蓄电池可混用的充电器.doc

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蓄电池可混用的充电器 目前,市面上所售的电动自行车用蓄电池电压级别分为24V、36V和48V三种。对于不同电压等级的电动自行车,必须配备不同电压等级的充电器,这样势必造成市面上充电器总的数量增多。本文针对现有的24V、36V和48V电动自行车充电器不能互换使用且充电器的正负极必须与蓄电池的正负极相对应的缺点,设计出了一种电动自行车用24V、36V和48V共用不分正负极充电器。本充电器包括蓄电池正负极识别电路、蓄电池电压数值检测电路、充电器输出电压大小调整电路。 1.充电器所用最大直流电压设计 本文所设计出的充电器直流电源是通过把220V交流电转换而成。直流电压的最大值只要能满足48V蓄电池的充电要求,那么24V和36V的蓄电池也能够满足最大充电电压要求。图1为最大直流电压变换电路原理图。 ① 使用电容C1、双电感T2和电容C5的目的是防止充电器充电时对其它通讯设备造成干扰。通过变压器出来的交流电经D1后变成直流电。直流电经电感L1滤波和电容C3稳压后变成稳定的直流电。最大直流电压Vmax的值要大于48V蓄电池组充电的峰值电压56V。Vmax经电阻R3限流后,流经发光二极管DS4。DS4为电源工作指示灯。 2.蓄电池正负极识别、电压级别检测电路工作原理 2.1蓄电池正负极识别电路工作原理 ② 图2为蓄电池正负极识别、电压检测和电压调整电路图。图2中,D6、R14和R15组成蓄电池电压检测的一条支路,D7、R16和R17组成另一条支路。在确定参数R14和R15值的大小时,要保证在蓄电池最大电压值+56V的条件下,A点电压值小于或者等于控制器的CPU所允许的电压值+50V。同理,确定参数R16和R17值时,也要保证在+56V的条件下,B点电压值小于+50V。进行蓄电池正负极识别时,PE1脚置高位,U5的接收管导通,Q4导通;PE0脚置低位,U4的接收管截止,Q3截止;PWM0脚置低位,U2的接收管截止,Q1截止;PWM1脚置低位,U3的接收管截止,Q2截止。假如此时A点电压值大于0,B点的电压值等于0,此时可以判定C点与蓄电池的正极相连,D点与蓄电池的负极相连。假如此时A点电压值等于0,B点的值也等于0,此时可以判定D点与蓄电池的正极相连,C点与蓄电池的负极相连。 2.2蓄电池组电压等级检测电路工作原理 为了提高电压测量精度,MC9S08AW16单片机的A/D转换精度设置为10位。假如检测到插头C点的电压为正,此时MC9S08AW16使PWM0占空比设置为0、PWM1占空比设置为0、PE0=0,PE1=1,U2、U3和U4的接收管均截止,U5导通。单片机检测到A点的电压值为x,蓄电池的电压值为(R16+R17)x÷R17+0.7。其中0.7为二极管D6的压降。 假如检测到插头D点的电压为正,此时MC9S08AW16使PWM0占空比设置为0、PWM1占空比设置为0、PE0=1,PE1=0,U2、U3和U5的接收管均截止,U4导通。单片机检测到B点的电压值为x,蓄电池的电压值为(R18+R19)x÷R19+0.7。 对于电动自行车所使用的单节铅酸蓄电池而言,所允许的最低放电电压为105V,最高充电电压为14V,则标称电压为24V的蓄电池组端电压范围为21V~28V,标称电压为36V的蓄电池组端电压范围为31.5V~42V,标称电压为48V的蓄电池组端电压范围为42V~56V。假如检测到蓄电池组的端电压在21V~28V之间,则蓄电池的标称电压值为24V;假如检测到蓄电池组的端电压在31.5V~42V之间,则蓄电池组的标称电压值为36V;假如检测到蓄电池组的端压在42V~56V之间,则蓄电池组的标称电压值为48V。假设蓄电池组端电压值刚好是42V,则认为蓄电池组的标称电压值是48V。 图2中的U2、U3、U4、U5为线性光耦,可以进行高低电压的有效隔离。通过PWM0和PWM1脉宽设置,达到调节充电电流大小和充电电压高低调节目的。R6和R9为限流电阻,设计中选用参数为1Ω/5W。R4、R7、R10、R12为限流电阻,R5、R8、R11和R13为下拉电阻。 对于使用锂电池作为动力的电动自行车标称电压也分为24V、36V和48V三种,各伏值段所允许的最低放电电压要高于铅酸蓄电池电压,最高充电电压与铅酸电池的最高充电电压相近,所以本文所设计出的充电器,铅酸蓄电池组和锂电池组均可用。 3.充电器电压调整及输出正、负极变换电路工作原理 蓄电池正负极判断和蓄电池电压等级确定之后,充电器即进入充电阶段。充电器的输出端要能随着与蓄电池相连的正负极不同而作出相应调整,充电器输出电压也必须与所测得的蓄电池电压等级相一致。充电器电压调整及输出正、负极变换电路如图2所示。现以电压等级为36V的蓄电池为例,在C点电压为正的情况下,介绍充电器电压调整电路工作

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