專利名稱：一種快速充電裝置及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種快速充電裝置，尤其是快速交、直流充電裝置及其在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛及其它器械方面的應(yīng)用。
現(xiàn)有技術(shù)中的充電裝置存在著充電時(shí)間太長(zhǎng)，一般為5-12小時(shí)；低溫狀態(tài)下如0℃以下充電困難，大功率充電時(shí)會(huì)導(dǎo)致電池發(fā)熱，以及難以消除電池鈍化現(xiàn)象。
本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種既能快速大功率充電，又不會(huì)導(dǎo)致電池非正常發(fā)熱，同時(shí)耐候性好(耐冷)，能消除電池的鈍化的電池快速充電裝置。
本發(fā)明的第二個(gè)目的在于在上述基礎(chǔ)上提供一種既能適應(yīng)電源電壓波動(dòng)變化又能方便選擇采用不同電壓等級(jí)的交流或直流充電的電池快速充電裝置。
本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供一種具有上述充電裝置的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
本發(fā)明的第四個(gè)目的在于提供一種具有在線自主充電的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
本發(fā)明的第五個(gè)目的在于提供一種具有上述充電裝置的電動(dòng)滑板車。
本發(fā)明的第一個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種快速充電裝置，其特征在于交流輸入端(1)與整流器(2)連接，整流器(2)與高頻逆變器(3)的輸入端連接，逆變器(3)的另一輸入端與逆變控制器(4)的輸出端連接，其輸出端與高頻變壓整流器(5)連接，整流器(5)的輸出端與負(fù)載輸入端(6)連接，負(fù)載輸入端(6)分別經(jīng)電壓檢測(cè)器(7)、電流檢測(cè)器(8)、溫度檢測(cè)器(9)與逆變控制器(4)三個(gè)輸入端連接。市電交流電經(jīng)交流輸入端(1)進(jìn)入，經(jīng)整流器(2)轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)直流電，經(jīng)高頻逆變器(3)轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l交流電。該電流是具有一定時(shí)間間隔與寬度的脈沖型高頻直流電。由于該高頻脈沖型直流電有一定的時(shí)間間隔，可以有效地給充電過程提供一個(gè)吸收析氣和熱量散失的機(jī)會(huì)，不致于使密封型電池在大電流充電時(shí)產(chǎn)生過大氣壓力與過熱，從而實(shí)現(xiàn)安全的快速充電。
上述方案可以這樣完善直流輸入端(10)經(jīng)防反接保護(hù)器(11)與高頻逆變器(3)的輸入端連接，高頻逆變器(3)的輸出端經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換器(12)與高頻變壓整流器(5)的輸入端連接。設(shè)計(jì)的防反接保護(hù)器(11)的作用是用來防止直流輸入端(10)在意外的情況下接錯(cuò)直流電源的極性，而導(dǎo)致電路損壞。設(shè)計(jì)電壓轉(zhuǎn)換器(12)的目的在于提高充電器對(duì)電源、電壓等級(jí)適應(yīng)性，當(dāng)輸入為不同的等級(jí)時(shí)，電壓轉(zhuǎn)換器會(huì)通過繼電器的觸點(diǎn)將變壓器切換到與此電壓對(duì)應(yīng)的抽頭上，當(dāng)輸入電源為設(shè)定電壓的直流時(shí)，它又會(huì)自動(dòng)將變壓器輸入端切換到對(duì)應(yīng)的抽頭上，來保證該充電器的輸出電壓固定在一定的范圍內(nèi)不變。
為了保證充電全過程始終處于受控狀態(tài)，特設(shè)計(jì)了電壓檢測(cè)器(7)、電流檢測(cè)器(8)、溫度檢測(cè)器(9)，一來采集充電負(fù)載的電壓、電流、溫度等重要參數(shù)，經(jīng)處理后送給具有模糊控制功能逆變控制器(4)，逆變控制器(4)根據(jù)以上數(shù)據(jù)按照設(shè)定的數(shù)學(xué)規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生用來改變高頻逆變器(3)的工作頻率和占空比的控制信號(hào)，使充電器始終工作在特定的工作狀態(tài)。
上述方案可以這樣完善直流輸入端(10)經(jīng)防反接保護(hù)器(11)與高頻逆變器(3)的輸入端連接，高頻逆變器(3)的輸出端經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換器(12)與高頻變壓整流器(5)的輸入端連接。設(shè)計(jì)的防反接保護(hù)器(11)的作用是用來防止直流輸入端(10)在意外的情況下接錯(cuò)直流電源的極性，而導(dǎo)致電路損壞。設(shè)計(jì)電壓轉(zhuǎn)換器(12)的目的在于提高充電器對(duì)電源、電壓等級(jí)適應(yīng)性，當(dāng)輸入為不同的等級(jí)時(shí)，電壓轉(zhuǎn)換器會(huì)通過一個(gè)繼電器的觸點(diǎn)將變壓器切換到與此電壓對(duì)應(yīng)的抽頭上，當(dāng)輸入電源為設(shè)定電壓的直流時(shí)，它又會(huì)自動(dòng)將變壓器輸入端切換到對(duì)應(yīng)的抽頭上，來保證該充電器的輸出電壓固定在一定的范圍內(nèi)不變。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種具有上述充電裝置的電動(dòng)機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于快速充電裝置(C)與電池組(15)連接，電池組(15)與電機(jī)控制器(18)連接；電機(jī)控制器(18)與速度控制器(20)連接，電機(jī)(21)分別通過溫度檢測(cè)器(22)、電流檢測(cè)器(23)、剎車斷電器(24)與電機(jī)控制器(18)連接，電機(jī)(21)的輸出端與汽車傳動(dòng)系統(tǒng)(25)連接。將具有上述特征的快速充電裝置的輸出端與電動(dòng)汽車的電池組(15)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組的快速充電及一系列優(yōu)越性的實(shí)現(xiàn)。電機(jī)控制器(18)是將電池組(15)的電能在受控狀態(tài)下傳遞給驅(qū)動(dòng)電機(jī)(21)的重要裝置，它是通過速度控制器(20)來根據(jù)駕駛者的意向改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車行駛速度及功率的控制。為了保證電動(dòng)機(jī)、電池組及控制器本身安全、可靠運(yùn)行，特別設(shè)計(jì)了溫度檢測(cè)器(22)、電流檢測(cè)器(23)、剎車斷電器(24)等傳感系統(tǒng)，用來判斷電動(dòng)機(jī)在工作過程中的溫度電流等信號(hào)。當(dāng)這些參數(shù)超過設(shè)定的安全數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)通過控制器中的控制電路來產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)，改變控制器的工作狀態(tài)，從而有效地保證電機(jī)、電池組控制器本身的安全。
本發(fā)明的第三個(gè)目的可以這樣完善電池組(15)通過充電自動(dòng)控制器(19)與車載發(fā)電機(jī)(16)連接，車載發(fā)電機(jī)(16)與快速充電裝置(C)連接。在電動(dòng)機(jī)(21)與快速充電裝置(C)之間連接回饋制動(dòng)器(17)。由于電池組容量所限，目前的汽車?yán)m(xù)駛里程受到限制，當(dāng)電池組缺電時(shí)，如無法及時(shí)補(bǔ)充電能，汽車無法行走，為此，特設(shè)計(jì)了電動(dòng)車車載發(fā)電機(jī)組(16)和充電自動(dòng)控制器(19)，這樣發(fā)電機(jī)組(16)可以使用汽油或天燃汽等燃料，當(dāng)電池組缺電時(shí)，自動(dòng)充電控制器(19)就會(huì)自動(dòng)也可以人為控制啟動(dòng)發(fā)電機(jī)(16)，發(fā)電機(jī)可以是各種燃油發(fā)電機(jī)，也可以是其它發(fā)電機(jī)，例如汽油、柴油、天燃?xì)?、燃料電池、光電池等的發(fā)電機(jī)。通過車載快速充電裝置將發(fā)電機(jī)提供的交流電轉(zhuǎn)換為高頻脈沖型直流電。通過上述快速充電裝置的輸出端(6)給電池組在線補(bǔ)充電能，能夠在線充電的原因是上述充電裝置具有恒壓、恒流特征，可以完全保證在線充電時(shí)與電池組連接的各部分器件電路不被干擾或損壞充電器本身也不會(huì)被燒壞。由于電動(dòng)車在行駛過程中要經(jīng)常出現(xiàn)下坡、剎車等情況，這時(shí)會(huì)導(dǎo)致由于制動(dòng)而造成能量損失。本發(fā)明充分考慮到這些因素，為了提高電動(dòng)機(jī)的續(xù)駛里程，特設(shè)計(jì)了回饋制動(dòng)器(17)，它可以將電動(dòng)機(jī)在出現(xiàn)上述制動(dòng)過程時(shí)產(chǎn)生的電能傳給上述快速充電器的直流輸入端，將此部分電能回饋充給電池組保存起來。
本發(fā)明的第五個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的快速充電裝置(C)與電池組(26)連接，電池組(26)與電機(jī)控制器(27)連接，電機(jī)控制器(27)分別與速度控制器(28)、電機(jī)(29)連接，電機(jī)(29)分別通過溫度檢測(cè)器(30)、電流檢測(cè)器(31)、剎車斷電器(32)與電機(jī)控制器(27)連接，電機(jī)(29)與安裝在2個(gè)以上滑輪(33)的滑板(34)的車身(35)上的傳動(dòng)系統(tǒng)連接。傳統(tǒng)的電動(dòng)滑板車一般是另附一個(gè)充電器，當(dāng)電池缺電時(shí)，用此充電器給它充電，使用麻煩，而且不能方便地在汽車上利用12V直流電源充電。本發(fā)明著重解決上述缺點(diǎn)，特別將上述交直流兩用快速充電裝置設(shè)置在電動(dòng)滑板上，使其與電池組連接，使使用者可以自由地根據(jù)所在場(chǎng)合方便地選擇市電交流電源充電，或者選擇汽車上的12V直流充電，而且不需再另外攜帶充電器，從而實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)滑板車的一體化設(shè)計(jì)。該電動(dòng)滑板車的工作原理是這樣的電機(jī)控制器將電池組的電能有控制地提供給電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，為了保證電池組(26)電機(jī)(29)和控制器(27)本身安全、可靠運(yùn)行，特別設(shè)計(jì)了電流檢測(cè)器(31)、溫度檢測(cè)器(30)、剎車斷電器(32)、電壓檢測(cè)器(36)，當(dāng)這些參數(shù)超出設(shè)定的數(shù)值時(shí)，這些裝置就會(huì)發(fā)出信號(hào)通過改變控制器(27)的工作狀態(tài)來保護(hù)電池組，電機(jī)和控制器本身。
本發(fā)明由于采用了高頻逆變及變壓整流電路結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了如下積極效果1、可以實(shí)現(xiàn)電池的快速充電；2、可以消除電池的鈍化，尤其是鎳—鉻電池的鈍化；3、可以將充電器的體積大大減小，從而可以實(shí)現(xiàn)將這種充電器用于裝配空間受到限制的場(chǎng)合，如用于電動(dòng)汽車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)自行車、電動(dòng)滑板車等場(chǎng)合；4、由于采用了交直流兩種電源供電電路方式和電壓轉(zhuǎn)換器，可以自動(dòng)適應(yīng)不同電壓等級(jí)的交流電源的功能。
本發(fā)明由于采用了上述充電裝置，電動(dòng)車具有了上述良好的充電功能，而且，為了使電動(dòng)汽車能夠完好運(yùn)行，該車動(dòng)力系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了集充電、控制、檢測(cè)、電能回收于一體的完整電路結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。
本發(fā)明由于采用了上述充電裝置，電動(dòng)滑板車能夠?qū)⒊潆娧b置置于滑板車上，無需另附充電器；并且可以自由地選擇不同電壓等級(jí)的交流電源或汽車的12V直流充電。


圖1，本發(fā)明的一種充電裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2，本發(fā)明的一種電動(dòng)車動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3，本發(fā)明的一種電動(dòng)滑板車的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4，圖3的電動(dòng)滑板車的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4-1，是電動(dòng)滑板橫向剖面圖。
圖5，本發(fā)明的一種充電裝置產(chǎn)品電路圖。
圖6，本發(fā)明的一種電動(dòng)滑板車的產(chǎn)品電路圖。
圖7，本發(fā)明的一種電動(dòng)車的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8，本發(fā)明的一種電動(dòng)摩托車的產(chǎn)品零部件裝配圖。
實(shí)施例1一種快速交直流兩用充電器見圖1、圖5交流輸入端(1)包括連接交流輸入電源的兩個(gè)接線端子和保險(xiǎn)F1整流器(2)，是由R1、R2、R3、R4、R7、L2、C3、C4、C6、T1、T2、B1組成的整流、濾波電路。
高頻逆變器(3)由E1、E2、M1、M2、S4、C8、R15組成。
高頻變壓整流器(5)由T2、D2、D3、C2、R8組成。
輸出端(6)由輸出正負(fù)接線端子、地線、IC1的POW腳組成。
電壓檢測(cè)器(7)由R17、R9、N1、Z1、P6、E4、02、I1、R13組成。
電流檢測(cè)器(8)由T3、D5、E3、R14、R16、01、R12、IC1的W腳地線組成。
溫度檢測(cè)器(9)由R28、IC1的W腳、地線組成。
逆變控制器(4)由T5、D7、D6、R25、R26、N3、N4、N5、N6、E6、E7組成。
直流輸入端(10)由接與防反保護(hù)器(11)輸入端的一個(gè)專用直流插座組成。
防反接保護(hù)器(11)由D8組成。主要用來防止直流輸入端由于意外將極性接反時(shí)損壞電路。
電壓轉(zhuǎn)換器(12)由S4組成。當(dāng)輸入電壓等級(jí)不同時(shí)，它會(huì)根據(jù)預(yù)先的設(shè)定將變壓器的輸入端抽頭端抽頭調(diào)到相應(yīng)的位置，保證充電器輸出電壓不變，當(dāng)采用直流時(shí)，可采用專門設(shè)定的直流輸入端插孔，電壓轉(zhuǎn)換器又能自動(dòng)將變壓器輸入端抽頭調(diào)到預(yù)先設(shè)定的位置。實(shí)施例2一種帶快速交直流兩用充電器可在線充電的電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)。見圖2、圖7(C)為實(shí)施例(1)的快速車載在線充電器(15)為電動(dòng)車的可充電電池組，一般為鉛—酸蓄電池(16)為車載交流燃?xì)獍l(fā)電機(jī)(17)是由自動(dòng)接觸器組成的回饋制動(dòng)器(18)為中山市發(fā)思特電源有限公司(廣東)制造的FK-300130型電動(dòng)汽車控制器(19)充電自動(dòng)控制器(19)由接觸器、電壓傳感器等組成(20)由帶磁霍爾傳感器、調(diào)節(jié)器的手把組成(21)為復(fù)合勵(lì)磁或重載起動(dòng)永磁直流電動(dòng)機(jī)(22)由溫度傳感器組成(23)由電流傳感器組成(24)由行程開關(guān)組成(25)由汽車主減速器和傳動(dòng)軸組成實(shí)施例3一種電動(dòng)滑板車見圖3，圖4，圖4-1，圖6滑板用鋁合金擠壓型材制作、加工方便。分隔肋板既起分隔作用，又起增加強(qiáng)度作用蓋板，置于空腔上方時(shí)可用鋁合金板，也可用木板或塑料成型板，既作踏板，又作元件保護(hù)。交、直流兩用充電器其電路結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。
以上是該滑板車的充電裝置。交流輸入端(1)是該滑板車連接交流電源進(jìn)行充電的電源接口。直流輸入端(10)是該滑板車用12V汽車電源充電的電源輸入接口。防反接保護(hù)器(11)是防止在意外情況下直流輸入端錯(cuò)接極性時(shí)造成電器損壞，速度控制器(28)是架駛者用來調(diào)節(jié)電動(dòng)滑板車行駛速度的控制元件，控制器(27)是該電動(dòng)滑板車實(shí)現(xiàn)速度控制的重要器件，用來控制電機(jī)的功率及對(duì)電機(jī)、電池等的保護(hù)。實(shí)施例4一種電動(dòng)摩托車電動(dòng)摩托車的快速充電器與實(shí)施例1相同。
電動(dòng)摩托車的其動(dòng)力系統(tǒng)元件的連接關(guān)系見圖2。電動(dòng)摩托車的各個(gè)零部件在車身上的裝置位置見圖8。(C)為實(shí)施例(1)的快速車載在線充電器(15)為電動(dòng)摩托車的可充電電池組，一般為鉛—酸蓄電池(16)為車載交流燃?xì)獍l(fā)電機(jī)(17)是由自動(dòng)接觸器組成的回饋制動(dòng)器(18)為中山市發(fā)思特電源有限公司(廣東)制造的FK-4850型電動(dòng)摩托車控制器(19)充電自動(dòng)控制器(19)是一個(gè)用來判斷電池組是否缺電的裝置，當(dāng)電池、電壓低于設(shè)定值時(shí)，它會(huì)發(fā)出信號(hào)，提示操作者，由接觸器、電壓傳感器組成。(20)由帶磁霍爾傳感器的調(diào)節(jié)器手把組成(21)為復(fù)合勵(lì)磁或重載起動(dòng)永磁直流電動(dòng)機(jī)(22)由溫度傳感器組成(23)由電流傳感器組成(24)由行程開關(guān)組成(25)由摩托車主減速器和傳動(dòng)軸組成
權(quán)利要求
1.一種快速充電裝置，其特征在于交流輸入端(1)與整流器(2)連接，整流器(2)與高頻逆變器(3)的輸入端連接，逆變器(3)的另一輸入端與逆變控制器(4)的輸出端連接，其輸出端與高頻變壓整流器(5)連接，整流器(5)的輸出端與負(fù)載輸入端(6)連接，負(fù)載輸入端(6)分別經(jīng)電壓檢測(cè)器(7)、電流檢測(cè)器(8)、溫度檢測(cè)器(9)與逆變控制器(4)三個(gè)輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于直流輸入端(10)經(jīng)防反接保護(hù)器(11)與高頻逆變器(3)的輸入端連接，高頻逆變器(3)的輸出端經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換器(12)與高頻變壓整流器(5)的輸入端連接。
3.一種具有權(quán)利要求1或2所述裝置的電動(dòng)車動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于快速充電裝置(C)的負(fù)載輸入端與電池組(15)連接，電池組(15)與電機(jī)控制器(18)連接；電機(jī)控制器(18)與速度控制器(20)連接，電機(jī)(21)分別通過溫度檢測(cè)器(22)、電流檢測(cè)器(23)、剎車斷電器(24)與電機(jī)控制器(18)連接，電機(jī)(21)的輸出端與電動(dòng)車傳動(dòng)系統(tǒng)(25)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于電池組(15)通過充電自動(dòng)控制器(19)與車載發(fā)電機(jī)(16)連接，車載發(fā)電機(jī)(16)與快速充電裝置(C)的交流輸入端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于在電動(dòng)機(jī)(21)與快速充電裝置(C)之間連接回饋制動(dòng)器(17)，回饋制動(dòng)器的輸出端連接快速充電器(C)的直流輸入端(10)。
6.一種具有權(quán)利要求1或2所述的裝置的電動(dòng)滑板車，其特征在于快速充電裝置(C)的負(fù)載輸入端與電池組(26)連接，電池組(26)與電機(jī)控制器(27)連接，電機(jī)控制器(27)分別與速度控制器(28)、電機(jī)(29)連接，電機(jī)(29)分別通過溫度檢測(cè)器(30)、電流檢測(cè)器(31)、剎車斷電器(32)與電機(jī)控制器(27)連接，電機(jī)(29)與安裝在2個(gè)以上滑輪(33)的滑板(34)的車身(35)上的傳動(dòng)系統(tǒng)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種快速充電裝置及其在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛及其它器械上的應(yīng)用,其主要特點(diǎn)在于:采取高頻逆變及變壓整流電路結(jié)構(gòu)的快速充電裝置,將它裝在汽車上配以車載電機(jī)及充電自動(dòng)控制器,能實(shí)現(xiàn)汽車的交、直流充電及在線自主充電。該充電裝置還能作為電動(dòng)摩托車、電動(dòng)自行車、電動(dòng)滑板車及其它電機(jī)驅(qū)動(dòng)的器械的電池組充電裝置之用,并能與它們裝配為一個(gè)整體,其用途廣泛,性能安全、可靠。
文檔編號(hào)B60L11/18GK1368776SQ0110750
公開日2002年9月11日 申請(qǐng)日期2001年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月6日
發(fā)明者杜炬 申請(qǐng)人:杜炬