基于arm的电动自行车通用智能充电器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种基于ARM的电动自行车通用智能充电器，所述充电器包括ARM主控制器、检测电路、控制电路、电源模块、降压变压器、可控整流电路、滤波稳压电路以及存储芯片，所述ARM主控制器分别与所述检测电路、所述控制电路及所述存储芯片连接，所述控制电路分别与所述可控整流电路及所述滤波稳压电路连接，所述可控整流电路分别与所述降压变压器及所述滤波稳压电路连接，所述降压变压器与所述电源模块连接，所述检测电路、所述控制电路及所述滤波稳压电路均连接至蓄电池，且所述存储芯片安装于所述蓄电池内。本实用新型实现了充电器的通用化，节约资源，方便人们出行。
【专利说明】
基于ARM的电动自行车通用智能充电器
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力电子应用领域，尤其涉及一种基于ARM的电动自行车通用智能充电器。
【背景技术】
[0002]自1881年法国试制了使用铅蓄电池作为动力源的电动车以来，世界各国对电动车的研究不断有新的突破。20世纪以来，尤其是第二次世界大战后，世界各国开始大力倡导发展电动交通工具，而电动自行车以其独特的优点，受到极大的推广使用。电动自行车以其污染小、节约能源、结构和控制简单、易于操作和维修等优点，成为了交通工具更新换代的方向。
[0003]现在，随着油价的上涨和人们环保意识的增强，电动自行车以其价格低、绿色环保、结构和控制简单等优点越来越受到人们的青睐。然而，电动自行车也存在需要经常充电以及定期更换电池等不足。
[0004]现如今，许多家庭中都拥有不止一辆电动自行车，但由于电动自行车厂家较多，电池型号也存在很多种类，不同厂商、不同电池型号的电动自行车充电器是无法通用的。目前市场上的电动自行车的充电器输出电流和电压调节范围都很窄，只适用于特定负载，一般一个充电器只能为同一厂家同种型号的蓄电池充电，这造成了各种型号电动自行车之间的封闭，对同时拥有不止一辆电动自行车的消费者造成了不便。当一辆电动自行车坏掉，其充电器也随之无用武之地，而一辆电动自行车的充电器损坏，其他型号的充电器也无法替换使用，甚至在电动自行车更换了新的电池之后，原先的充电器也无法继续使用。这无形中造成了一定程度的浪费。同时，由于充电器不能通用，人们出门就需要随车携带充电器，但现有的充电器内部电路板上都有电位器，不能承受行车过程中长时间的震荡、颠簸，否则会改变内部电位器的电阻，使充电器容易出现故障，这无疑也给人们的生活和出行带来了很大不便。
[0005]因此，电动自行车的充电器无法实现标准化，不同厂家、不同型号的电动自行车充电器还不能通用，这个问题就成为了一个本领域技术人员想攻克的问题。
【发明内容】
[0006]本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种基于ARM的电动自行车通用智能充电器，在实现对不同型号的电池进行充电的目的的同时提高经济性和安全性，节约资源，方便人们出行。
[0007]本实用新型，是这样实现的:
[0008]一种基于ARM的电动自行车通用智能充电器，所述充电器包括ARM主控制器、检测电路、控制电路、电源模块、降压变压器、可控整流电路、滤波稳压电路以及存储芯片，所述ARM主控制器分别与所述检测电路、所述控制电路及所述存储芯片连接，所述控制电路分别与所述可控整流电路及所述滤波稳压电路连接，所述可控整流电路分别与所述降压变压器及所述滤波稳压电路连接，所述降压变压器与所述电源模块连接，所述检测电路、所述控制电路及所述滤波稳压电路均连接至蓄电池，且所述存储芯片安装于所述蓄电池内。
[0009]进一步地，所述检测电路包括电流传感器、电压传感器、温度传感器、第一模数转换器、第二模数转换器以及第三模数转换器，所述第一模数转换器分别与所述电流传感器及所述ARM主控制器连接，所述第二模数转换器分别与所述电压传感器及所述ARM主控制器连接，所述第三模数转换器分别与所述温度传感器及所述ARM主控制器连接，且所述电流传感器、所述电压传感器及所述温度传感器均连接至所述蓄电池。
[0010]进一步地，所述控制电路包括HVM控制器及数字电位器，所述HVM控制器分别与所述ARM主控制器及所述可控整流电路连接，所述数字电位器分别与所述ARM主控制器、所述滤波稳压电路及所述蓄电池连接。
[0011 ]进一步地，还包括输入模块，所述输入模块与所述ARM主控制器连接。
[0012]进一步地，所述输入模块为键盘输入模块。
[0013]进一步地，还包括显示器，所述显示器连接至所述ARM主控制器。
[0014]本实用新型具有如下优点:本实用新型是在ARM主控制器连接上蓄电池之后，能够自动识别蓄电池的型号，根据不同蓄电池的充电特性，自动设定适合不同种蓄电池的充电过程;同时，在自动识别功能失效的情况下，能够手动输入蓄电池的型号，ARM主控制器也能够根据用户输入的数据，识别出待充蓄电池的型号(本装置还具有记忆功能，若上次使用时设置的电池型号和本次相同，则无需再重新设置，只需按下确认按键即可)。充电过程分为两个阶段:恒流充电阶段和恒压充电阶段;恒压充电在充电过程中，随着蓄电池电动势的上升，充电电流会自动慢慢减小。因此，恒压充电适合于蓄电池第二阶段充电，充电过程中就无需调整充电电流。选择两阶段充电法既节省了充电时间，也起到保护电池的目的。充电的同时ARM主控制器通过内置传感器检测蓄电池的状态(恒流充电状态、恒压充电状态、故障状态和充满状态)，及时作出相对应的决策，调节充电电压和充电电流或者切断电源，在实现对不同型号的电池进行充电的目的的同时提高经济性和安全性，最大程度的节约资源，方便人们出行。
【附图说明】
[0015]下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0016]图1为本实用新型一种基于ARM的电动自行车通用智能充电器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]为使得本实用新型更明显易懂，现以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0018]如图1所示，本实用新型的一种基于ARM的电动自行车通用智能充电器，所述充电器包括ARM主控制器、检测电路、控制电路、电源模块、降压变压器、可控整流电路、滤波稳压电路、输入模块、存储芯片以及显示器；
[0019]所述ARM主控制器分别与所述检测电路、所述控制电路及所述输入模块连接，所述控制电路分别与所述可控整流电路及所述滤波稳压电路连接，所述可控整流电路分别与所述降压变压器及所述滤波稳压电路连接，所述降压变压器与所述电源模块连接，所述检测电路、所述控制电路及所述滤波稳压电路均连接至蓄电池;所述存储芯片安装于所述蓄电池内，且与所述ARM主控制器连接;所述显示器连接至所述ARM主控制器。
[0020]进一步地，所述检测电路包括电流传感器、电压传感器、温度传感器、第一模数转换器、第二模数转换器以及第三模数转换器，所述第一模数转换器分别与所述电流传感器及所述ARM主控制器连接，所述第二模数转换器分别与所述电压传感器及所述ARM主控制器连接，所述第三模数转换器分别与所述温度传感器及所述ARM主控制器连接，且所述电流传感器、所述电压传感器及所述温度传感器均连接至所述蓄电池。
[0021]进一步地，所述控制电路包括HVM控制器及数字电位器，所述HVM控制器分别与所述ARM主控制器及所述可控整流电路连接，所述数字电位器分别与所述ARM主控制器、所述滤波稳压电路及所述蓄电池连接。
[0022]进一步地，所述输入模块为键盘输入模块。
[0023]1、存储芯片:目前市场上的电动自行车电池大部分为铅蓄电池，一般分:24V、36V、48V、60V、64V和72V这六种，其中36V与48V最常见。36V常用的型号为:36V10AH和36V12AH两种，个别的也有用36V14AH和36V20AH的。48V常用的为:48V10AH、48V12AH、48V14AH和48V20AH这四种。存储芯片的作用就是存储蓄电池的数据，每一块芯片都单独存储一种型号蓄电池的数据，存储的数据包括:蓄电池的型号、该蓄电池的型号所对应的恒流充电阶段(第一阶段)的充电电流阈值1、恒压充电阶段(第二阶段)的充电电压阈值U、蓄电池能承受最高的温度阈值T;如36V12AH的蓄电池存储对应的存储芯片存储的数据有:蓄电池的型号为36V12AH、恒流充电阶段的充电电流阈值I为2.4A、恒压充电阶段的充电电压阈值U为43.2V、最高的温度阈值T为50摄氏度。将对应型号的存储芯片安装在蓄电池中，电动自行车厂家可以在蓄电池出厂之前将对应型号的存储芯片安装在蓄电池内部，也可以由用户自行安装；当充电器接口连接上蓄电池时，充电器中的ARM主控制器首先检测存储芯片是否正常工作，若正常工作，则进一步读取存储芯片中的充电电流阈值1、充电电压阈值U、最高的温度阈值T等基准值，然后ARM主控制器运行内置初始化程序，利用读取到的基准值对充电器中的电路进行初始化。
[0024]2、输入模块:输入模块为键盘输入模块，若待充电的蓄电池没有安装特定的存储芯片或者存储芯片出现故障，致使充电器无法自动识别蓄电池的型号，则用户还可以通过安装在充电器上的按键输入待充蓄电池的型号，如48V20AH的蓄电池，只需在电压输入栏中输入48，在电流输入栏中输入20，确认输入型号无误后，按下确认按键，ARM主控制器也能按照用户输入的型号，通过内置程序，判断出待充蓄电池的型号为48V12AH，根据蓄电池的型号从ARM主控制器的内存中搜索相应型号蓄电池所对应的存储空间，从该存储空间里找到对应的初始化数据，ARM主控制器读取该初始化数据，进行充电器的初始化操作。
[0025]3、ARM主控制器和控制电路:控制电路包括PffM控制器和数字电位器;ARM主控制器内部根据不同的蓄电池的不同型号设计有不同的控制策略，内部存储空间里设有对应的初始化数据，根据初始化数据使用对应的充电方式进行充电，ARM主控制器最主要的作用是分析传感器传送回的数据，判别出蓄电池的当前状态，制定出合适的控制策略;控制电路的作用是调节充电器输出电流和输出电压的大小。控制电路中用PWM控制器输出不同占空比的PffM控制信号来控制可控整流电路输出需要的直流电压，通过控制数字电位器的电阻值，使数字电位器输出需要的电流，这样设计的优点是:用数字量对输出电流及输出电压控制可达到很高的精确程度，可以适合不同种类不同容量的电池对充电电流的不同要求。蓄电池充电时，充电电压越高，充电电流越大，充电速度越快，但电压、电流如果过高的话，将会损坏电池。本充电器分两个阶段对蓄电池进行充电:第一阶段为恒流充电阶段，第二阶段为恒压充电阶段。恒流充电阶段是指采用恒定的充电电流对蓄电池进行充电的充电方法，该充电电流在充电过程中不随时间变化，保持恒定，恒流充电的方法具有操作简单、易于实现等优点;但随着充电过程的进行，蓄电池的电压随之升高，要保持恒定电流就需要提高充电器的输出电压，但是输出电压太高，则会损坏蓄电池，所以ARM主控制器会在充电器输出电压达到第二阶段(即恒压充电阶段)的值时，将充电器输出状态切换到恒压充电阶段;恒压充电阶段是指蓄电池充电电路的输出电压在整个充电过程中都保持一定数值不变的充电方法。在恒压充电阶段初期，蓄电池的充电电流会很大，远远超过正常恒流充电电流值。在充电过程中，随着蓄电池电动势的上升，充电电流会自动慢慢减小。因此，恒压充电适合于蓄电池第二阶段充电，充电过程中就无需调整充电电流。选择两阶段充电法既节省了充电时间，也起到保护电池的目的。当ARM主控制器检测到蓄电池电压出现下降趋势，并且蓄电池温度持续升高，表明电已经充满，此时，ARM主控制器将会停止对蓄电池充电，并且显示充电已满状态。当ARM主控制器检测到蓄电池温度高于初始化时设置的最高温度或者其他无法识别的状态时，则表明充电过程出现故障，则ARM主控制器将会立即切断电源，并报警。
[0026]4、检测电路:检测电路主要由电流传感器、电压传感器、温度传感器以及对应的模数转换器组成，电流传感器、电压传感器及温度传感器实时检测蓄电池的电流、电压、温度等数据，由模数转换器将检测到的模拟量转换成ARM控制器可以识别的数字量，传送给ARM主控制器，由ARM主控制器对检测到的数据进行分析处理，得出电池的状态，做出控制决策。
[0027]综上所述，本实用新型的优点如下:
[0028]本实用新型是在ARM主控制器连接上蓄电池之后，能够自动识别蓄电池的型号，根据不同蓄电池的充电特性，自动设定适合不同种蓄电池的充电策略；同时，在自动识别功能失效的情况下，能够由用户手动输入蓄电池的型号，ARM主控制器也能够根据用户输入的数据，识别出待充蓄电池的型号(本装置还具有记忆功能，若上次使用时设置的电池型号和本次相同，则无需再重新设置，只需按下确认按键即可，程序会自动按照上一次的型号进行初始化)，制定出不同的充电策略。充电过程分为两个阶段:恒流充电阶段和恒压充电阶段；恒压充电在充电过程中，随着蓄电池电动势的上升，充电电流会自动慢慢减小。因此，恒压充电适合于蓄电池第二阶段充电，充电过程中就无需调整充电电流。选择两阶段充电法既节省了充电时间，也起到保护电池的目的。充电的同时ARM主控制器通过内置传感器检测蓄电池的状态(丨旦流充电状态、丨旦压充电状态、故障状态和充满状态)，及时作出相对应的决策，调节充电电压和充电电流或者切断电源。在充电过程中，ARM主控制器实时监测蓄电池的充电电流、充电电压以及电池温度等状态;将采集到的数据，传送给ARM主控制器内事先设计好的程序进行计算分析，判断出蓄电池的当前状态;ARM主控制器再根据蓄电池的状态，调整充电电压和充电电流，起到对电池的保护作用；当监测到电池充电已满或处于故障状态，ARM主控制器将立即切断电源，防止电池因过充而损坏。本实用新型在实现对不同品牌、不同型号的电池进行充电的目的的同时提高经济性和安全性，最大程度的节约资源，方便人们出行。
[0029]虽然以上描述了本实用新型的【具体实施方式】，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。
【主权项】
1.一种基于ARM的电动自行车通用智能充电器，其特征在于:所述充电器包括ARM主控制器、检测电路、控制电路、电源模块、降压变压器、可控整流电路、滤波稳压电路以及存储芯片，所述ARM主控制器分别与所述检测电路、所述控制电路及所述存储芯片连接，所述控制电路分别与所述可控整流电路及所述滤波稳压电路连接，所述可控整流电路分别与所述降压变压器及所述滤波稳压电路连接，所述降压变压器与所述电源模块连接，所述检测电路、所述控制电路及所述滤波稳压电路均连接至蓄电池，且所述存储芯片安装于所述蓄电池内。2.根据权利要求1所述的一种基于ARM的电动自行车通用智能充电器，其特征在于:所述检测电路包括电流传感器、电压传感器、温度传感器、第一模数转换器、第二模数转换器以及第三模数转换器，所述第一模数转换器分别与所述电流传感器及所述ARM主控制器连接，所述第二模数转换器分别与所述电压传感器及所述ARM主控制器连接，所述第三模数转换器分别与所述温度传感器及所述ARM主控制器连接，且所述电流传感器、所述电压传感器及所述温度传感器均连接至所述蓄电池。3.根据权利要求1所述的一种基于ARM的电动自行车通用智能充电器，其特征在于:所述控制电路包括PWM控制器及数字电位器，所述PWM控制器分别与所述ARM主控制器及所述可控整流电路连接，所述数字电位器分别与所述ARM主控制器、所述滤波稳压电路及所述蓄电池连接。4.根据权利要求1所述的一种基于ARM的电动自行车通用智能充电器，其特征在于:还包括输入模块，所述输入模块与所述ARM主控制器连接。5.根据权利要求4所述的一种基于ARM的电动自行车通用智能充电器，其特征在于:所述输入模块为键盘输入模块。6.根据权利要求1所述的一种基于ARM的电动自行车通用智能充电器，其特征在于:还包括显示器，所述显示器连接至所述ARM主控制器。
【文档编号】H01M10/44GK205509607SQ201620338627
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】聂明星, 冯彬彬, 周爱君, 聂作先, 谢文明, 黄诗浩
【申请人】福建工程学院