調(diào)整，可以取得最長(zhǎng)的放電時(shí)間和復(fù)合要求的充放電時(shí)間比例，延時(shí)電路中電容正極電位的高低，控制電子開關(guān)的通斷。
電子開關(guān)主要由絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管BG2構(gòu)成，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極作為電子開關(guān)的輸出端，電子開關(guān)輸出電位與可控硅的陽(yáng)極電位相關(guān)聯(lián)，但電子開關(guān)的輸出電位還與自身的通斷相關(guān)，自身的通斷受控于延時(shí)電路中的電容正極電位的高低，電容正極為高電位時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通，電子開關(guān)輸出為低電位，電容正極放電至低電位時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管截止，電子開關(guān)輸出為高電位，電子開關(guān)輸出電位的高低控制繼電器及其驅(qū)動(dòng)電路的通斷。繼電器J及其驅(qū)動(dòng)電路分為前級(jí)放大和末級(jí)放大，前級(jí)放大是由復(fù)合管組成，通斷狀態(tài)受控于電子開關(guān)輸出端電位的高低，末級(jí)放大主要由中功率三極管構(gòu)成，它的通斷受控于前級(jí)放大的通斷，控制繼電器J的動(dòng)作，當(dāng)電子開關(guān)輸出端為低電位時(shí)，繼電器及其驅(qū)動(dòng)電路截止，繼電器不動(dòng)作，繼電器常閉接點(diǎn)J1與轉(zhuǎn)換接點(diǎn)J3相連接，電瓶充電回路閉合;當(dāng)電子開關(guān)輸出端高電位時(shí)，繼電器及其驅(qū)動(dòng)電路導(dǎo)通，繼電器動(dòng)作，繼電器的常閉接點(diǎn)J1 與轉(zhuǎn)換接點(diǎn)J3斷開，常開接點(diǎn)J2與轉(zhuǎn)換接點(diǎn)J3閉合，電瓶充電回路開路，斷電指示電路與電源負(fù)極形成回路，指示燈亮。本實(shí)用新型輔助充電器實(shí)現(xiàn)了對(duì)電瓶的開始充電到“充電完成”后的不同時(shí)間的浮充電，最終斷電的理想的工作過程。
3 結(jié)果
3.1 測(cè)試結(jié)果比較
(1)電瓶的足容量與一年半前測(cè)試的結(jié)果對(duì)比，使用浮充電能自動(dòng)調(diào)整的斷電保護(hù)器的5輛電動(dòng)車的電瓶測(cè)試結(jié)果足容量下降約20%.
(2)使用限定2 h浮充電的斷電保護(hù)器的5輛電動(dòng)車的電瓶測(cè)試結(jié)果足容量下降約35%.
(3)使用無(wú)浮充電功能的斷電保護(hù)器的5輛電動(dòng)車的電瓶測(cè)試結(jié)果與兩年前測(cè)試結(jié)果比較，足容量下降約50%.
(4)未使用浮充電斷電保護(hù)器的5輛電動(dòng)車的電瓶測(cè)試結(jié)果與兩年前測(cè)試結(jié)果比較，足容量下降約60%以上。
3.2 測(cè)試結(jié)果分析
從測(cè)試結(jié)果看出，20輛電動(dòng)車的電瓶型號(hào)、初始容量、使用時(shí)間、車輛行駛里程這些都相同，而電瓶容量的衰減速度明顯不同。由此證明，電瓶的使用壽命與電瓶的充電方法密切相關(guān)，充電器充電完成后的浮充電時(shí)間控制影響電瓶的使用壽命。
3.3 社會(huì)效益
采用浮充電能自動(dòng)調(diào)整的適時(shí)斷電保護(hù)器輔助充電器對(duì)電瓶充電，可以達(dá)到依靠人工控電而無(wú)法實(shí)現(xiàn)的充電效果，是延長(zhǎng)電瓶的使用壽命科學(xué)充電方法，同時(shí)也能為節(jié)約用電提供幫助。
綜上所述，電動(dòng)車充電器存在著不能自動(dòng)斷電的缺陷，而依靠人工控制斷電的方法難以滿足充電技術(shù)要求，“控制信號(hào)源無(wú)引線式電動(dòng)車充電適時(shí)斷電保護(hù)器”的發(fā)明和運(yùn)用，是輔助電瓶充電的較為合理有效的方法。
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