電動車充電存在的缺陷及解決辦法

摘要：為了解決電動車充電器不能自動斷電的缺陷和彌補國家知識產(chǎn)權(quán)局所公開的幾種斷電保護器的不足，研發(fā)一個適合電動車輔助充電的電子裝置--控制信號源無引線式電動車充電適時斷電保護器，并對多臺電動車電瓶充電進行了一年半時間的試用。通過測試和對比，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，延長電瓶的使用壽命。

　　1 概述

　　電動車充電器對電瓶充電過程中，當人們未拔除電源插頭前，電瓶始終被充電，為此，會經(jīng)常導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間），必須拔下充電器電源，否則會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，無論是在夜晚還是在上班期間，人們很難實現(xiàn)對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。

　　國家專利局先后公開的幾種實用新型發(fā)明，但都不能完全符合電瓶充電技術(shù)要求。全自動過壓、過充、電動車電瓶充電保護器能夠讓充電器在“充電完成”時立刻斷電，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，電瓶無浮充電過程，電瓶得不到修復，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行接線用作自己的控制信號插頭，這也違反了商品使用的相關(guān)原則，不能成為一個獨立完整的產(chǎn)品推廣使用；電動車充電保護插座能在充電器出現(xiàn)充電完成時，斷開電瓶充電電源，但缺少對電瓶的浮充過程，這不符合電瓶充電技術(shù)要求；電動車電瓶過充保護器能讓電瓶延時浮充電以后斷電，它的缺陷是浮充電時間不能調(diào)控，也即是不能根據(jù)電瓶充電前耗電量的大小實施相應(yīng)時間的浮充電，這往往也會造成電瓶的過充電情況的發(fā)生。

　　由此可見，電動車充電器不能自動斷電，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，同時也造成了社會電力資源的浪費和家庭的經(jīng)濟損失。

　　綜上所述，電動車充電器存在著不能自動斷電的缺陷，而依靠人工控制斷電的方法難以滿足充電技術(shù)要求，“控制信號源無引線式電動車充電適時斷電保護器”的發(fā)明和運用，是輔助電瓶充電的較為合理有效的方法。

　　2 適時斷電保護器的發(fā)明與效果驗證

　　2.1 技術(shù)方案

　　輔助充電器提供自動斷電功能，彌補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，讓電瓶有一個修復過程；能根據(jù)電瓶充電前的耗電量的不同提供相應(yīng)的浮充電時間，為電瓶提供更為合適的充電時間；采用不打開充電器外殼從充電器內(nèi)部引來線獲取充電完成的控制信號的手段，讓普通的電動車用戶直接使用；整個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、延時電路、電子開關(guān)電路、繼電器及其驅(qū)動電路、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，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通；充電器“充電完成”時的輸出電壓跳變降低，取樣二極管兩端出現(xiàn)瞬時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通。三極管集電極作為門控電路的輸出端，對可控硅陽極電位進行倒相，門控電路的輸出端電位的高低控制延時電路中的電容充放電狀態(tài)。可控硅導通時，陽極為低電位，門控電路輸出高電位，延時電路的電容處充電狀態(tài)，電容充電時間越長，電容的正極電位就越高（不會超過門控輸出電位）；可控硅截止時，陽極為高電位，門控輸出為低電位，電容處放電狀態(tài)，電容正極電位越高，放電時間越長，且通過元件參數(shù)的調(diào)整，可以取得最長的放電時間和復合要求的充放電時間比例，延時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)主要由絕緣柵型場效應(yīng)管BG2構(gòu)成，場效應(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電路中的電容正極電位的高低，電容正極為高電位時，場效應(yīng)管導通，電子開關(guān)輸出為低電位，電容正極放電至低電位時，場效應(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)動電路的通斷。繼電器J及其驅(qū)動電路分為前級放大和末級放大，前級放大是由復合管組成，通斷狀態(tài)受控于電子開關(guān)輸出端電位的高低，末級放大主要由中功率三極管構(gòu)成，它的通斷受控于前級放大的通斷，控制繼電器J的動作，當電子開關(guān)輸出端為低電位時，繼電器及其驅(qū)動電路截止，繼電器不動作，繼電器常閉接點J1與轉(zhuǎn)換接點J3相連接，電瓶充電回路閉合；當電子開關(guān)輸出端高電位時，繼電器及其驅(qū)動電路導通，繼電器動作，繼電器的常閉接點J1 與轉(zhuǎn)換接點J3斷開，常開接點J2與轉(zhuǎn)換接點J3閉合，電瓶充電回路開路，斷電指示電路與電源負極形成回路，指示燈亮。本實用新型輔助充電器實現(xiàn)了對電瓶的開始充電到“充電完成”后的不同時間的浮充電，最終斷電的理想的工作過程。

　　2.4 效果測試方法

　　2.4.1 樣品模式

　　制作三種不同功能的斷電保護器各5 只，分別是：

　　能根據(jù)電瓶的初始容量的不同自動調(diào)整浮充電時間的斷電保護器；浮充電時間限定2 h 的斷電保護器；充電器轉(zhuǎn)綠燈時立刻斷電的無浮充電功能的斷電保護器。

　　2.4.2 實驗對象和起始時間

　　2011年3月，選擇我市一單位為職工配發(fā)的同種型號的且住在同一宿舍區(qū)的20個住戶的電動車的電瓶進行了足容量測試，并對其中15輛電動車配發(fā)了三種不同功能的樣品讓其試用。

　　2.4.3 測試方法及時間

　　2012年12月，分別對上述20輛電動車電瓶進行了足容量測試。

　　3 結(jié)果

　　3.1 測試結(jié)果比較

　　（1）電瓶的足容量與一年半前測試的結(jié)果對比，使用浮充電能自動調(diào)整的斷電保護器的5輛電動車的電瓶測試結(jié)果足容量下降約20%.

　?。?）使用限定2 h浮充電的斷電保護器的5輛電動車的電瓶測試結(jié)果足容量下降約35%.

　　（3）使用無浮充電功能的斷電保護器的5輛電動車的電瓶測試結(jié)果與兩年前測試結(jié)果比較，足容量下降約50%.

　?。?）未使用浮充電斷電保護器的5輛電動車的電瓶測試結(jié)果與兩年前測試結(jié)果比較，足容量下降約60%以上。

　　3.2 測試結(jié)果分析

　　從測試結(jié)果看出，20輛電動車的電瓶型號、初始容量、使用時間、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間控制影響電瓶的使用壽命。

　　3.3 社會效益

　　采用浮充電能自動調(diào)整的適時斷電保護器輔助充電器對電瓶充電，可以達到依靠人工控電而無法實現(xiàn)的充電效果，是延長電瓶的使用壽命科學充電方法，同時也能為節(jié)約用電提供幫助。

　　綜上所述，電動車充電器存在著不能自動斷電的缺陷，而依靠人工控制斷電的方法難以滿足充電技術(shù)要求，“控制信號源無引線式電動車充電適時斷電保護器”的發(fā)明和運用，是輔助電瓶充電的較為合理有效的方法。