电动车充电存在的缺陷及解决办法

　　摘要：为了解决电动车充电器不能自动断电的缺陷和弥补国家知识产权局所公开的几种断电保护器的不足，研发一个适合电动车辅助充电的电子装置--控制信号源无引线式电动车充电适时断电保护器，并对多台电动车电瓶充电进行了一年半时间的试用。通过测试和对比，结果表明，用该装置配合充电器充电，可以有效防止电瓶的欠充电或过充电情况的发生，延长电瓶的使用寿命。

　　1 概述

　　电动车充电器对电瓶充电过程中，当人们未拔除电源插头前，电瓶始终被充电，为此，会经常导致电瓶的过充电或欠充电的现象发生。电瓶的使用寿命与电瓶的充电方法密切相关，电瓶每次充电时间大约需要5~8 h（按照电瓶的耗电量的不等有所不同），充电器充电完成后（充电器指示灯显示绿灯）再浮充电1~3 h（按照电瓶充电前的耗电量的深浅确定浮充电的时间），必须拔下充电器电源，否则会造成电瓶的过充电情况发生。由于受上述充电条件的限制，无论是在夜晚还是在上班期间，人们很难实现对充电电源的理想控制。因此，如何掌控电瓶充电效果，已被人们所关注。

　　国家专利局先后公开的几种实用新型发明，但都不能完全符合电瓶充电技术要求。全自动过压、过充、电动车电瓶充电保护器能够让充电器在“充电完成”时立刻断电，解决了电瓶的过充电问题，弊端是充电器刚转换成完成状态就切断电源，电瓶无浮充电过程，电瓶得不到修复，这不符合电瓶充电技术要求；另外，还要拆开充电器外壳进行接线用作自己的控制信号插头，这也违反了商品使用的相关原则，不能成为一个独立完整的产品推广使用；电动车充电保护插座能在充电器出现充电完成时，断开电瓶充电电源，但缺少对电瓶的浮充过程，这不符合电瓶充电技术要求；电动车电瓶过充保护器能让电瓶延时浮充电以后断电，它的缺陷是浮充电时间不能调控，也即是不能根据电瓶充电前耗电量的大小实施相应时间的浮充电，这往往也会造成电瓶的过充电情况的发生。

　　由此可见，电动车充电器不能自动断电，依靠人工控制电源的通断很难做到恰如其分，公开的几种发明装置存在着一些的缺陷，为此，电动车电瓶难以避免欠充电或过充电现象而影响正常使用寿命，同时也造成了社会电力资源的浪费和家庭的经济损失。

　　综上所述，电动车充电器存在着不能自动断电的缺陷，而依靠人工控制断电的方法难以满足充电技术要求，“控制信号源无引线式电动车充电适时断电保护器”的发明和运用，是辅助电瓶充电的较为合理有效的方法。

　　2 适时断电保护器的发明与效果验证

　　2.1 技术方案

　　辅助充电器提供自动断电功能，弥补充电器自身不能断电的缺陷；为充电器充电完成后提供浮充功能，让电瓶有一个修复过程；能根据电瓶充电前的耗电量的不同提供相应的浮充电时间，为电瓶提供更为合适的充电时间；采用不打开充电器外壳从充电器内部引来线获取充电完成的控制信号的手段，让普通的电动车用户直接使用；整个装置采取插头插座的接插方式和小型化，为用户使用提供便利。

　　2.2 电路组成本装置内部电路主要有取样电路、门控电路、延时电路、电子开关电路、继电器及其驱动电路、断电指示电路这几部分组成，电路方框图如图1所示。

　　2.3 电路原理

　　电路原理图如图2所示。

　　取样电路是用一只二极管D2 作为元件，充电器不同工作阶段不同的输出电压在它两端产生压降变化作为信号源，通过电阻送入门控电路。门控电路主要有一只单向可控硅DT 和一只三极管BG1 组成，可控硅控制极作为门控的输入端，接收控制信号，充电器“充电完成”前的大电流在取样二极管两端产生的压降使可控硅导通；充电器“充电完成”时的输出电压跳变降低，取样二极管两端出现瞬时反相电压脉冲让可控硅截止；“充电完成”后的小电流在二极管两端的压降不能使可控硅导通。三极管集电极作为门控电路的输出端，对可控硅阳极电位进行倒相，门控电路的输出端电位的高低控制延时电路中的电容充放电状态。可控硅导通时，阳极为低电位，门控电路输出高电位，延时电路的电容处充电状态，电容充电时间越长，电容的正极电位就越高（不会超过门控输出电位）；可控硅截止时，阳极为高电位，门控输出为低电位，电容处放电状态，电容正极电位越高，放电时间越长，且通过元件参数的调整，可以取得最长的放电时间和复合要求的充放电时间比例，延时电路中电容正极电位的高低，控制电子开关的通断。电子开关主要由绝缘栅型场效应管BG2构成，场效应管的漏极作为电子开关的输出端，电子开关输出电位与可控硅的阳极电位相关联，但电子开关的输出电位还与自身的通断相关，自身的通断受控于延时电路中的电容正极电位的高低，电容正极为高电位时，场效应管导通，电子开关输出为低电位，电容正极放电至低电位时，场效应管截止，电子开关输出为高电位，电子开关输出电位的高低控制继电器及其驱动电路的通断。继电器J及其驱动电路分为前级放大和末级放大，前级放大是由复合管组成，通断状态受控于电子开关输出端电位的高低，末级放大主要由中功率三极管构成，它的通断受控于前级放大的通断，控制继电器J的动作，当电子开关输出端为低电位时，继电器及其驱动电路截止，继电器不动作，继电器常闭接点J1与转换接点J3相连接，电瓶充电回路闭合；当电子开关输出端高电位时，继电器及其驱动电路导通，继电器动作，继电器的常闭接点J1 与转换接点J3断开，常开接点J2与转换接点J3闭合，电瓶充电回路开路，断电指示电路与电源负极形成回路，指示灯亮。本实用新型辅助充电器实现了对电瓶的开始充电到“充电完成”后的不同时间的浮充电，最终断电的理想的工作过程。

　　2.4 效果测试方法

　　2.4.1 样品模式

　　制作三种不同功能的断电保护器各5 只，分别是：

　　能根据电瓶的初始容量的不同自动调整浮充电时间的断电保护器；浮充电时间限定2 h 的断电保护器；充电器转绿灯时立刻断电的无浮充电功能的断电保护器。

　　2.4.2 实验对象和起始时间

　　2011年3月，选择我市一单位为职工配发的同种型号的且住在同一宿舍区的20个住户的电动车的电瓶进行了足容量测试，并对其中15辆电动车配发了三种不同功能的样品让其试用。

　　2.4.3 测试方法及时间

　　2012年12月，分别对上述20辆电动车电瓶进行了足容量测试。

　　3 结果

　　3.1 测试结果比较

　　（1）电瓶的足容量与一年半前测试的结果对比，使用浮充电能自动调整的断电保护器的5辆电动车的电瓶测试结果足容量下降约20%.

　　（2）使用限定2 h浮充电的断电保护器的5辆电动车的电瓶测试结果足容量下降约35%.

　　（3）使用无浮充电功能的断电保护器的5辆电动车的电瓶测试结果与两年前测试结果比较，足容量下降约50%.

　　（4）未使用浮充电断电保护器的5辆电动车的电瓶测试结果与两年前测试结果比较，足容量下降约60%以上。

　　3.2 测试结果分析

　　从测试结果看出，20辆电动车的电瓶型号、初始容量、使用时间、车辆行驶里程这些都相同，而电瓶容量的衰减速度明显不同。由此证明，电瓶的使用寿命与电瓶的充电方法密切相关，充电器充电完成后的浮充电时间控制影响电瓶的使用寿命。

　　3.3 社会效益

　　采用浮充电能自动调整的适时断电保护器辅助充电器对电瓶充电，可以达到依靠人工控电而无法实现的充电效果，是延长电瓶的使用寿命科学充电方法，同时也能为节约用电提供帮助。

　　综上所述，电动车充电器存在着不能自动断电的缺陷，而依靠人工控制断电的方法难以满足充电技术要求，“控制信号源无引线式电动车充电适时断电保护器”的发明和运用，是辅助电瓶充电的较为合理有效的方法。（作者：陶钢）