專利名稱：大功率便攜式智能充放電機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種充放電機，尤其涉及一種大功率便攜式智能充放電機。
背景技術：
蓄電池是目前世界上生產量最大、用途最廣的一種能源產品。長期以來人們一直 在研究探索如何提高蓄電池的充電質量、縮短充電時間，于是出現(xiàn)了各種充放電設備。國內 市場上大功率充放電設備仍以工頻模式為主，設備體積大而笨重，效率低；高頻充放電設備 則多采用全橋或半橋工作方式，始終處于小電流輸出狀態(tài)，充電和放電均采用兩套分立式 電路器件。機內的充電控制工藝，充電時間長、蓄電池溫升高、溫度難以控制、導致蓄電池電 解液揮發(fā)快，極大的降低了蓄電池容量和縮短了蓄電池的正常使用壽命。
發(fā)明內容為了改變國內目前充放電設備的諸多不足，本實用新型提供了一種大功率便攜式 智能充放電機，能根據(jù)環(huán)境溫度的不同變化自動采用不同的充放電控制工藝給蓄電池充放 電、縮短了蓄電池的充電時間、提高了蓄電池容量和延長了蓄電池的正常使用壽命。本實用新型的技術方案如下大功率便攜式智能充放電機，包括機箱和安裝在所 述機箱內的電氣主回路，其特征在于所述電氣主回路包括微處理器控制電路、與雙路LC 濾波電路中的檢測分流器相連接的取樣電路、充放電控制電路、三相橋式整流濾波電路、軟 啟動電路、PWM控制及驅動電路、IGBT模塊電路、雙路LC濾波電路；所述取樣電路將檢測到 的模擬電壓、電流信號送到所述微處理器控制電路；所述微處理器控制電路根據(jù)所述取樣 電路檢測到的參數(shù)確定蓄電池的狀況；所述三相橋式整流濾波電路將三相交流電轉換成直 流電，通過所述軟啟動電路為所述IGBT模塊電路提供工作電源；所述充放電控制電路和所 述PWM控制及驅動電路接受所述微處理器控制電路內置的充放電程序控制；所述充放電控 制電路控制所述IGBT模塊電路是工作在充電狀態(tài)、還是工作在放電狀態(tài)；所述PWM控制及 驅動電路輸出開關脈沖信號使所述IGBT模塊電路根據(jù)充放電程序的要求按一定的占空比 導通或關斷；所述雙路LC濾波電路將所述IGBT模塊電路輸出的脈動電壓濾波后，提供一平 滑直流電給蓄電池充放電；所述軟啟動電路接受所述微處理器控制電路的指令，采用電阻 降壓方式降低電網接入時的沖擊電流。所述微處理器控制電路包括微處理器、與所述微處理器相連接的電子開關電路、 顯示電路、按鍵電路、控制電路、溫度自動識別電路、缺相保護電路、斷電保持電路、控制電 源電路；所述溫度自動識別電路在開機時自動檢測識別環(huán)境溫度；所述微處理器根據(jù)檢測 到的環(huán)境溫度選擇內置的最佳充放電程序給蓄電池充放電，并同時產生控制信號給所述控 制電路及所述電子開關電路；所述控制電路發(fā)出充放電控制信號、軟啟動控制信號、風機旋 轉控制信號，分別用于控制蓄電池充電和放電、控制軟啟動電阻是否串入主回路、和控制風 機旋轉；所述電子開關電路通過控制繼電器來切換所述取樣電路檢測到的模擬電壓、電流 信號；所述微處理器將所述電子開關電路送來的電壓、電流信號運算后得到的參數(shù)和所述微處理器內置充放電程序設定的參數(shù)進行比較，將比較計算后的結果轉換成模擬電壓傳輸 出去控制所述PWM控制及驅動電路的占空比，驅動所述IGBT模塊電路工作；通過所述按鍵 電路，使所述微處理器按照用戶的指令選擇微處理器內置的功能及最佳充放電程序工作； 所述顯示電路用來顯示充放電電量的進度；所述缺相保護電路用來檢測三相交流電是否缺 相；所述斷電保持電路在交流電斷電后能保存斷電前的充放電數(shù)據(jù)；所述控制電源電路向 所述微處理器控制電路的各部分電路提供電源。所述微處理器采用C8051F020芯片；所述電子開關電路采用三個HRS1H-S-DC5V繼 電器組成；所述顯示電路采用十二個LED發(fā)光二極管組成；所述按鍵電路采用薄膜式按鍵； 所述溫度自動識別電路采用DS18B20溫度傳感器；所述控制電路采用繼電器控制。所述取樣電路采用電阻電位器分壓電路和LM358芯片用于完成充放電電流信號 和電壓信號的轉換。所述充放電控制電路采用接觸器切換蓄電池充電和放電的工作狀態(tài)。所述三相橋式整流濾波電路包括三相橋式整流模塊和濾波電路組成；所述三相橋 式整流模塊將電網提供的三相交流電進行整流、再經濾波電路濾波成直流電后通過所述軟 啟動電路為所述IGBT模塊電路提供工作電源。所述PWM控制及驅動電路采用TL494芯片和EXB841芯片；所述TL494芯片在所 述微處理器控制電路內置的充放電程序控制下，提供一定的占空比的開關脈沖信號給所述 EXB841芯片進行功率放大后驅動所述IGBT模塊電路工作。 所述IGBT模塊電路包括一單元IGBT模塊及由RC構成的緩沖網絡；所述IGBT模 塊內部的IGBT單管在所述PWM控制及驅動電路提供導通脈沖信號下導通，為后級提供能 量；所述IGBT模塊內部的續(xù)流二極管在內部的IGBT單管關斷時導通，為后級提供能量；所 述緩沖網絡用以控制所述IGBT模塊內部的IGBT單管關斷時的浪涌電壓和內部的續(xù)流二極 管恢復時的浪涌電壓。所述雙路LC濾波電路采用兩級雙路LC濾波電路。本實用新型的有益效果如下本實用新型使用了高頻開關電源技術，采用一單元IGBT大功率模塊為功率器件， 將高頻充放電機兩套分立式電路器件改變?yōu)橐惶淄暾某浞烹婋娐菲骷?，在保持大電流?出狀態(tài)下，使得設備的體積和重量都大幅度減小，達到了便攜式的要求，效率大幅度提高。 控制部分以單片機微處理器為核心構成智能控制器，達到了智能化控制，完全實現(xiàn)了無人 值守；并且采用了溫度自動識別技術，能根據(jù)環(huán)境氣候溫度的不同變化自動采用不同的最 佳充電和激活功能給蓄電池充放電，縮短了充電時間、有效防止了蓄電池極板硫化、提高了 蓄電池容量和延長了蓄電池的正常使用壽命，從而確保了電動汽車等電動設備的正常使 用。

圖1是本實用新型的系統(tǒng)方框圖。圖2是本實用新型中的微處理器控制電路的電路原理圖。圖3是本實用新型中的取樣電路的電路原理圖。圖4是本實用新型中的充放電控制電路的電路原理圖。[0019]圖5是本實用新型中的三相橋式整流濾波電路的電路原理圖。圖6是本實用新型中的軟啟動電路的電路原理圖。 圖7是本實用新型中的PWM控制及驅動電路的電路原理圖。圖8是本實用新型中的IGBT模塊電路的電路原理圖。圖9是本實用新型中的雙路LC濾波電路的電路原理圖。圖中，微處理器控制電路1、微處理器11、電子開關電路12、顯示電路13、按鍵電路 14、溫度自動識別電路15、控制電路16、缺相保護電路17、斷電保持電路18、控制電源電路 19、取樣電路2、電阻電位器分壓電路21、LM358芯片22、充放電控制電路3、三相橋式整流濾 波電路4、三相橋式整流模塊41、濾波電路42、軟啟動電路5、PWM控制及驅動電路6、TL494 芯片61、EXB841芯片62、IGBT模塊電路7、IGBT模塊71、緩沖網絡72、雙路LC濾波電路8、 檢測分流器FL。
具體實施方式
以下結合附圖與具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。參見圖1，包括機箱、安裝在機箱內的電氣主回路，所述電氣主回路包括微處理器 控制電路1、與雙路LC濾波電路8中的檢測分流器FL相連接的取樣電路2、與所述微處理 器控制電路1相連接的充放電控制電路3、三相橋式整流濾波電路4、軟啟動電路5、PWM控 制及驅動電路6、IGBT模塊電路7、雙路LC濾波電路8。取樣電路2將檢測到的模擬電壓、 電流信號送到微處理器控制電路1 ；微處理器控制電路1根據(jù)取樣電路2檢測到的參數(shù)確 定蓄電池的狀況；三相橋式整流濾波電路4將三相交流電轉換成直流電，該直流電在微處 理器控制電路1內置的充放電程序控制下，自動控制充放電控制電路3，從而控制PWM控制 及驅動電路6的開關脈沖信號輸出，使IGBT模塊電路7根據(jù)充放電程序的要求按一定的占 空比導通或關斷，經雙路LC濾波電路8濾波后，提供一平滑直流電給蓄電池充放電。軟啟 動電路5接受微處理器控制電路1的指令，采用電阻降壓方式降低電網接入時的沖擊電流， 為IGBT模塊電路7提供工作電源。參見圖2，微處理器控制電路1包括微處理器11、與微處理器11相連接的電子開 關電路12、顯示電路13、按鍵電路14、溫度自動識別電路15、控制電路16、缺相保護電路 17、斷電保持電路18和控制電源電路19。溫度自動識別電路15在開機時自動檢測識別環(huán) 境溫度，微處理器11再根據(jù)不同的環(huán)境溫度選擇不同的充放電程序給蓄電池充放電，并同 時產生控制信號給控制電路16及電子開關電路12?？刂齐娐?6發(fā)出充放電控制信號、軟 啟動控制信號、風機旋轉控制信號，充放電控制信號控制充放電控制電路3中的繼電器J2 和接觸器KM1吸合或斷開，控制蓄電池充電或放電；軟啟動控制信號控制軟啟動電路5中 的繼電器J3的吸合或斷開，電網接通時繼電器J3斷開，繼電器J3斷開后將電阻串入主回 路，降低電網接入時的沖擊電流，延時繼電器J3吸合，電阻脫離電路使主回路直接得電，此 時的沖擊電流很小，大大提高器件的可靠性；風機旋轉控制信號控制繼電器J1的吸合或斷 開，繼電器J1吸合后得電，風機旋轉，來降低機箱內溫度；電子開關電路12通過控制三極管 的導通或關斷，繼而控制三個繼電器的吸合或斷開；電子開關電路12利用三個繼電器的吸 合或斷開切換取樣電路2檢測到的模擬電壓、電流信號。微處理器11將電子開關電路12 傳送來的電壓、電流信號進行運算，運算后得到的參數(shù)和微處理器11內置充放電程序設定的參數(shù)進行比較計算，并將比較計算后的結果轉換成模擬電壓用來控制PWM控制及驅動電 路6的占空比，驅動IGBT模塊電路7工作。按鍵電路14由薄膜式按鍵組成，按動某按鍵使 微處理器11按照用戶指令選擇微處理器11內置的功能及最佳充放電程序工作。顯示電路 13由十二個發(fā)光二極管組成，充電時顯示電路上13的發(fā)光二極管隨蓄電池內電量的增加 由左到右依次點亮、放電時發(fā)光二極管隨蓄電池內電量的減少由右到左依次熄滅，用來顯 示充放電電量的進度?？刂齐娫措娐?6由控制變壓器、整流二極管、濾波電容、及三端穩(wěn)壓 塊組成；380V交流電經控制變壓器變壓、整流二極管整流、濾波電容濾波及三端穩(wěn)壓塊穩(wěn) 壓后向微處理器控制電路1的各部分電路提供電源。缺相保護電路17檢測三相交流電是否 缺相，用來保護設備不因交流電缺相而損壞。斷電保持電路18在交流電斷電后能保存斷電 前的充放電數(shù)據(jù)，等電網恢復供電時能自動接著繼續(xù)充放電。微處理器11采用C8051F020 芯片，該芯片內置的A/D轉換電路和存儲電路使電路集成度大大提高。參見圖3，取樣電路2采用電阻電位器分壓電路21和一塊LM358芯片22用于完成 充放電電流信號和電壓信號的取樣轉換。參見圖4，圖4中的f’端和g’端分別與圖8中的f端和g端相連，e’端與圖9中 的e端相連。充放電控制電路3由一個繼電器J2和一個接觸器KM1組成。充電時繼電器 J2在微處理器11輸出控制信號的控制下吸合，繼電器J2吸合后使接觸器KM1線圈得電，接 觸器KM1也吸合，接觸器KM1吸合后，使得g’端與f ’端端連通，也即IGBT模塊71的g端 與插件CZ2的f端連通，同時雙路LC濾波電路8的e端與0UT+端連通，使IGBT模塊電路 7工作在充電狀態(tài)；放電時繼電器J2在微處理器11輸出控制信號的控制下，繼電器J2斷 開不吸合使接觸器KM1線圈不通電，接觸器KM1也不吸合，使得IGBT模塊71的g端與0UT+ 端連通，同時雙路LC濾波電路8的e端與OUT-端連通，使IGBT模塊電路7工作在放電狀 態(tài)。參見圖5，圖5中的a端和b端分別與圖6中的a’端和b’端相連。三相橋式整流 濾波電路4包括一塊三相橋式整流模塊41和濾波電路42。三相橋式整流模塊41將電網提 供的三相交流電進行整流，整流后經濾波電路42濾波成直流電，該直流電為IGBT模塊電路 7提供工作電源。參見圖6，圖6中的a’端和b’端分別與圖5中的a端和b端相連。軟啟動電路由 一個繼電器J3和一個電阻組成。電網接通時繼電器J3在微處理器11輸出控制信號的控 制下斷開，繼電器J3將電阻接入主回路，采用電阻降壓方式降低電網接入時的沖擊電流， 有效地提高了整機的可靠性。參見圖7，PWM控制及驅動電路6由TL494芯片61和EXB841芯片62組成。TL494芯 片61在微處理器11內置的充放電程序控制下，提供一定占空比的開關脈沖信號給EXB841 芯片62進行功率放大后驅動IGBT模塊電路7工作。參見圖8，圖8中的c端和d端分別與圖9中的c ’端和d’端相連，f端和g端分 別與圖4中的f’端和g’端相連。IGBT模塊電路7包括由一個IGBT模塊71及由兩組電 阻電容構成的緩沖網絡72組成。IGBT模塊71內部的IGBT單管在PWM控制及驅動電路6 提供導通脈沖信號下導通，為后級提供能量；IGBT模塊71內部的續(xù)流二極管在內部的IGBT 單管關斷時導通，為后級提供能量。緩沖網絡72用以控制IGBT模塊71內部的IGBT單管 關斷時的浪涌電壓和內部的續(xù)流二極管恢復時的浪涌電壓，以保護IGBT模塊71不致?lián)p壞。
7[0034] 參見圖9，圖9中的c’端和d’端分別與圖8中的c端和d端相連，e端與圖4中 的e’端相連。雙路LC濾波電路8采用兩級雙路LC濾波電路使輸出的直流電壓紋波小，濾 波效果更好。
權利要求大功率便攜式智能充放電機，包括機箱和安裝在所述機箱內的電氣主回路，其特征在于所述電氣主回路包括微處理器控制電路(1)、與雙路LC濾波電路(8)中的檢測分流器相連接的取樣電路(2)、充放電控制電路(3)、三相橋式整流濾波電路(4)、軟啟動電路(5)、PWM控制及驅動電路(6)、IGBT模塊電路(7)、雙路LC濾波電路(8)；所述取樣電路(2)將檢測到的模擬電壓、電流信號送到所述微處理器控制電路(1)；所述微處理器控制電路(1)根據(jù)所述取樣電路(2)檢測到的參數(shù)確定蓄電池的狀況；所述三相橋式整流濾波電路(4)將三相交流電轉換成直流電，通過所述軟啟動電路(5)為所述IGBT模塊電路(7)提供工作電源；所述充放電控制電路(3)和所述PWM控制及驅動電路(6)接受所述微處理器控制電路(1)內置的充放電程序控制；所述充放電控制電路(3)控制所述IGBT模塊電路(7)是工作在充電狀態(tài)、還是工作在放電狀態(tài)；所述PWM控制及驅動電路(6)輸出開關脈沖信號使所述IGBT模塊電路(7)根據(jù)充放電程序的要求按一定的占空比導通或關斷；所述雙路LC濾波電路(8)將所述IGBT模塊電路(7)輸出的脈動電壓濾波后，提供一平滑直流電給蓄電池充放電；所述軟啟動電路(5)接受所述微處理器控制電路(1)的指令，采用電阻降壓方式降低電網接入時的沖擊電流。
2.根據(jù)權利要求1所述的大功率便攜式智能充放電機，其特征在于所述微處理器控 制電路⑴包括微處理器(11)、與所述微處理器(11)相連接的電子開關電路(12)、顯示電 路(13)、按鍵電路(14)、溫度自動識別電路(15)、控制電路(16)、缺相保護電路(17)、斷電 保持電路(18)、控制電源電路(19)；所述溫度自動識別電路(15)在開機時自動檢測識別 環(huán)境溫度；所述微處理器(11)根據(jù)檢測到的環(huán)境溫度選擇內置的充放電程序給蓄電池充 放電，并同時產生控制信號給所述控制電路(16)及所述電子開關電路(12)；所述控制電路 (16)發(fā)出充放電控制信號、軟啟動控制信號、風機旋轉控制信號，分別用于控制蓄電池充電 和放電、控制軟啟動電阻是否串入主回路、和控制風機旋轉；所述電子開關電路(12)利用 繼電器來切換所述取樣電路(2)檢測到的模擬電壓、電流信號；所述微處理器(11)將所述 電子開關電路(12)送來的電壓、電流信號運算后得到的參數(shù)和所述微處理器(11)內置充 放電程序設定的參數(shù)進行比較，將比較計算后結果轉換成模擬電壓傳輸出去控制所述PWM 控制及驅動電路(6)的占空比，驅動所述IGBT模塊電路(7)工作；通過所述按鍵電路(14) 使所述微處理器(11)按照用戶指令選擇所述微處理器(11)內置的功能及充放電程序工 作；所述顯示電路(13)用來顯示充放電電量的進度；所述缺相保護電路(17)檢測三相交 流電是否缺相；所述斷電保持電路(18)在交流電斷電后能保存斷電前的充放電數(shù)據(jù)；所述 控制電源電路(19)向所述微處理器控制電路(1)的各部分電路提供電源。
3.根據(jù)權利要求2所述的大功率便攜式智能充放電機，其特征在于所述微處理器(II)采用C8051F020芯片；所述電子開關電路(12)采用三個HRS1H-S-DC5V繼電器組成； 所述顯示電路(13)采用十二個LED發(fā)光二極管組成；所述按鍵電路(14)采用薄膜式按鍵； 所述控制電路(16)采用繼電器控制；所述溫度自動識別電路(15)采用DS18B20溫度傳感器。
4.根據(jù)權利要求1所述的大功率便攜式智能充放電機，其特征在于所述取樣電路(2) 采用電阻電位器分壓電路(21)和LM358芯片(22)用于完成充放電電流信號和電壓信號的轉換。
5.根據(jù)權利要求1所述的大功率便攜式智能充放電機，其特征在于所述充放電控制電路(3)采用接觸器切換蓄電池充電和放電的工作狀態(tài)。
6.根據(jù)權利要求1所述的大功率便攜式智能充放電機，其特征在于所述三相橋式整 流濾波電路(4)包括三相橋式整流模塊(41)和濾波電路(42)組成；所述三相橋式整流模 塊(41)將電網提供的三相交流電進行整流、再經濾波電路(42)濾波成直流電后通過所述 軟啟動電路(5)為所述IGBT模塊電路(7)提供工作電源。
7.根據(jù)權利要求1所述的大功率便攜式智能充放電機，其特征在于所述PWM控制及 驅動電路(6)采用TL494芯片(61)和EXB841芯片(62)；所述TL494芯片(61)在所述微 處理器控制電路(1)內置的充放電程序控制下，提供一定的占空比的開關脈沖信號給所述 EXB841芯片(62)進行功率放大后驅動所述IGBT模塊電路(7)工作。
8.根據(jù)權利要求1所述的大功率便攜式智能充放電機，其特征在于所述IGBT模塊電 路⑵包括由一單元IGBT模塊(71)及由RC構成的緩沖網絡(72)；所述IGBT模塊(71) 內部的IGBT單管在所述PWM控制及驅動電路(6)提供導通脈沖信號下導通，為后級提供能 量；所述IGBT模塊(71)內部的續(xù)流二極管在內部的IGBT單管關斷時導通，為后級提供能 量；所述緩沖網絡(72)用以控制所述IGBT模塊(71)內部的IGBT單管關斷時的浪涌電壓 和內部的續(xù)流二極管恢復時的浪涌電壓。
9.根據(jù)權利要求1所述的大功率便攜式智能充放電機，其特征在于所述雙路LC濾波 電路⑶采用兩級雙路LC濾波電路。
10.根據(jù)權利要求1所述的大功率便攜式智能充放電機，其特征在于所述軟啟動電路 (5)由繼電器和電阻組成，通電時繼電器在微處理器(11)輸出控制信號的控制下斷開，繼 電器將電阻接入主回路。
專利摘要本實用新型涉及一種充放電機，尤其涉及一種大功率便攜式智能充放電機。大功率便攜式智能充放電機，包括機箱和安裝在所述機箱內的電氣主回路，其中，電氣主回路包括微處理器控制電路、與雙路LC濾波電路中的檢測分流器相連接的取樣電路、充放電控制電路、三相橋式整流濾波電路、軟啟動電路、PWM控制及驅動電路、IGBT模塊電路、雙路LC濾波電路。本實用新型在保持大電流輸出狀態(tài)下，使得設備的體積和重量都大幅度減小，達到了便攜式的要求，效率大幅度提高，并且能根據(jù)環(huán)境氣候溫度的不同變化自動采用不同的最佳充電和激活功能給蓄電池充放電，提高了蓄電池容量和延長了蓄電池的正常使用壽命。
文檔編號F04D27/00GK201608552SQ201020061490
公開日2010年10月13日 申請日期2010年1月21日 優(yōu)先權日2010年1月21日
發(fā)明者彭紹島, 郭江南, 魏洪印 申請人:彭紹島