| 标题 | 电动车安全充电装置 |
| 范文 | 摘 要：电动车的充电装置存在充电插口不安全和不能自动断电等安全隐患。通过给充电插口加装带有探针的微动开关，能有效地避免充电插口短路和触电等安全事故。通过给充电器增加自动断电功能，当蓄电池充满电或达到设定的充电时间后，充电器能自动切断电源，提高充电器的安全性能。 关键词：电动车；安全插口；自动断电 通过了解和调查研究，发现目前电动车充电装置存在一些安全隐患。 其一，充电插口不安全。因为充电插口电压多为48伏或60伏，超过安全电压（36伏），所以会造成触电事故。若充电插口的正负插脚被硬币等导体碰到，如图1，会因严重的短路造成剧烈的放热，损坏设备，甚至引起火灾，危及人身安全。媒体报道小孩子因触碰充电插口造成的电伤、烫伤等安全事故屡见不鲜。 其二，充电器不能自动断电。现在，电动车充电器大多具备防过充、防过温和防反接等保护功能，但是没有自动断开220V电源的功能，可能会因长时间通电而发生火灾等情况。有资料显示，2009年至2011年，电动车火灾以年均50%左右的速度上升。如果按社会保有量1.5亿辆，年发生火灾概率十万分之一计算，每年发生电动车火灾约1500起。 现在，我国电动车保有量已超过2.5亿辆，提高电动车充电装置的安全性很有现实意义。 1 电动车安全充电装置的设计 针对上述问题，对充电装置进行以下两个方面的改进和创新。 1.1 安全充电插口 为了解决普通充电插口（如图2）存在的上述安全问题，又不影响充电器对蓄电池的准确监测，可以采用在充电插口后面串联一个加装探针的微动开关（如图3）的办法。 将充电插口座体的后壁中间取一个小孔，孔的大小能使探针自由通过即可，如图4所示。将微动开关固定在充电插口座体的后面，使传动杆上的探针能自由通过小孔。探针的长度要合适，不能太长，以充电插头插入充电插口时，能可靠地将传动杆顶至微动开关能闭合即可。 安全充电插口的电路原理如图5所示： 图5中，S是微动开关。当电动车没有充电的时候，微动开关将充电插口的电路断开，使充电插口的金属引脚之间不再存在输出电压，从而防止出现人身触电事故和短路的发生。 当电动车充电的时候，充电插头的插入将充电插口中的探针顶起，探针带动微动开关S的传动杆将开关闭合，接通电路，实现正常充电过程。普通充电器的額定电流一般为3A左右，所以微动开关的额定电流值不能小于3A。 1.2 实现充电器自动断电功能 为了避免充电器长时间通电带来的危害，可以给充电器增加自动断电功能。实现蓄电池充满电后，充电器能自动切断220V电源；实现定时（12小时内）充电，自动切断220V电源等功能。电路如图6所示。 图6中，R1是50KΩ的可变电阻，R2是10KΩ的定值电阻，C是10μF电容器，V是C8050三极管，J1是12V单开继电器，S1是J1的常闭开关，J2是220V双开继电器，S2-1和S2-2是J2的常开开关，D是1N4007二极管，St是12小时机械定时开关，+12VDC电源取自充电器冷却风扇电源。 工作原理是： （1）启动充电：按下启动按钮S，继电器J2得电，常开开关S2-1和S2-2闭合，充电器可以正常给蓄电池充电。同时，S2-2使启动电路处于自锁状态。 （2）自动断电：当充电器“充满指示”灯（绿灯）亮起时，输出一个高电压（2.4V左右），经过R1和R2分压后，给三极管V一个0.7V左右的电压，使三极管V导通，继电器J1得电，常闭开关S1断开，继电器J2断电，开关S2-1断开，充电器彻底断电。 （3）定时充电：转动机械定时旋钮St，充电时间可在0～12小时之间任意设定。设定时间到后，开关St断开，继电器J2断电，开关S2-1断开，充电器彻底断电。 2 研究结果 通过研究和实践活动，实现了电动车安全充电装置的可行方案，能有效地避免充电插口短路和触电等安全事故；实现了蓄电池充满电或达到设定的充电时间后，充电器能自动切断电源，提高了充电器的安全性能。 图7是充电器加装自动断电功能后的外观图。在实际使用中，效果好，可靠性高。 3 创新意义 提高了普通电动车充电装置的安全性能，能有效地杜绝因触碰充电插口、电动车充电时过载、充电时间过长等而造成的安全事故。我国电动车保有量大，此项创新的受益面广。 参考文献： [1]汤小梅，龚剑.高中科技创新与研究课性学习教程.杭州：浙江大学出版社，2009第2版. [2]张孙玮，吕伯昇，张迅.科技论文写作入门.第3版.北京：化学工业出版社，2009. 作者简介：张高晨（2002-），男，汉族，浙江台州人，台州市第一中学学生，椒江区科学院小院士，获得2项国家专利。《汽车辅助保安器》获第31届浙江省青少年科技创新大赛一等奖；本作品获第32届浙江省青少年科技创新二等奖。 |
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