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權局所公開的幾種斷電保護器的不足，研發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生，延長電瓶的使用壽命。

關鍵詞： 電動車充電器； 輔助充電； 斷電保護器； 欠充電或過充電

中圖分類號： TN911.7?34； T?18 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）19?0164?03

0 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，會經常導致電瓶的過充電或欠充電的現象發生。根據文獻[1?6]闡述，電瓶的使用壽命與電瓶的充電方法密切相關，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，已被人們所關注。國家專利局先后公開的幾種實用新型發明，但都不能完全符合電瓶充電技術要求。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[7]，弊端是充電器剛轉換成完成狀態就切斷電源，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原則，不能成為一個獨立完整的產品推廣使用；電動車充電保護插座能在充電器出現充電完成時，斷開電瓶充電電源[8]，但缺少對電瓶的浮充過程，這不符合電瓶充電技術要求；電動車電瓶過充保護器能讓電瓶延時浮充電以后斷電[9]，它的缺陷是浮充電時間不能調控，也即是不能根據電瓶充電前耗電量的大小實施相應時間的浮充電，這往往也會造成電瓶的過充電情況的發生。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”的發明和運用[10]，是輔助電瓶充電的較為合理有效的方法。

1 適時斷電保護器的發明與效果驗證

1.1 技術方案

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；能根據電瓶充電前的耗電量的不同提供相應的浮充電時間，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。

1.2 電路組成

本裝置內部電路主要有取樣電路、門控電路、延時電路、電子開關電路、繼電器及其驅動電路、斷電指示電路這幾部分組成，電路方框圖如圖1所示。

1.3 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。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，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，電容正極電位越高，放電時間越長，且通過元件參數的調整，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，控制電子開關的通斷。電子開關主要由絕緣柵型場效應管BG2構成，場效應管的漏極作為電子開關的輸出端，電子開關輸出電位與可控硅的陽極電位相關聯，但電子開關的輸出電位還與自身的通斷相關，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，場效應管導通，電子開關輸出為低電位，電容正極放電至低電位時，場效應管截止，電子開關輸出為高電位，電子開關輸出電位的高低控制繼電器及其驅動電路的通斷。繼電器J及其驅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，通斷狀態受控于電子開關輸出端電位的高低，末級放大主要由中功率三極管構成，它的通斷受控于前級放大的通斷，控制繼電器J的動作，當電子開關輸出端為低電位時，繼電器及其驅動電路截止，繼電器不動作，繼電器常閉接點J1與轉換接點J3相連接，電瓶充電回路閉合；當電子開關輸出端高電位時，繼電器及其驅動電路導通，繼電器動作，繼電器的常閉接點J1與轉換接點J3斷開，常開接點J2與轉換接點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。

1.4 效果測試方法

1.4.1 樣品模式

制作三種不同功能的斷電保護器各5只，分別是：能根據電瓶的初始容量的不同自動調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；充電器轉綠燈時立刻斷電的無浮充電功能的斷電保護器。

1.4.2 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的同種型號的且住在同一宿舍區的20個住戶的電動車的電瓶進行了足容量測試，并對其中15輛電動車配發了三種不同功能的樣品讓其試用。

1.4.3 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。

2 結 果

2.1 測試結果比較

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

（2）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果與兩年前測試結果比較，足容量下降約50%。

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

2.2 測試結果分析

從測試結果看出，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，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。

2.3 社會效益

采用浮充電能自動調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，同時也能為節約用電提供幫助。

3 討 論

3.1 一體化設想

如果讓電動車充電器自身增設適時斷電保護功能，比采用斷電保護裝置輔助電瓶充電減少一個外接裝置，對用戶而言應該更方便。

3.2 浮充電時間的精準性設想

如果能精準測出電瓶充電前的剩余容量與所需浮充電時間的對應關系，然后設計出能按對應關系變化的浮充電時間的斷電保護電路，應該這對電瓶的保護會更有效。

參考文獻

[1] 浙江綠源電動車有限公司.TDR1019Z型綠源電動車使用說明書[M].金華：浙江綠源電動車有限公司，1997.

[2] 山東英克萊電動車有限公司.TDRC80LZ型英格萊電動車使用說明書[M].濟寧：山東英克萊電動車有限公司，1991.

[3] 上海新大洲電動車有限公司.TDR70Z型新大洲電動車使用說明書[M].上海：上海新大洲電動車有限公司，2006.

[4] 中國電動車信息網.電動車的使用說明[EB/OL].[2006?03?21].http：//news.ddc.net.cn/newsview_920.html.

[5] 佚名.電動車使用說明書[EB/OL].[2006?04?29].http：//wenku.baidu.com/view/5fac8855ad02de80d4d840ee.html.

[6] 深圳好電科技有限公司.鋰電池涂碳鋁箔使用說明[EB/OL].[2013?04?25].http：//www.haodiankeji.com/default.asp？id=1390.

[7] 朱幫選.全自動過壓、過充、電動車電瓶充電保護器：中國，CN200973016[P].2007?11?07.

[8] 李志強，傅勇山.電動車充電保護插座：中國，200720194098[P].2008?06?11.

[9] 黃黎安.電動車電瓶過充保護器：中國，CN202602257U[P].2012?12?12.

[10] 陶鋼.控制信號源無引線式電動車充電適時斷電保護器：中國，ZL 2011 2 0189998.6[P].2012?05?21.