專(zhuān)利名稱(chēng)：變頻脈沖智能快速充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及充電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種變頻脈沖智能快速充電 裝置。
技術(shù)背景對(duì)于金融銀行系統(tǒng)、高速公路系統(tǒng)、國(guó)防軍用系統(tǒng)等都使用有不間斷電源、備用電源；交通車(chē)輛如電動(dòng)助力車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)、電動(dòng)三輪車(chē)、電 動(dòng)鏟車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)等都使用有可充電的電瓶，電瓶的性能涉及容量性能、 可充電性能和環(huán)保性能等，電瓶的性能也是千差萬(wàn)別，同時(shí)與電瓶相關(guān)的 充電控制技術(shù)和充電所用的裝置在某種程度上直接影響這種電源的技術(shù)革新。目前在市場(chǎng)上占絕對(duì)主流的仍是鉛酸電池，可是鉛酸電池使用壽命太 短已成為越來(lái)越突出的問(wèn)題，加上環(huán)境保護(hù)日趨嚴(yán)厲，鉛酸電池的弊端開(kāi) 始突現(xiàn)，當(dāng)然在市場(chǎng)上也出現(xiàn)了其它品種的二次電池，如鎳氫電池、鋰電 子電池、聚合物電池、燃料電池，它們各有特點(diǎn)，但同時(shí)又有它們的各種 弱點(diǎn)，如使用條件高、環(huán)境要求高、價(jià)格高和安全問(wèn)題多等。國(guó)家863動(dòng)力電池研究成果， 一種軍民兩用的新型環(huán)保電池——硅能 電池，能夠很好的解決動(dòng)力電池的問(wèn)題，這種電池具有以下特點(diǎn)-1. 沒(méi)有環(huán)保問(wèn)題，電解質(zhì)呈現(xiàn)中性，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染；2. 大電流充放電性能優(yōu)于鋰電池，遠(yuǎn)好于鉛酸電池；3. 沒(méi)有記憶性，可以深充深放，即便把電池正負(fù)極短路，電池電壓放 到零伏，硅能電池也不會(huì)損壞，這是硅能蓄電池特有的功能之一；4. 充放電基本不受環(huán)境條件的影響，可在-50°C +70°C， 6000米深海環(huán) 境下正常工作，這也是硅能電池特有的功能之一；
5. 循環(huán)次數(shù)遠(yuǎn)多于同樣使用條件下的其它電池；
6. 充放電過(guò)程中的溫升幅度遠(yuǎn)低于其它電池，即使是大電流充放，電 池的溫升也很??；
7. 衰減期特別長(zhǎng)， 一般可在500個(gè)循環(huán)后才能觀察到有能量衰減跡象；
8. 性?xún)r(jià)比很高，在同等條件下，硅能電池的性?xún)r(jià)比目前為最高；
9. 軍民兩用的高效能電池，是從軍艦、坦克和通訊基地走向大眾的電
池；
10. 使用不受位置的影響，全方位放置也不會(huì)漏液，電解質(zhì)中性沒(méi)有腐 蝕性；
11. 具有特有的可修復(fù)性，本電池極板涂層不會(huì)脫落，略加維護(hù)，極板 可以反復(fù)多次使用，經(jīng)濟(jì)性很強(qiáng)。
一般的充電器不能適應(yīng)硅能電池的充電要求，因?yàn)楣枘茈姵貙儆谔胤N 半導(dǎo)體電池，必須用具有強(qiáng)勢(shì)脈沖才能對(duì)硅能電池進(jìn)行有效的激活性充電。 而且，現(xiàn)有的充電技術(shù)一般采用的是開(kāi)關(guān)電源電路、晶閘管電路和采用電 源變壓器降壓整流控制等電路。這些電路的缺陷是一般只能做成小電流充 電器，很難做成高電壓、大電流充電機(jī)，并且能量轉(zhuǎn)換效率低，能源損耗 大；即使做成大功率的也只是簡(jiǎn)單的功能結(jié)構(gòu)放大，會(huì)帶來(lái)更大的損耗和 更高的成本。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種充電機(jī)，能實(shí)現(xiàn)高電壓、 大電流充電，不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)普通電池的充電，更能滿足硅能電池的強(qiáng)勢(shì)大脈沖的充電要求，進(jìn)一步要求充電機(jī)的體積小、重量輕、充電快、使用方 便。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是 一種變頻脈沖智能 快速充電裝置，充電電路中包括具有對(duì)市電進(jìn)行變頻降壓限流控制的高壓 模塊部分，橋式整流部分，主充電回路，副充電回路，浮充電及輸出保護(hù) 回路，控制橋式整流部分、主充電回路、副充電回路、浮充電及輸出保護(hù) 回路動(dòng)作的回路控制部分，對(duì)充電進(jìn)行調(diào)控作用的控制模塊部分；所述的 回路控制部分的功能由設(shè)置在電路中的繼電器操縱。具體的說(shuō)所述的充電電路中高壓模塊VVVF對(duì)市電進(jìn)行變頻降壓限流 控制；功率模塊IGBT并聯(lián)在充電電路中，對(duì)充電電壓電流進(jìn)行調(diào)控；第一 繼電器、第二繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)和第三繼電器的二組常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)在 電路中，第一繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)和第八電阻、第三電容并聯(lián)后一端與高壓 模塊VVVF第十四腳相接，另一端與整流橋輸入端相接；第二繼電器的常開(kāi) 觸點(diǎn)和第九電阻、第四電容并聯(lián)后一端與高壓模塊VVVF第十二腳相接，另 一端與整流橋輸入端相接；第七電阻一端與高壓模塊VVVF第十六腳相接， 另一端與整流橋輸入端相接；高壓模塊VVVF第十腳與整流橋輸入端相接； 高壓模塊VVVF第九腳與整流橋輸入端的另一端相接；第五電容并聯(lián)在整流 橋輸入端的二端；第十電阻一端與電源正極相接，另一端與第一控制模塊 的TIN腳相接，第一控制模塊的GND腳與電源負(fù)極相接，第一控制模塊的 Vcc腳與電源正極相接，第十一電阻一端與電源正極相接，另一端與第一控 制模塊的CRM腳相接，第一繼電器一端與第一控制模塊的OUT腳輸出端相 接，另一端與電源負(fù)極相接；由第一控制模塊、第十電阻、第十一電阻、 第一繼電器組成的主充電控制第一回路，適時(shí)控制主充電；第十二電阻一端與電源正極相接，另一端與第二控制模塊的TIN腳相接，第二控制模塊 的GND腳與電源負(fù)極相接，第二控制模塊的Vcc腳與電源正極相接，第十 三電阻一端與電源正極相接，另一端與第二控制模塊的CRM腳相接，第二 繼電器一端與第二控制模塊的OUT腳輸出端相接，另一端與電源負(fù)極相接； 由第二控制模塊、第十二電阻、第十三電阻、第二繼電器組成的副充電控 制第二回路，適時(shí)控制副充電；第十七電阻一端與電源正極相接，另一端 與第三控制模塊的TIN腳相接，第三控制模塊的GND腳與電源負(fù)極相接， 第三控制模塊的Vcc腳與電源正極相接，第十八電阻一端與電源正極相接， 另一端與第三控制模塊的CRM腳相接，第三繼電器一端與第三控制模塊的 OUT腳輸出端相接，另一端與電源負(fù)極相接；由第三控制模塊、第十七電阻、 第十八電阻、第三繼電器組成的浮充電及輸出保護(hù)控制第三回路，控制浮 充電及輸出保護(hù)電路。主要技術(shù)指標(biāo)輸入額定電壓AC220V 50Hz、 AC380V 50Hz、 AC110V 60Hz、 AC380V 60Hz; 充電終止電壓DC 12V±0. 2V 300V士0. 2V; 輸出脈沖峰值電流DC1A 500A; 適應(yīng)蓄電池組充電3. 2Ah 2000Ah; 充電方式變頻脈沖智能快速； 空載輸出電壓〈DC 10 V。本實(shí)用新型的有益效果是1、本實(shí)用新型大電流高電壓輸出采用自主創(chuàng)新研發(fā)生產(chǎn)的高壓集成模塊對(duì)市電進(jìn)行變頻降壓限流控制，取代笨重的效率較低的電源變壓器，能 節(jié)約大量電解銅矽鋼片等國(guó)家緊缺的原材料資源。2、 本實(shí)用新型能量轉(zhuǎn)換效率高，除電源整流管以外，其它元件基本不 發(fā)熱，上百安培電流的充電機(jī)不用風(fēng)扇冷卻，能把無(wú)謂的損耗降到非常低 的水平。同樣的充電電流、電壓條件下，能節(jié)約大量能源。3、 本實(shí)用新型充電方式為變頻脈沖智能快速加負(fù)脈沖對(duì)電池進(jìn)行有效 的激活性充電，具有非常明顯的對(duì)貧弱電池的修復(fù)功能，對(duì)壓差較大的電 池組有明顯的均衡作用，具有很強(qiáng)的防極化和防鈍化功能。4、 本實(shí)用新型充電全程實(shí)行智能自動(dòng)化，精確控制各個(gè)階段的充電電 壓和電流。并且具有多種安全保護(hù)措施，配備了欠壓提升，過(guò)壓遏止，低 漂移，短路保護(hù)，反插保護(hù)，反接保護(hù)等諸多人性化功能，當(dāng)電池完全充 滿后和有人誤操作斷開(kāi)輸出端時(shí)，本機(jī)能自動(dòng)切斷電流和電壓輸出，空載 輸出可為零伏，由此極大地提高和保護(hù)了操作人員的人身安全。5、 本實(shí)用新型由于不用笨重的電源變壓器和采用高壓集成模塊化結(jié) 構(gòu)，所以本機(jī)重量輕，體積小，充電快，安裝移動(dòng)使用都很方便，能減輕 工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。6、 該產(chǎn)品將對(duì)民用系統(tǒng)、國(guó)防軍用系統(tǒng)、交通系統(tǒng)帶來(lái)產(chǎn)業(yè)性變革。 節(jié)能環(huán)保，安全可靠，將為人類(lèi)的生產(chǎn)、生活帶來(lái)極大的便利。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。 圖1是本發(fā)明變頻脈沖智能快速充電機(jī)的電原理圖。 圖2是圖1所示電路中輸入端交流市電輸入波形圖。 圖3是圖1所示電路中VVVF變頻降壓后的波形圖。圖4是圖1所示電路中輸出端正負(fù)脈沖輸出波形圖。
具體實(shí)施方式
附圖1中高壓模塊VVVF對(duì)市電進(jìn)行變頻降壓限流控制，功率模塊IGBT 并聯(lián)在充電電路中，起到充電電壓電流調(diào)控作用，第一控制模塊IC1、第二 控制模塊IC2、第三控制模塊IC3為充電機(jī)控制模塊，可選ND系列。第一 繼電器Jl、第二繼電器J2的常開(kāi)觸點(diǎn)JK1、 JK2并聯(lián)和第三繼電器J3的二 組常開(kāi)觸點(diǎn)JK3-1、 JK3-2串聯(lián)在電路中。第一繼電器Jl的常開(kāi)觸點(diǎn)JK1 和第八電阻R8、第三電容C3并聯(lián)后一端與高壓模塊VVVF第十四腳相接， 另一端與整流橋輸入端相接;第二繼電器J2的常開(kāi)觸點(diǎn)JK2和第九電阻R9、 第四電容C4并聯(lián)后一端與高壓模塊VVVF第十二腳相接，另一端與整流橋 輸入端相接；第七電阻R7—端與高壓模塊VVVF第十六腳相接，另一端與 整流橋輸入端相接；高壓模塊VVVF第十腳與整流橋輸入端相接；高壓模塊 VVVF第九腳與整流橋輸入端的另一端相接;第五電容C5并聯(lián)在整流橋輸入 端的二端。第十四電阻R14—端與電源正極相接，另一端與功率模塊IGBT 第一腳相接，功率模塊IGBT第二腳與電源負(fù)極相接，第六電容C6—端與 功率模塊IGBT第三腳相接，另一端與電源負(fù)極相接，第九二極管VD9負(fù)極 端與功率模塊IGBT第四腳相接，另一端與電源負(fù)極相接，功率模塊IGBT 第五腳與電源正極相接。由第五二極管VD5、第六二極管VD6、第七二極管 VD7、第八二極管VD8組成橋式整流電路。至此連接圖1所示電路中已形成 基本充電電路。圖2是圖1所示電路中高壓模塊VVVF輸入端的交流市電輸 入波形圖，交流市電經(jīng)高壓模塊VVVF變頻降壓后，在其輸出端輸出圖3所 示的變頻降壓后的波形圖，交變電經(jīng)VD5、 VD6、 VD7、 VD8組成橋式整流輸 出脈沖電流，經(jīng)功率模塊IGBT電壓電流調(diào)控，在充電機(jī)輸出端輸出圖4所示的正負(fù)脈沖輸出波形圖。主充電、副充電、浮充電及輸出保護(hù)電路控制 部分的具體實(shí)施方式
為第十電阻R10—端與電源正極相接，另一端與第 一控制模塊IC1的TIN腳相接，第一控制模塊IC1的GND腳與電源負(fù)極相 接，第一控制模塊IC1的Vcc腳與電源正極相接，第十一電阻Rll —端與 電源正極相接，另一端與第一控制模塊IC1的CRM腳相接，第一繼電器J1 一端與第一控制模塊IC1的OUT腳輸出端相接，另一端與電源的負(fù)極相接。 當(dāng)接通電源，第一、二、三繼電器Jl、 J2、 J3吸合，JK1、 JK2、 JK3-1、 JK3-2導(dǎo)通時(shí)，主充交變電經(jīng)VD5、 VD6、 VD7、 VD8組成橋式整流輸出脈沖 電流，形成主充電回路，適時(shí)對(duì)電池進(jìn)行主充電；當(dāng)電池充到主充電設(shè)定 電壓時(shí)，由第十電阻RIO、第十一電阻Rll、第一控制模塊IC1等電路通過(guò) 檢測(cè)對(duì)比分析后控制第一控制模塊IC1內(nèi)部晶體管截止，第一控制模塊IC1 的OUT腳輸出端進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，促使第一繼電器J1釋放，JK1斷開(kāi)，完成 主充電。第十二電阻R12 —端與電源正極相接，另一端與第二控制模塊IC2 的TIN腳相接，第二控制模塊IC2的GND腳與電源負(fù)極相接，第二控制模 塊IC2的Vcc腳與電源正極相接，第十三電阻R13 —端與電源正極相接， 另一端與第二控制模塊IC2的CRM腳相接，第二繼電器J2 —端與第二控制 模塊IC2的OUT腳輸出端相接，另一端與電源負(fù)極相接。當(dāng)主充電完成， 第一繼電器J1釋放，JK1斷開(kāi)，第二繼電器J2、第三繼電器J3吸合，JK2、 JK3-1、 JK3-2導(dǎo)通時(shí)，副充交變電經(jīng)VD5、 VD6、 VD7、 VD8組成橋式整流輸 出脈沖電流，形成副充電回路，適時(shí)對(duì)電池進(jìn)行副充電；當(dāng)電池充到副充 電設(shè)定電壓時(shí)，由第十二電阻R12、第十三電阻R13、第二控制模塊IC2等 電路通過(guò)檢測(cè)對(duì)比分析后控制第二控制模塊IC2內(nèi)部晶體管截止，第二控 制模塊IC2的OUT腳輸出端進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，促使第二繼電器J2釋放，JK2斷開(kāi)，完成副充電。第十七電阻R17—端與電源正極相接，另一端與第三 控制模塊IC3的TIN腳相接，第三控制模塊IC3的GND腳與電源負(fù)極相接， 第三控制模塊IC3的Vcc腳與電源正極相接，第十八電阻R18 —端與電源 正極相接，另一端與第三控制模塊IC3的CRM腳相接，第三繼電器J3—端 與第三控制模塊IC3的0UT腳輸出端相接，另一端與電源負(fù)極相接。當(dāng)主、 副充電完成，第一、第二繼電器J1、 J2釋放，JK1、 JK2斷開(kāi)，第三繼電 器J3吸合，JK3-1、 JK3-2導(dǎo)通時(shí)，浮充交變電經(jīng)VD5、 VD6、 VD7、 VD8組 成橋式整流輸出脈沖電流，形成浮充電回路，適時(shí)對(duì)電池進(jìn)行小電流浮充 電；當(dāng)電池完全充滿后或有人誤操作斷開(kāi)輸出端時(shí)，由第十七電阻R17、第 十八電阻R18、第三控制模塊IC3等電路通過(guò)檢測(cè)對(duì)比分析后控制第三控制 模塊IC3內(nèi)部晶體管截止，第三控制模塊IC3的OUT腳輸出端進(jìn)入截止?fàn)?態(tài)，促使第三繼電器J3釋放，JK3-1、 JK3-2斷開(kāi)，從而完成充電全過(guò)程和 起到輸出安全保護(hù)作用。在具體實(shí)施過(guò)程中，將按不同類(lèi)型的二次性電池的特性要求，選擇相 應(yīng)的充電率，從而精確確定相應(yīng)的主充電流、副充電流和浮充電流。
權(quán)利要求1. 一種變頻脈沖智能快速充電裝置，其特征是充電電路中包括具有對(duì)市電進(jìn)行變頻降壓限流控制的高壓模塊部分，橋式整流部分，主充電回路，副充電回路，浮充電及輸出保護(hù)回路；控制橋式整流部分、主充電回路、副充電回路、浮充電及輸出保護(hù)回路動(dòng)作的回路控制部分，對(duì)充電進(jìn)行調(diào)控作用的控制模塊部分；所述的回路控制部分的功能由設(shè)置在電路中的繼電器操縱；所述的充電電路中高壓模塊VVVF對(duì)市電進(jìn)行變頻降壓限流控制；功率模塊IGBT并聯(lián)在充電電路中，對(duì)充電電壓電流進(jìn)行調(diào)控；第一繼電器(J1)、第二繼電器(J2)的常開(kāi)觸點(diǎn)(JK1、JK2)并聯(lián)和第三繼電器(J3)的二組常開(kāi)觸點(diǎn)(JK3-1、JK3-2)串聯(lián)在電路中；第一繼電器(J1)的常開(kāi)觸點(diǎn)(JK1)和第八電阻(R8)、第三電容(C3)并聯(lián)后一端與高壓模塊VVVF第十四腳相接，另一端與整流橋輸入端相接；第二繼電器(J2)的常開(kāi)觸點(diǎn)(JK2)和第九電阻(R9)、第四電容(C4)并聯(lián)后一端與高壓模塊VVVF第十二腳相接，另一端與整流橋輸入端相接；第七電阻(R7)一端與高壓模塊VVVF第十六腳相接，另一端與整流橋輸入端相接；高壓模塊VVVF第十腳與整流橋輸入端相接；高壓模塊VVVF第九腳與整流橋輸入端的另一端相接；第五電容(C5)并聯(lián)在整流橋輸入端的二端；第十電阻(R10)一端與電源正極相接，另一端與第一控制模塊(IC1)的TIN腳相接，第一控制模塊(IC1)的GND腳與電源負(fù)極相接，第一控制模塊(IC1)的Vcc腳與電源正極相接，第十一電阻(R11)一端與電源正極相接，另一端與第一控制模塊(IC1)的CRM腳相接，第一繼電器(J1)一端與第一控制模塊(IC1)的OUT腳輸出端相接，另一端與電源負(fù)極相接；由第一控制模塊(IC1)、第十電阻(R10)、第十一電阻(R11)、第一繼電器(J1)組成的主充電控制第一回路，適時(shí)控制主充電；第十二電阻(R12)一端與電源正極相接，另一端與第二控制模塊(IC2)的TIN腳相接，第二控制模塊(IC2)的GND腳與電源負(fù)極相接，第二控制模塊(IC2)的Vcc腳與電源正極相接，第十三電阻(R13)一端與電源正極相接，另一端與第二控制模塊(IC2)的CRM腳相接，第二繼電器(J2)一端與第二控制模塊(IC2)的OUT腳輸出端相接，另一端與電源負(fù)極相接；由第二控制模塊(IC2)、第十二電阻(R12)、第十三電阻(R13)、第二繼電器(J2)組成的副充電控制第二回路，適時(shí)控制副充電；第十七電阻(R17)一端與電源正極相接，另一端與第三控制模塊(IC3)的TIN腳相接，第三控制模塊(IC3)的GND腳與電源負(fù)極相接，第三控制模塊(IC3)的Vcc腳與電源正極相接，第十八電阻(R18)一端與電源正極相接，另一端與第三控制模塊(IC3)的CRM腳相接，第三繼電器(J3)一端與第三控制模塊(IC3)的OUT腳輸出端相接，另一端與電源負(fù)極相接；由第三控制模塊(IC3)、第十七電阻(R17)、第十八電阻(R18)、第三繼電器(J3)組成的浮充電及輸出保護(hù)控制第三回路，控制浮充電及輸出保護(hù)電路。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及充電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種變頻脈沖智能快速充電裝置，用作對(duì)二次性電池的充電及控制，特別適用于大電流、高電壓的大容量二次性電池的充電及控制；充電電路中包括對(duì)交流市電進(jìn)行變頻降壓限流控制的高壓模塊部分，橋式整流部分，主充電回路，副充電回路，浮充電及輸出保護(hù)回路；控制橋式整流部分、主充電回路、副充電回路、浮充電及輸出保護(hù)回路動(dòng)作的回路控制部分，對(duì)充電進(jìn)行調(diào)控作用的控制模塊部分；回路控制部分的功能由設(shè)置在電路中的繼電器操縱。本實(shí)用新型的充電方式為智能變頻脈沖加負(fù)脈沖對(duì)二次性電池進(jìn)行有效的激活性充電，充電全程實(shí)行智能自動(dòng)化；本實(shí)用新型的充電機(jī)重量輕、體積小、充電快、安全可靠、節(jié)能環(huán)保。
文檔編號(hào)H02J7/02GK201113468SQ20072003713
公開(kāi)日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2007年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月25日
發(fā)明者張浩方 申請(qǐng)人:江蘇奔騰電器有限公司