專(zhuān)利名稱(chēng)：智能快慢充電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及充電器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能快慢充電機(jī)。
背景技術(shù)：
由于科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類(lèi)開(kāi)始大量使用化石燃料，使得能源與自然資源的使用與消耗急劇增加，能源枯竭與環(huán)境污染問(wèn)題已是全世界面臨的重大問(wèn)題。鉛酸蓄電池因其可循環(huán)再充電的特性，以及成本低廉、使用安全、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，目前仍在通訊、交通、電力和煤礦等行業(yè)得到廣泛的使用。二十世紀(jì)中后期，信息、通信和電子技術(shù)等的蓬勃發(fā)展，大大推動(dòng)了電池工業(yè)的進(jìn)程。特別近30年，蓄電池發(fā)展迅猛，歷史悠久的電池采用新技術(shù)、新材料和新工藝，研發(fā)和生產(chǎn)出一批高性能、高可靠性的現(xiàn)代蓄電池。新型高性能蓄電池的研發(fā)，使產(chǎn)品具有更廣闊的市場(chǎng)空間，電池工業(yè)就是二十一世紀(jì)最有發(fā)展前途的產(chǎn)業(yè)之一。目前，我國(guó)已經(jīng)成為世界上最大的鉛酸蓄電池生產(chǎn)和出口國(guó)，鉛酸蓄電池產(chǎn)量約占世界產(chǎn)量的三分之一。我國(guó)也引進(jìn)了一些先進(jìn)的生產(chǎn)線(xiàn)，生產(chǎn)閥控式密封鉛酸蓄電池，產(chǎn)品用于郵電、通信、電力、UPS電源、鐵路運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。我國(guó)規(guī)模最大的閥控式密封鉛酸蓄電池制造企業(yè)的年產(chǎn)能力為3.7xl05kVAh。電池容量是蓄電池使用過(guò)程中的一個(gè)重要參數(shù)，它是指在規(guī)定的條件下，完全充電的蓄電池能夠提供的電量。單元電池內(nèi)活性物質(zhì)的數(shù)量決定了單元電池含有的電荷量，因此，電池越大，它的容量越高。電池容量用C表示,其單位用Ah、mAh表示。蓄電池充足電時(shí)，極板上的活性物質(zhì)已達(dá)到保護(hù)狀態(tài)，再繼續(xù)充電，蓄電池的電壓也不會(huì)上升，此時(shí)的電壓稱(chēng)為充電終止電壓。放電終止電壓是指蓄電池可放電的最低電壓，如果電壓低于放電終止電壓后繼續(xù)放電，電池兩段電壓會(huì)迅速下降，形成過(guò)放電。這極易對(duì)電池造成永久性損害，影響蓄電池的使用壽命。鉛酸電池放電具有兩個(gè)基本特征，電池的放電容量與放電電流有關(guān)，放電電流越大，在該電流下所放出的有效容量就越少，簡(jiǎn)稱(chēng)容量特性。鉛酸電池的容量特性直接影響到電池汽車(chē)的動(dòng)力特性和充電周期；電池的工作電壓與放電電流和放電深度有關(guān)，放電電流及放電深度越大，電池的工作電壓下降越多，簡(jiǎn)稱(chēng)電壓特性。上個(gè)世紀(jì)初，隨著蓄電池的研究成功，與之相配套的充電裝置應(yīng)運(yùn)而生，相應(yīng)地充電技術(shù)也引起了普遍的關(guān)注。恒流充電是指電流維持在恒定值的充電，該電流是用調(diào)整充電裝置來(lái)達(dá)到的，是一種廣泛采用的充電方法。蓄電池的初充電，運(yùn)行中的蓄電池的容量檢查，運(yùn)行中的牽引蓄電池的充電以及蓄電池極板的化成充電，多采用恒流或分階段恒流電。此法的優(yōu)點(diǎn)是有較大的適應(yīng)性，可以根據(jù)蓄電池的容量確定充電電流值，直接計(jì)算充電量并確定充電完成的時(shí)間。該法的主要缺點(diǎn)是開(kāi)始階段的充電電流過(guò)小，中后期電流又過(guò)大，所以整個(gè)充電過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)、析氣嚴(yán)重、對(duì)極板的沖擊大、能耗高、效率低，且整個(gè)充電過(guò)程必須有專(zhuān)人看管。恒壓充電是指每只單體電池均以某一恒定電壓進(jìn)行充電，隨著蓄電池端電壓的逐漸升高，電流逐漸減少。充電初期電流相當(dāng)大，蓄電池電動(dòng)勢(shì)和電解液相對(duì)密度上升較快，隨著充電的延續(xù)，充電電流逐漸減小，在充電終期只有很小的電流通過(guò)，與恒流充電法相t匕，充電時(shí)間短、能耗低，一般充電4-5h后蓄電池即可獲得本身容量的90% -95%，如果充電電壓選擇得當(dāng)，Sh即可完成整個(gè)充電過(guò)程，且整個(gè)充電過(guò)程不需人照管，所以廣泛應(yīng)用于補(bǔ)充充電。其主要缺點(diǎn)為由于充電初始電流過(guò)大，對(duì)放電深度過(guò)大的蓄電池充電時(shí)，會(huì)弓I起初期充電電流急驟上升，易造成被充蓄電池過(guò)流及充電設(shè)備損壞等情況。鑒于這種缺點(diǎn)，恒壓充電很少使用，只有在充電電源電壓低而電流大時(shí)使用。如在汽車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，蓄電池就是以恒壓充電法充電的。恒壓限流充電主要是用來(lái)補(bǔ)救恒壓充電時(shí)充電電流過(guò)大的缺點(diǎn)(方法同恒壓充電)，通過(guò)在充電電源和被充蓄電池之間串聯(lián)一個(gè)電阻(限流電阻)來(lái)自動(dòng)調(diào)充電電流。當(dāng)充電電流過(guò)大時(shí)，其限流電阻上的壓降也大，從而減小了充電電壓；當(dāng)充電電流小時(shí)，限流電阻上的壓降也很小，充電設(shè)備輸出的電壓損失也小。這樣，就自動(dòng)調(diào)節(jié)了充電電流，使之不超過(guò)某個(gè)限度。該方法目前被廣泛應(yīng)用于免維護(hù)蓄電池的初充電和普通電池的補(bǔ)充充電。采用傳統(tǒng)充電方法，鉛酸蓄電池充電速度慢，為了縮短充電時(shí)間，人們分析了電池的化學(xué)反應(yīng)原理，知道了電池在充放電的過(guò)程中主要產(chǎn)生氧氣。在以前的開(kāi)口電池中，產(chǎn)生的氧氣會(huì)慢慢的排放到外界空氣中，因此要不斷的加入水和新的電解液。而在密封式鉛酸蓄電池中，正極產(chǎn)生的氧氣通過(guò)隔膜和氣室被負(fù)極吸收，整個(gè)化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)循環(huán)的反應(yīng)形式，從而達(dá)到免維護(hù)的目的。但對(duì)于密封式電池，其內(nèi)壓是有限的，導(dǎo)致陰極吸收速度也是有限的。如果充電電壓過(guò)高，正極產(chǎn)生氧氣的速度過(guò)快，吸收速度跟不上氧氣產(chǎn)生的速度，長(zhǎng)時(shí)間后會(huì)造成電池失水，誘發(fā)電池的微短路、硫酸化等失效現(xiàn)象，損害電池的質(zhì)量和使用壽命。同時(shí)，高速率充電時(shí)電池的極化會(huì)造成電池內(nèi)部壓力上升、電池溫度上升、電池內(nèi)阻升高等，不僅會(huì)縮短電池壽命，而且有可能對(duì)電池造成永久性傷害，使電池可接收的充電電流下降，使其充不到額定容量。蓄電池的這一化學(xué)反應(yīng)原理是研究制定快速充電方法的根本。所謂的快速充電是指利用蓄電池在充電初、中期可接受較大充電電流的特性，在充電初期以大電流充電，并以一定頻率對(duì)蓄電池停止充電和釋放一定量的極化電壓提高蓄電池可以接受的充電電流，從而大大縮短充電時(shí)間。一方面，快速充電要想方設(shè)法加快電池的化學(xué)反應(yīng)速度也即是增大充電電流，使之充電速度得到最大的提高；另一方面，快速充電要保證負(fù)極的吸收能力，使負(fù)極能夠跟得上正極氧氣產(chǎn)生的速度，還要盡可能的消除電池內(nèi)部的極化電壓，這步是關(guān)鍵，因?yàn)槌潆婋娏鞔髸r(shí)，極化電壓也隨之增大。這也表明，蓄電池快速充電的速度是有上限的，我們不可能無(wú)限提高蓄電池的充電速度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種智能快慢充電機(jī)。本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種智能快慢充電機(jī)，包括輸入電源采樣電路、輸入整流濾波電路和集成控制電路，所述的輸入電源采樣電路及輸入整流濾波電路均連接到380V交流電壓輸入端，所述的輸入電源采樣電路連接到集成控制電路，所述的輸入整流濾波電路連接到IGBT逆變器，所述的IGBT逆變器經(jīng)主變壓器連接到輸出整流電路，所述的輸出整流電路經(jīng)濾波電路進(jìn)行充電輸出，所述濾波電路的輸出端連接到集成控制電路，對(duì)輸出電流電壓進(jìn)行采樣。[0013]所述的IGBT逆變器與集成控制電路之間并聯(lián)有溫度檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)電路及電流檢測(cè)電路。所述的集成控制電路上連接有保護(hù)電路和故障指示電路。本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型能夠在緊急和正常條件下對(duì)蓄電池充電，更有效的保護(hù)蓄電池的使用壽命，與傳統(tǒng)的充電技術(shù)相比，充電時(shí)間約減少了一半，充電效率也提升至90 %附近，并具有快速充電和常規(guī)充電兩種充電方式，充電機(jī)具有電池充滿(mǎn)自動(dòng)關(guān)斷的的功能。

圖1為本實(shí)用新型原理方框圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。如圖1所示，一種智能快慢充電機(jī)，包括輸入電源采樣電路、輸入整流濾波電路和集成控制電路，輸入電源采樣電路及輸入整流濾波電路均連接到380V交流電壓輸入端，輸入電源采樣電路連接到集成控制電路，輸入整流濾波電路連接到IGBT逆變器，IGBT逆變器經(jīng)主變壓器連接到輸出整流電路，輸出整流電路經(jīng)濾波電路進(jìn)行充電輸出，濾波電路的輸出端連接到集成控制電路，對(duì)輸出電流電壓進(jìn)行采樣。IGBT逆變器與集成控制電路之間并聯(lián)有溫度檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)電路及電流檢測(cè)電路，驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)為推挽結(jié)構(gòu)的跟隨電路，其輸出峰值電流可達(dá)500mA，可以直接驅(qū)動(dòng)主電路的開(kāi)關(guān)器件。集成控制電路上連接有保護(hù)電路和故障指示電路。380V交流電經(jīng)過(guò)交流接觸器吸合作為輸入整流模塊的輸入電壓，經(jīng)全橋整流輸出的直流電壓作為DC/DC變換器的輸入電壓，經(jīng)全橋IGBT逆變器電路變換成20kHZ高頻脈沖，經(jīng)高頻變壓器傳輸、高頻整流濾波、閉環(huán)反饋、微處理器檢測(cè)控制，無(wú)論是輸入電壓變化，還是負(fù)載變化，都使輸出產(chǎn)生適應(yīng)蓄電池充電要求的直流電。充電機(jī)的高頻輸出整流濾波電路通常采用全波整流加直流電感濾波，在全波整流中有全波中心抽頭和橋式之分，雖然橋式整流電路中高頻變壓器利用率高，但中心抽頭全波整流電路少用一個(gè)二極管，可以減少一個(gè)二極管的正向壓降，對(duì)于大功率充電機(jī)，則可減少效率損失5%左右。因而，輸出整流電路采用中心抽頭全波整流方式。在選擇整流二極管時(shí)，應(yīng)盡可能選用正向壓降低的整流器件，也可以采用大電流器件多只并聯(lián)起來(lái)，以便減少正向壓降。同時(shí)，單個(gè)二極管的正向電流的減小，也有利于縮小反向恢復(fù)時(shí)間和反向恢復(fù)電流，從而有益于減小功率開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通瞬間集電極電流和損耗。若采用普通整流管，由于二極管在導(dǎo)通瞬間出現(xiàn)比穩(wěn)定正向管壓降高得多的正向峰值電壓，關(guān)斷時(shí)又有較長(zhǎng)的反向恢復(fù)時(shí)間，故而會(huì)導(dǎo)致輸出電壓下降、整流管和功率開(kāi)關(guān)管發(fā)熱嚴(yán)重等不良情況。肖特基勢(shì)壘二極管正向壓降很小，反向恢復(fù)時(shí)間也極短，是首選元件，在實(shí)際設(shè)計(jì)中考慮到二極管的容量，采用四組管子并聯(lián)整流，經(jīng)過(guò)電抗器濾波后建立穩(wěn)定電壓。輸出濾波電感，除濾波作用外，還有限制短路電流上升速度，改善電源動(dòng)特性的作用。由于頻率很高，所以用于高頻逆變整流回路的電抗器的電感量比工頻電源整流回路中電抗器的電感量要小得多。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
權(quán)利要求1.智能快慢充電機(jī)，包括輸入電源采樣電路、輸入整流濾波電路和集成控制電路，所述的輸入電源采樣電路及輸入整流濾波電路均連接到380V交流電壓輸入端，所述的輸入電源采樣電路連接到集成控制電路，所述的輸入整流濾波電路連接到IGBT逆變器，所述的IGBT逆變器經(jīng)主變壓器連接到輸出整流電路，所述的輸出整流電路經(jīng)濾波電路進(jìn)行充電輸出，所述濾波電路的輸出端連接到集成控制電路，對(duì)輸出電流電壓進(jìn)行采樣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能快慢充電機(jī)，其特征在于:所述的IGBT逆變器與集成控制電路之間并聯(lián)有溫度檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)電路及電流檢測(cè)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能快慢充電機(jī)，其特征在于:所述的集成控制電路上連接有保護(hù)電路和故障指不電路。
專(zhuān)利摘要一種智能快慢充電機(jī)，涉及充電器技術(shù)領(lǐng)域，包括輸入電源采樣電路、輸入整流濾波電路和集成控制電路，所述的輸入電源采樣電路及輸入整流濾波電路均連接到380V交流電壓輸入端，所述的輸入電源采樣電路連接到集成控制電路，所述的輸入整流濾波電路連接到IGBT逆變器，所述的IGBT逆變器經(jīng)主變壓器連接到輸出整流電路，所述的輸出整流電路經(jīng)濾波電路進(jìn)行充電輸出，所述濾波電路的輸出端連接到集成控制電路，對(duì)輸出電流電壓進(jìn)行采樣。本實(shí)用新型能夠在緊急和正常條件下對(duì)蓄電池充電，更有效的保護(hù)蓄電池的使用壽命。
文檔編號(hào)H02J7/02GK202949267SQ201220717538
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者朱陽(yáng) 申請(qǐng)人:朱陽(yáng)