一种电动自行车通用型充电接口转换器的制作方法

本发明属于电源转换器领域，具体涉及一种电动自行车通用型充电接口转换器。

背景技术：

随着社会的飞速发展，以及人们对环保日益重视，许多城市都出台政策禁止摩托车上路，电动自行车产业因此而获得了飞速的发展。电动自行车以优越的便捷性和舒适性等优势，得到了人们的认可，成为了代替摩托车的最佳品。

而随着电动自行车被越来越多的人使用，电动自行车的品牌也从最初的几个增加至几十个。日益增多的电动自行车品牌在给消费者的购买选择带来方便的同时，也抛给用户一个重要的问题：不同品牌的电动自行车之间的充电接口或者是充电器一般是不通用的，也就是不能相互兼容进行充电，否则将损坏电动自行车和充电器，或者是充不进电。针对电动自行车存在充电接口不同的这一问题，多数的电动自行车充电器生产厂家、企业的解决办法是在充电器上加装反接保护模块。反接保护模块的作用仅仅是当用户把不同接口的充电器和电动自行车相接充电时，断开充电器和电动自行车之间的回路，从而防止电动自行车和充电器的损坏，而不是从接口的根源上实现兼容。所以到目前为止，还没有相关的电动自行车生产厂家或者充电器生产企业从接口着手去解决问题，从而实现不同接口的充电器和电动自行车之间能相互兼容充电。

技术实现要素：

电动自行车充电接口转换器的设计目的就是为了解决充电器和电动自行车之间接口不兼容而导致不能相互充电的问题，即通过充电接口转换器的转换，用户可以使用任意“品字”接口的电压相符的电动自行车充电器给电动自行车充电。

本发明的目的是提供一种电动自行车通用型充电接口转换器，解决充电器和电动自行车之间接口不兼容而导致不能相互充电的技术问题。通过在即将对电动自行车进行充电前，将接口转换器串接在充电器和电动自行车之间，实现不同接口的电动自行车充电器和电动自行车之间进行充电，起到兼容不同充电接口的充电器对不同充电接口的电动自行车进行充电，避免充电器和电池损坏的有益技术效果。

在转换器工作时，通过不同的LED灯指示不同的接入口类型，以及工作状态。使用时，先将转换器接入电动自行车充电口，转换器自动检测电动自行车充电口的类型后控制转换器跳转到相应的模式，同时相应接口模式的LED灯指示灯亮起；再将充电器接入转换器，接通充电器的电源便可以进行充电，同时转换器通过LED灯指示充电器的接口模式。当电动自行车充满电后，转换器停止工作，以保护车的内部电池。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种电动自行车通用型充电接口转换器，与现有技术不同的是

包括小功率整流桥堆模块、电源模块、光电耦合器模块、LED灯模块、大功率整流桥堆模块和继电器模块，

所述小功率整流桥堆模块的作用是给电源模块提供电源；

所述电源模块的作用是给光电耦合模块和继电器模块提供电源；

所述光电耦合器模块的作用是从电动自行车接口获取电动自行车的接口模式的信息后控制继电器模块，使继电器跳转到相对应的接口模式；

所述LED灯模块的作用是在接入车的充电接口后，转换器再与充电器的输出口相对接，LED灯模块从充电器的输出接口获取充电器的接口模式，并控制LED灯正确指示充电器的接口模式；

所述大功率整流桥堆模块的作用是对充电器输出的电流进行整流；

所述继电器模块的作用是通过继电器模块再连通到电动自行车，最终完成转换到充电的过程；

电动自行车分别与LED灯模块、光电耦合器模块、小功率整流桥堆模块和继电器模块连接；其中LED灯模块与充电器连接；其中光电耦合器模块与继电器模块连接；其中小功率整流桥堆模块与电源模块连接，电源模块分别与光电耦合器模块和继电器模块连接；其中继电器模块与大功率整流桥堆模块连接，大功率整流桥堆模块与充电器连接。

所述光电耦合器模块由三个光电耦合器并联而得，每一个光电耦合器对应检测一种充电器接口模式。

所述大功率整流桥堆模块由三个大功率整流全桥组成，每个大功率整流全桥的正极都与电源连接，负极都与0线连接，每个大功率整流全桥自身的输出端连接后，分别对应为L、T、N端口；两个整流桥堆共同工作转换一种接口状态的电压，实现将输入端接口不同的极性转换统一为固定的正、负极性。

所述继电器模块采用最大工作功率为300W，工作电压为5V、12V、24V、36V或48V的继电器。

本发明实现了如下功能：

（1）能够将直流40V至90V的电压降压稳定在20V至24V之间，给继电器和光电耦合器供电。在电源从直流40V上升到90V或者从直流90V降到40V的过程中稳压值误差不超过2V；

（2）满足电动自行车充电器和电动电动自行车不同接口或极性之间兼容进行充电；

（3）不同接口类型的工作状态独立用LED灯进行指示；

（4）当转换器接入电动车充电口时自动检测接口类型，并自动跳转到相应的工作模式相同时相应的LED灯亮起；

本发明的有益技术效果通过实验进行测定。具体实验方法如下：

电动自行车充电接口模式的指示灯亮黄灯，其余的灯不亮，说明电动自行车充电接口模式为“N”为负极、“L”为正极、“T”为空出，继电器也跳转到了相对应的模式。

电动自行车充电接口模式的指示灯亮绿灯，其余的灯不亮，说明电动自行车充电接口模式为“N”为正极、“L”为负极、“T”为空出，继电器也跳转到了相对应的模式。

电动自行车充电接口模式的指示灯亮红灯，其余的灯不亮，说明电动自行车充电接口模式为“T”为负极、“L”为正极、“N”为空出，继电器也跳转到了相对应的模式。

充电器充电接口模式的指示灯亮黄灯，其余的灯不亮，说明电动自行车充电器充电接口模式为“L”为正极、“N”为负极、“T”为空出，继电器也跳转到了相对应的模式。

充电器充电接口模式的指示灯亮绿灯，其余的灯不亮，说明电动自行车充电器充电接口模式为“L”为负极、“N”为正极、“T”为空出，继电器也跳转到了相对应的模式。

充电器充电接口模式的指示灯亮红灯，其余的灯不亮，说明电动自行车充电器充电接口模式为“L”为正极、“T”为负极、“N”为空出，继电器也跳转到了相对应的模式。

转换器两个黄灯都亮起来，说明充电器和电动自行车的接口模式均为“L”为正极、“N”为负极、“T”为空出的状态。同时根据充电器上两个红灯的情况，说明正在对电动自行车进行充电。

充电器的充电指示灯熄灭满电指示灯亮起，说明此时电动自行车已充满电。

电动自行车充电接口模式的指示灯亮黄灯，充电器接口模式的指示灯亮绿灯。说明电动自行车的接口模式为“L”为正极、“N”为负极、“T”为空出的状态，充电器的接口模式为“L”为负极、“N”为正极、“T”为空出的状态。同时根据充电器上两个红灯的情况，说明正在对电动自行车进行充电。

电动自行车充电接口模式的指示灯亮黄灯，充电器接口模式的指示灯亮红灯。说明电动自行车的接口模式为“L”为正极、“N”为负极、“T”为空出的状态，充电器的接口模式为“L”为正极、“T”为负极、“N”为空出的状态。同时根据充电器上两个红灯的情况，说明正在对电动自行车进行充电。

转换器两个绿灯都亮起来，说明充电器和电动自行车的接口模式均为“L”为负极、“N”为正极、“T”为空出的状态。同时根据充电器上两个红灯的情况，说明正在对电动自行车进行充电。

电动自行车充电接口模式的指示灯亮绿灯，充电器接口模式的指示灯亮黄灯。说明电动自行车的接口模式为“L”为负极、“N”为正极、“T”为空出的状态，充电器的接口模式为“L”为正极、“N”为负极、“T”为空出的状态。同时根据充电器上两个红灯的情况，说明正在对电动自行车进行充电。

电动自行车充电接口模式的指示灯亮绿灯，充电器接口模式的指示灯亮红灯。说明电动自行车的接口模式为“L”为负极、“N”为正极、“T”为空出的状态，充电器的接口模式为“L”为正极、“T”为负极、“N”为空出的状态。同时根据充电器上两个红灯的情况，说明正在对电动自行车进行充电。

转换器两个红灯都亮起来，说明充电器和电动自行车的接口模式均为“L”为正极、“T”为负极、“N”为空出的状态。同时根据充电器上两个红灯的情况，说明正在对电动自行车进行充电。

电动自行车充电接口模式的指示灯亮红灯，充电器接口模式的指示灯亮黄灯。说明电动自行车的接口模式为“L”为正极、“T”为负极、“N”为空出的状态，充电器的接口模式为“L”为正极、“N”为负极、“T”为空出的状态。同时根据充电器上两个红灯的情况，说明正在对电动自行车进行充电。

电动自行车充电接口模式的指示灯亮红灯，充电器接口模式的指示灯亮黄灯。说明电动自行车的接口模式为“L”为正极、“T”为负极、“N”为空出的状态，充电器的接口模式为“L”为负极、“N”为正极、“T”为空出的状态。同时根据充电器上两个红灯的情况，说明正在对电动自行车进行充电。

本发明的有益技术效果实验结果如表1

表1接口转换器针对不同电压和接口类型的电动自行车和充电器的充电情况

通过使用不同品牌、型号的电动自行车和充电器进行接口转换器的实测的过程及结果如下：

在48V~72V的电压下，转换器均能正常工作，而且稳压的误差在2V以内，达到了最初的电压设计目标。同时对设计要求兼容的接口模式和类型的电动自行车和充电器，接口转换器均能在不同接口模式之间正确转换并正常工作。

在实际测试过程中，存在某种品牌的电动自行车在使用接口转换器之后无法进行充电但充电器能正常使用的情况。

针对充电器可用，电动自行车充不进电的情况，解决方法是在接口转换器的内部增加该种接口模式的跳转转换电路。

本发明克服了不同接口的充电器和电动自行车之间能相互兼容充电的技术问题，带来以下有益技术效果：

对于大型、公用停车场，当车主没带原车充电器时，可以使用停车场提供的充电接口转换器使用不同型号的充电器给电动自行车充电，从而解决了不带原车充电器不能充电的问题。

对于家庭，只需一个充电器和一个充电接口转换器，就可以满足不同型号电动自行车的充电需求，解决了每辆电动自行车必须配备一个充电器的问题，并且减少了电线相互缠绕带来的安全隐患。

对于维修店的维修人员，充电接口转换器的意义很重大。维修店会对不同品牌型号的电动自行车进行充电测试时，在不知道其充电接口模式的情况下，只能先用万用表进行接口模式的测试，然后再去找来相同接口的充电器才能进行测试。对于维修人员来说，上述工作是很繁琐的，也很浪费时间，同时还必须准备将近15款不同充电电压、不同接口模式的充电器，提高成本。而使用充电接口转换器，维修员只需准备3款不同充电电压的充电器即可完成电动自行车的充电测试，不仅提高了效率，而且还降低了成本。

因此，本发明具有实用价值和商业价值。

附图说明

图1为车载充电接口模式LED灯指示电路图；

图2为充电接口转换器内部工作流程图；

图3为光电耦合器电路图；

图4为继电器电路图；

图5为充电接口转换器整体工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明内容作进一步详细说明，但不是对本发明的限制。

实施例

一种电动自行车通用型充电接口转换器，与现有技术不同的是

包括小功率整流桥堆模块、电源模块、光电耦合器模块、LED灯模块、大功率整流桥堆模块和继电器模块。

所述小功率整流桥堆模块的作用是给电源模块提供电源。

所述电源模块的作用是给光电耦合模块和继电器模块提供电源。

所述光电耦合器模块的作用是从电动自行车接口获取电动自行车的接口模式的信息后控制继电器模块，使继电器跳转到相对应的接口模式。

所述LED灯模块的作用是在接入车的充电接口后，转换器再与充电器的输出口相对接，LED灯模块从充电器的输出接口获取充电器的接口模式，并控制LED灯正确指示充电器的接口模式。如图1所示，电动自行车接口模式LED灯指示电路由3个LED灯、电阻和三极管组成。P1与R1串联，P2与R2串联，P3与R3串联后与R12并联。因为LED灯是属于二极管的一种，所以只能用单向电流供电而且具有单向导通的特性。所以只有当outN-2为正极outL-2为负极时，标号为P1的LED灯才导通发亮，同理只有当outL-2为正极outN-2为负极、outL-2为正极outT-2为负极时，标号为P2、P3的LED灯才导通发亮，反过来则不会亮。因为outL-2复用了，而三极管不仅可以用作信号放大，而且还能当做开关来使用。所以三极管作用是为了确保只有outL-2为正极outT-2为负极这种情况下标号为P1的LED灯才导通发亮，确保全部的LED灯都能正确指示。

所述大功率整流桥堆模块的作用是对充电器输出的电流进行整流。

所述继电器模块的作用是通过继电器模块再连通到电动自行车，最终完成转换到充电的过程。

如图2所示，电动自行车分别与LED灯模块、光电耦合器模块、小功率整流桥堆模块和继电器模块连接；其中LED灯模块与充电器连接；其中光电耦合器模块与继电器模块连接；其中小功率整流桥堆模块与电源模块连接，电源模块分别与光电耦合器模块和继电器模块连接；其中继电器模块与大功率整流桥堆模块连接，大功率整流桥堆模块与充电器连接。

所述光电耦合器模块由三个光电耦合器并联而得，每一个光电耦合器对应检测一种充电器接口模式。如图3所示，光电耦合器是内部由发光二极管和光敏三极管组成的通过光来实现控制的器件。光电耦合器是以光为传输介质的器件，因为光的传输不像电信号的传输一样需要公共的地线，所以光电耦合器两侧的电路可以不共地。因此光电耦合器的抗干扰能力比较强同时传输效率很高以及工作比较稳定。三个光电耦合器作为该部分电路的主要部件用来分别检测三种不同的接口状态。当outN为正极outL为负极时，光电耦合器G1工作而G2和G3不工作、当outL为正极outN为负极时，光电耦合器G2工作而G1和G3不工作、当outL为正极outT为负极时，光电耦合器G3工作而G1和G1不工作。电阻的作用是给光电耦合器限流，防止因流过其内部的电流过大而烧毁。整流二极管的作用是防止光电耦合器被反向击穿确保器件里面的发光二极管能正常工作。PNP三极管的作用是为了确保只有outL为正极outT-为负极这种情况下光电耦合器G3才工作，确保光电耦合器电路能正确检测不同接口的状态，光电耦合器在电路的输入和输出上的隔离起着非常重要的作用。保证了outL、outN和outT这些高压的电路不会影响到VCC_5V低压电路部分的正常工作，从而确保了整个检测模块都能够正常运行。

所述大功率整流桥堆模块由三个大功率整流全桥组成，每个大功率整流全桥的正极都与电源连接，负极都与0线连接，每个大功率整流全桥自身的输出端连接后，分别对应为L、T、N端口；两个整流桥堆共同工作转换一种接口状态的电压，实现将输入端接口不同的极性转换统一为固定的正、负极性。

所述继电器模块采用最大工作功率为300W，工作电压为5V、12V、24V、36V或48V的继电器。

继电器作为一种开关器件常被用在电子控制电路中，具有能以小电流控制大电流、低电压控制高电压、高效和安全等优点。作为本发明的重要模块，继电器在各个电动自行车接口模式之间相互转换和导通电路的工作中起着关键的作用。两个继电器共同控制一种模式的跳转，一共采用6个继电器控制三种模式的跳转。如图4所示，当电动自行车的接口“L”为负极“N”为正极时，继电器K1和K2工作，K1导通正极电压，K2导通负极；当电动自行车的接口“L”为正极“N”为负极时，继电器K3和K4工作，K3导通正极电压，K4导通负极；当电动自行车的接口“L”为正极“T”为负极时，继电器K5和K6工作，K5导通正极电压，K6导通负极，这样就实现了三种不同接口模式的转换。因为继电器内部的线圈具有电感的特点，所以当电路断开时，线圈会产生一个非常高的感应电动势。因此为了防止感应电动势损坏电路的其他原件或者对电路造成干扰，需要在继电器的电源两侧并接一个二极管，用以消耗感应电动势。三极管能将很微弱的信号放大，所以常用来做信号放大使。因为控制继电器跳转的信号由光电耦合器发出，而光电耦合器发出的控制信号太弱，不足以驱动继电器，所以用三极管来将控制信号放大。根据三极管具有“饱和”和“截止”的特殊状态，可以将三极管用来作为开关器件使用。所以，用三极管来控制继电器的跳转。一般来说，硅型三极管的开启电压为0.3V左右，电压低于这个值，三极管便进入截止状态，为了可靠截止，一般要在基极加负反馈电阻。所以为了保证三极管能可靠通断而不导致继电器误跳，需要在三极管的基极和控制信号间加一个限流电阻，同时基极串接一个电阻到发射极用作负反馈。

如图5所示，将本发明接口转换器分别连接充电器和电动自行车，即可实现转换。