專利名稱：基于發(fā)電機(jī)為儲能部件充電的充電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及儲能部件的充電控制電路，更確切的說是一種基于發(fā)電機(jī)為儲能部件 充電的充電電路。
背景技術(shù)：
發(fā)電機(jī)有著各種廣泛的應(yīng)用。小型發(fā)電機(jī)通常可用于汽車發(fā)電系統(tǒng)、便攜型機(jī)器 以及應(yīng)急系統(tǒng)等。類似地，大型發(fā)電機(jī)可為大型設(shè)備、結(jié)構(gòu)和居住區(qū)提供電力。由于有著種 種廣泛的應(yīng)用和需求，所以對發(fā)電機(jī)的研制仍在繼續(xù)之中，以便能為更多的場合提供更多 和更高質(zhì)量的電力。申請?zhí)枮?5195622. 1的發(fā)明專利公開了永磁發(fā)電機(jī)和爪極型交流發(fā)電機(jī)，永磁 發(fā)電機(jī)的電壓會隨著轉(zhuǎn)子速度的變化而變化，或者隨負(fù)載特性的變化而變化，而且永磁發(fā) 電機(jī)的電壓會隨電流相反的變化，這種變化是傳統(tǒng)的負(fù)載是不能接受的，要使其發(fā)出的電 壓和電流滿足這些傳統(tǒng)負(fù)載的需求是很困難的，或者所需的成本非常高。爪極型交流發(fā)電 機(jī)由于自身的特性，它要調(diào)制旋轉(zhuǎn)磁場就會影響所有的繞組。因此，很難實現(xiàn)對電壓的調(diào)節(jié) 和對各繞組的控制。因此為發(fā)電機(jī)配置了一個能選擇性地激活個別繞組以實現(xiàn)所需輸出的 控制器。諸繞組可以以完全并聯(lián)的方式聯(lián)接以在相對較低的電壓下提供較大的電流，或者 是串聯(lián)連接以提供較高的電壓。既可以滿足負(fù)載對電壓的需求，也方便調(diào)節(jié)繞組。一種用 于發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)，所述發(fā)電機(jī)具有多個能產(chǎn)生電力的繞組和一用來將負(fù)載連接至諸 繞組以接收所述電力的連接器，所述控制系統(tǒng)包括多個開關(guān)，每一開關(guān)都連接在其中一個 發(fā)電機(jī)繞組和負(fù)載連接器之間，發(fā)電機(jī)繞組發(fā)出的交流電經(jīng)過整流電路整流，所述開關(guān)連 接在整流電路的輸出端，因此所述開關(guān)可以將諸繞組連接和不連接到負(fù)載連接器上；以 及一與多個所述開關(guān)相連、用來有選擇地驅(qū)動和不驅(qū)動所述開關(guān)的控制器。上述發(fā)明主要是根據(jù)負(fù)載對電壓或電流的需求通過控制器控制繞組串聯(lián)還是并 聯(lián)，串聯(lián)時電壓升高，電流不變，并聯(lián)時電壓不變，電流增大，從而滿足負(fù)載不同的需求。但 這種負(fù)載一般是用電設(shè)備，但對于儲能設(shè)備并未公開是否適用，且未公開這種控制系統(tǒng)是 否可用于家電等設(shè)備。而對于儲能設(shè)備作為負(fù)載的情況，目前的充電管理器的可處理為儲能部件充電的 電壓范圍為儲能部件的額定充電電壓值/7 m*儲能部件的額定充電電壓值/V^ (對于發(fā) 電端電壓而言)，(若是直流端則為“儲能部件的額定充電電壓值 nf儲能部件的額定充電 電壓值”)，寬壓范圍為m倍(所述的充電電壓值為為儲能部件恒壓充電時的最佳恒定電壓 值，m為目前的寬壓范圍)，不在這段區(qū)域的電壓值無法處理。浪費(fèi)了大量資源，發(fā)電機(jī)為儲 能部件充電的利用率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于發(fā)電機(jī)為儲能部件充電的充電電路， 當(dāng)檢測到發(fā)電機(jī)單套繞組發(fā)電端的電壓小于儲能部件的額定充電電壓值/萬或單套繞組直流端的電壓小于儲能部件的額定充電電壓值時，控制多套繞組串聯(lián)升壓，升壓后的輸出 電壓處于有效電壓范圍內(nèi)，當(dāng)單套繞組發(fā)電端發(fā)出的處于“儲能部件的額定充電電壓值/√2～m*儲能部件的額定充電電壓值/√2 ”或直流端電壓處于“儲能部件的額定充電電壓 值 m*儲能部件的額定充電電壓值”時，控制多套繞組并聯(lián)，電壓不變，因此原本過小不可 用的無效電壓成為了有效電壓，充分利用了發(fā)電能源，提升了發(fā)電機(jī)的利用率。為了解決上 述問題，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案
—種基于發(fā)電機(jī)為儲能部件充電的充電電路，包括將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電 機(jī)、整流電路、濾波電路、開關(guān)電路、充電管理器、儲能部件；所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與機(jī)械部件通 過傳動系統(tǒng)連接實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，發(fā)電機(jī)定子具有至少兩套繞組，所述多套繞組經(jīng)過開關(guān)電路形 成串聯(lián)回路和并聯(lián)回路，經(jīng)過串并聯(lián)處理后的電路的輸出端依次經(jīng)過整流電路整流和濾波 電路濾波后形成一個直流電源，所述直流電源連接所述充電管理器的電源端，經(jīng)充電管理 器處理為儲能部件充電，充電管理器檢測單套繞組發(fā)電端電壓值或直流端電壓值，并根據(jù) 檢測到的電壓值控制開關(guān)電路的斷開和導(dǎo)通，使電路在串并聯(lián)回路之間切換。優(yōu)選的，所述充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值與儲能部件的額 定充電電壓值./√2化比較，或單套繞組的直流端電壓值與儲能部件的額定充電電壓值進(jìn)行比 較，根據(jù)比較結(jié)果控制所述開關(guān)電路切換為串聯(lián)或并聯(lián)。優(yōu)選的，所述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于儲能部件的額 定充電電壓值/√2或檢測到單套繞組直流端電壓值大于等于儲能部件的額定充電電壓值 時，充電管理器控制所述開關(guān)電路切換為并聯(lián)；所述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的 電壓值小于儲能部件的額定充電電壓值./√2或單套繞組直流端電壓值小于儲能部件的額 定充電電壓值時，充電管理器控制所述開關(guān)電路切換為串聯(lián)。優(yōu)選的，所述充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于儲能部 件的額定充電電壓值/√2并在該值停留一個時間段或檢測到單套繞組直流端電壓值大于 等于儲能部件的額定充電電壓值并在該值停留一個時間段時，充電管理器控制所述開關(guān)電 路切換為并聯(lián)；所述充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值小于儲能部件的額 定充電電壓值/√2并在該值停留一個時間段或單套繞組直流端電壓值小于儲能部件的額 定充電電壓值并在該值停留一個時間段時，充電管理器控制所述開關(guān)電路切換為串聯(lián)。優(yōu)選的，所述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于儲能部件的額 定充電電壓值/√2為所述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于儲能部件 的額定充電電壓值/√2且小于等于Hf儲能部件的額定充電電壓值/√2；所述充電管理器檢測到單套繞組直流端電壓值大于等于儲能部件的額定充電電 壓值為所述充電管理器檢測到單套繞組直流端電壓值大于等于儲能部件的額定充電電壓 值且小于等于m*儲能部件的額定充電電壓值；所述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值小于所述的充電電壓值/√2為 所述充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值小于所述儲能部件的額定充電電 壓值/且大于等于儲能部件的額定充電電壓值/ ( √2n ),其中η為繞組的套數(shù)，η的值為 大于等于2的整數(shù)；所述充電管理器檢測到單套繞組直流端電壓值小于儲能部件的額定充電電壓值為所述充電管理器檢測到單套繞組直流端電壓值小于所述儲能部件的額定充電電壓值且大于等于儲能部件的額定充電電壓值/n，其中η為繞組的套數(shù)，η的值為大于等于2的整數(shù)。優(yōu)選的，所述充電管理器包括一個當(dāng)充電管理器檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓 值大于m*儲能部件的額定充電電壓值/萬或檢測到單套繞組直流端電壓值大于nf儲能部 件的額定充電電壓值時進(jìn)行卸荷的卸荷控制器，所述的卸荷通過卸荷器件進(jìn)行。優(yōu)選的，所述每套繞組的一端通過開關(guān)電路和相鄰繞組的一端連接，所有繞組的 該支路合成第一支路，在多套繞組中選取一套繞組的一端作為輸出端，其余繞組的空余端 都通過開關(guān)電路連接到所述輸出端，所有繞組的連接到輸出端的該支路合成第二支路，第 一支路和第二支路通過所述開關(guān)電路形成串并聯(lián)回路。優(yōu)選的，所述開關(guān)電路包括至少四個開關(guān)組，所述開關(guān)都為可控開關(guān)，在第一支路 上每兩套繞組的連接回路上設(shè)置兩個開關(guān)組，在第二支路上每套繞組的相線上設(shè)置兩個開 關(guān)組，所述可控開關(guān)的可控端連接所述充電管理器。優(yōu)選的，所述每個開關(guān)組包括個數(shù)與繞組相數(shù)相等的多個大功率可控開關(guān)，或觸 點數(shù)與繞組相數(shù)相等的多觸頭繼電器，所述大功率的可控開關(guān)是雙極絕緣柵型場效應(yīng)管、 場效應(yīng)管、可控硅或晶間管，所述發(fā)電機(jī)為兩相或三相永磁發(fā)電機(jī)，所述儲能部件為蓄電 池。優(yōu)選的，所述電壓的檢測通過電壓檢測電路實現(xiàn)，電壓檢測電路為由一個主電阻 和一個采樣電阻以及與兩個電阻相并聯(lián)的電容組成的電路，所述采樣電阻的電壓信號傳輸 給所述充電管理器中的主芯片進(jìn)行計算，所述采樣電阻的端電壓不超過所述充電管理器的 主芯片的工作電壓。本發(fā)明的有益效果為當(dāng)檢測到發(fā)電機(jī)單套繞組發(fā)電端的電壓小于儲能部件的額 定充電電壓值/V^或單套繞組直流端的電壓小于儲能部件的額定充電電壓值時，控制多套 繞組串聯(lián)升壓，升壓后的輸出電壓處于有效電壓范圍內(nèi)，當(dāng)單套繞組發(fā)電端發(fā)出的處于“儲 能部件的額定充電電壓值儲能部件的額定充電電壓值/V^”或直流端電壓處于 “儲能部件的額定充電電壓值 nf儲能部件的額定充電電壓值”時，控制多套繞組并聯(lián)，電 壓不變，因此原本過小不可用的無效電壓成為了有效電壓，充分利用了發(fā)電能源，提升了發(fā) 電機(jī)的利用率。


圖1是本發(fā)明第一個實施例的框圖；圖2是本發(fā)明另一個實施例的框圖；圖3a是兩套、三相相位對稱的繞組的串聯(lián)電路圖；圖3b是兩套、三相相位對稱的繞組的并聯(lián)電路圖；圖4是電壓檢測電路的電路圖；圖5a是兩套、兩相相位對稱的繞組的串聯(lián)電路圖；圖5b是兩套、兩相相位對稱的繞組的并聯(lián)電路圖；圖6是切換電路的電壓區(qū)域示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實 施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖1和圖2，一種基于發(fā)電機(jī)為儲能部件充電的充電電路，包括將機(jī)械能轉(zhuǎn)化 為電能的發(fā)電機(jī)、整流電路、濾波電路、開關(guān)電路、充電管理器、儲能部件；所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與機(jī)械部件通過傳動系統(tǒng)連接實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，發(fā)電系統(tǒng)，如健身、風(fēng)力 等產(chǎn)生的機(jī)械能輸給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，并在定子的繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢輸出，輸出交流電，多 套繞組經(jīng)過開關(guān)電路串并聯(lián)處理，經(jīng)過串并聯(lián)處理后的交流電依次經(jīng)過整流電路整流、濾 波電路濾波后成為直流電，經(jīng)輸出端輸出給充電管理器，充電管理器對直流電進(jìn)行處理，處 理成符合儲能部件的額定輸入電壓后為儲能部件充電。發(fā)電機(jī)定子具有至少兩套繞組，如圖中的第一套繞組、第二套繞組，....第η套繞 組，每套繞組中的一端通過開關(guān)電路和相鄰繞組中的一端連接，所有繞組的該支路合成第 一支路，在多套繞組中選取一套繞組的一端作為輸出端，其余繞組的空余端都通過開關(guān)電 路連接到所述輸出端，所有繞組的連接到輸出端的該支路合成第二支路第一支路閉合，第二支路相線與輸出端斷開連接，同時該支路的多根相線連接形 成等電勢端，此時所有的繞組串聯(lián)；第一支路中每套繞組的端子連接形成等電勢端，第二支路與輸出端的連接回路閉 合時，所有的繞組并聯(lián)；發(fā)電機(jī)繞組串并聯(lián)處理后經(jīng)過輸出端輸出，輸出端輸出的交流電依次經(jīng)過整流電 路整流和濾波電路濾波后形成直流電，而此時的電壓是發(fā)電機(jī)繞組串、并聯(lián)后的電壓。發(fā)電機(jī)繞組經(jīng)過上述整流電路和濾波電路后連接所述充電管理器的電源端，把電 源輸送給充電管理器，充電管理器檢測單套繞組發(fā)電端電壓值或直流端電壓值，并根據(jù)檢 測到的電壓值控制開關(guān)電路的斷開和導(dǎo)通，使電路在串并聯(lián)回路之間切換。圖1、圖2中1 支路為多套繞組通過開關(guān)電路串并聯(lián)后把電源輸送給充電管理器的電源支路，圖1中2支 路為充電管理器檢測發(fā)電端電壓的電壓檢測支路，圖2中2’支路為充電管理器檢測直流端 電壓值的電壓檢測支路，圖1、圖2中3支路為充電管理器控制開關(guān)電路切換的控制支路。所述開關(guān)電路包括至少四個開關(guān)組，每個開關(guān)組包括與相數(shù)相等個數(shù)的大功率可 控開關(guān)或觸點數(shù)與繞組相數(shù)相等的多觸頭繼電器，在第一支路上每兩套繞組之間設(shè)置兩個 所述的開關(guān)組，在第二支路上每套繞組的相線上設(shè)置兩個所述的開關(guān)組，所述大功率可控 開關(guān)或多觸頭繼電器的可控端連接所述充電管理器。下面以兩套、三相相位對稱的繞組為例說明本發(fā)明。如圖3a和圖3b，第一繞組RZl的一端作為輸出端，另一端端子上設(shè)置第一開關(guān)組 al，第二繞組RZ2的一端端子上設(shè)置第二開關(guān)組a2，這兩端通過這兩個開關(guān)組連接，第二繞 組RZ2的空余端通過第三開關(guān)組bl和第四開關(guān)組b2連接到輸出端，每個開關(guān)組包括三個 大功率可控開關(guān)或三觸頭繼電器，所述大功率可控開關(guān)或三觸頭繼電器的三個觸頭分別連 接在三根相線上。輸出端連接由二極管D1-D6組成的第一橋式整流電路，第一橋式整流電 路的輸出端連接電感Li，電感El與第一橋式整流電路并聯(lián)。充電管理器Ul連接蓄電池等儲能部件。上述電感和電容都是濾波作用。如圖3a，需要串聯(lián)時，第一開關(guān)組al和第二開關(guān)組a2連接，第一支路導(dǎo)通，第三 開關(guān)組bl斷開，第四開關(guān)組b2將第二繞組RZ2的三根相線連接形成等電勢，此時第一繞組 RZl和第二繞組RZ2串聯(lián)。如圖3b，需要并聯(lián)時，第一開關(guān)組al和第二開關(guān)組a2分別將第一繞組RZl和第二 繞組RZ2的一路輸出端短接，第三開關(guān)組bl和第四開關(guān)組b2閉合使繞組連接到輸出端，此 時第一繞組RZl和第二繞組RZ2并聯(lián)。所述大功率的可控開關(guān)可以是雙極絕緣柵型場效應(yīng)管、場效應(yīng)管、可控硅或晶閘 管或其他大功率開關(guān)晶體管。如圖4，所述電壓的檢測通過電壓 檢測電路實現(xiàn)，電壓檢測電路為由一個主電阻 Rl和一個采樣電阻R2、與主電阻Rl并聯(lián)的電容Cl，與采樣電阻R2并聯(lián)的電容C2組成的電 路，所述采樣電阻R2的電壓信號傳輸給所述充電管理器Ul中的主芯片進(jìn)行計算，充電管理 器Ul通過檢測到的采樣電阻R2的電壓值判斷發(fā)電端的電壓值，從而進(jìn)行上述相應(yīng)切換控 制。由于此處采樣電阻的電壓同時也作為充電管理器Ul中的主芯片的電源電壓，因此采樣 電阻R2的端電壓不超過所述充電管理器Ul的主芯片的工作電壓，否則會損壞充電管理器 Ul中的主芯片。該電壓檢測電路的輸入端可設(shè)在每套繞組的發(fā)電端，也可設(shè)在每套繞組的 濾波電路端。所述充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值與儲能部件的額定充電 電壓值/ 進(jìn)行比較或單套繞組直流端電壓值與儲能部件的額定充電電壓值進(jìn)行比較檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值小于儲能部件的額定充電電壓值/V^時，充電 管理器控制所述開關(guān)電路切換為串聯(lián)；具體為所述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于所述儲能部件 的額定充電電壓值./ ( 42 n)，小于所述儲能部件的額定充電電壓值/V^時，充電管理器控 制第一開關(guān)組al和第二開關(guān)組a2連接，第一支路導(dǎo)通，第三開關(guān)組bl斷開，第四開關(guān)組b2 將第二繞組RZ2的三根相線連接形成等電勢，第一套繞組RZl與第二套繞組RZ2發(fā)出的電 源串聯(lián)；或，所述充電管理器檢測到單套繞組直流端電壓值大于等于儲能部件的額定充電 電壓值/n小于所述儲能部件的額定充電電壓值時，充電管理器控制第一開關(guān)組al和第二 開關(guān)組a2連接，第一支路導(dǎo)通，第三開關(guān)組bl斷開，第四開關(guān)組b2將第二繞組RZ2的三根 相線連接形成等電勢，第一套繞組RZl與第二套繞組RZ2發(fā)出的電源串聯(lián)。η為繞組的套 數(shù)，η的值為大于等于2的整數(shù)，對于上述兩套繞組的實施例η為2。當(dāng)所述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于儲能部件的額定充 電電壓值/V^時，充電管理器控制所述開關(guān)電路切換為并聯(lián)；具體為所述充電管理器根據(jù) 檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于儲能部件的額定充電電壓值/ν 且小于等于nf 儲能部件的額定充電電壓值,控制第一開關(guān)組al和第二開關(guān)組a2分別將第一繞組 RZl和第二繞組RZ2的一路輸出端短接，第三開關(guān)組bl和第四開關(guān)組b2連接使繞組連接到 輸出端，電路切換為并聯(lián)；或，所述充電管理器檢測到單套繞組直流端電壓值大于等于儲能部件的額定充電 電壓值且小于等于m*儲能部件的額定充電電壓值時，控制第一開關(guān)組al和第二開關(guān)組a2分別將第一繞組RZl和第二繞組RZ2的一路輸出端短接，第三開關(guān)組bl和第四開關(guān)組b2 連接使繞組連接到輸出端，電路切換為并聯(lián)；單套繞組發(fā)電端的電壓在“大于等于儲能部件的額定充電電壓值/2 ,小于儲 能部件的額定充電電壓值/力”范圍內(nèi)時，都采用此種串聯(lián)方式來實現(xiàn)控制器的有效輸入， “大于等于儲能部件的額定充電電壓值/V^，小于等于mM諸能部件的額定充電電壓值/V^” 范圍內(nèi)時并聯(lián)，電壓不變；或單套繞組的直流端電壓在“大于等于儲能部件的額定充電電壓 值/2，小于儲能部件的額定充電電壓值”范圍內(nèi)時，都采用此種串聯(lián)方式來實現(xiàn)控制器的有 效輸入，“大于等于儲能部件的額定充電電壓值，小于等于nf儲能部件的額定充電電壓值” 時并聯(lián)電壓不變。因此通過本電路后但陶繞組發(fā)電端發(fā)出的位于“儲能部件的額定充電電
壓值/2~ m*儲能部件的額定充電電壓值/VT區(qū)間內(nèi)的電壓都是有效電壓，寬壓范圍較以前提升了 2倍，充分利用了發(fā)電能源，提升了發(fā)電機(jī)的利用率。下面以一個具體的實施例說明本發(fā)明，以單套繞組發(fā)電端電壓作為例說明。如儲 能部件的額定充電電壓值29. 6VDC，充電管理器本身具有3倍寬壓處理范圍，即m = 3，則 對應(yīng)單套繞組發(fā)電端的輸出電壓在21VAC-63VAC都是有效電壓，都能經(jīng)過充電管理器處理 后供給儲能部件充電。如單繞組輸出的電壓是10. 5VAC，如果未經(jīng)過本電路，則該電壓為無 效電壓，經(jīng)過上述電路串聯(lián)后，電壓升為原來的2倍變?yōu)?1VAC，有效；如單繞組輸出的電壓 是12VAC，如果未經(jīng)過本電路，則該電壓為無效電壓，經(jīng)過上述電路串聯(lián)后，電壓升為原來的 2倍變?yōu)?4VAC，有效；如單繞組輸出的電壓是15VAC，如果未經(jīng)過本電路，則該電壓為無效 電壓，經(jīng)過上述電路串聯(lián)后，電壓升為原來的2倍變?yōu)?0VAC，有效；如單繞組輸出的電壓是 20VAC，如果未經(jīng)過本電路，則該電壓為無效電壓，經(jīng)過上述電路串聯(lián)后，電壓升為原來的2 倍變?yōu)?0VAC，有效，而對于發(fā)電機(jī)單繞組發(fā)出的21VAC-63VAC的電壓原本就在有效電壓范圍內(nèi)，無 需升壓，因此此時多套繞組并聯(lián)即直接使用單繞組的輸出電壓即可，如單繞組輸出的電壓 為22VAC時，此時上述兩套繞組并聯(lián)保持電壓值不變即可，同理，如單繞組輸出的電壓為 30VAC時、40VAC時，50VAC時，60VAC時都讓上述兩套繞組并聯(lián)保持輸出給充電管理器的電 壓值就是發(fā)電機(jī)單套繞組輸出的電壓即可?？梢姡瑔卫@組發(fā)電端發(fā)出的10. 5VAC-63VAC的電壓都有效，使有效電壓范圍由原 來的21VAC-63VAC變成10. 5VAC-63VAC，寬壓范圍變成了 6倍，在3倍的基礎(chǔ)上又提升了 2 倍，使發(fā)電機(jī)繞組發(fā)出的原本不可用的10. 5VAC 21VAC段的電壓也可為儲能部件充電，充 分利用了發(fā)電能源，提高發(fā)電機(jī)的利用率。串聯(lián)時升壓，電流不變，并聯(lián)時電壓不變，電流增 加。上述實施例敘述了兩套繞組的連接，還可為3套、4套繞組，多套繞組時，每兩套 繞組之間按上面描述的方式連接，由于這是本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上述連接關(guān)系很容易想 到的，因此在這不詳述了。3套繞組的話，7VAC-63VAC的輸出電壓都有效，4套繞組的話， 5. 25VAC-63VAC的輸出電壓都有效，每增加一套繞組，寬壓范圍就擴(kuò)大一倍，防止了能源的 浪費(fèi)，發(fā)電機(jī)的利用率就越高，與上述兩套繞組時同理，故在此不再贅述。對于兩套、兩相相位對稱繞組的情況，與上述三相繞組相同，電路如圖5a和圖5b， 第一繞組RZ1’的一端作為輸出端，另一端通過第一開關(guān)組al’和第二開關(guān)組a2’和第二繞 組RZ2，的一端連接，第一開關(guān)組al，和第二開關(guān)組a2，可設(shè)置在第一繞組RZ1，和第二繞組RZ2’的端子上，方便安裝，第二繞組RZ2’的空余端通過第三開關(guān)組bl’和第四開關(guān)組 b2’連接到輸出端，每個開關(guān)組包括兩個大功率可控開關(guān)或兩觸頭繼電器，所述大功率可控 開關(guān)或兩觸頭繼電器的是兩個觸頭分別連接在兩根相線或端子上。所述輸出端連接由二極 管Dl’ -D4’組成的第一橋式整流電路，第一橋式整流電路的輸出端連接電感L1’，電感ΕΓ 與第一橋式整流電路并聯(lián)，一端連接電感Li’的一端，另一端連接第一橋式整流電路的共陽 極。多套繞組經(jīng)過串并聯(lián)、整流、濾波后形成一個直流電源，所述直流電源連接所述充電管 理器的電源端，充電管理器Ul連接蓄電池等儲能部件。上述電感和電容都是濾波作用，原 理與上述三相繞組相同，故不贅述。對于超出充電管理器能處理的最大處理電壓值時，這部分電源是無效電源，充電 管理器無法處理，無法供給儲能部件，在充電管理器內(nèi)部電路上積累的話勢必?fù)p壞充電管 理器的元器件，因此所述充電管理器還包括一個當(dāng)充電管理器檢測到的單套繞組發(fā)電端的 電壓值大于所述充電管理器所能處理的最大處理電壓值/V^或單套繞組直流端電壓值大 于m*儲能部件的額定充電電壓值時進(jìn)行卸荷的卸荷控制器，所述的卸荷通過卸荷器件進(jìn) 行，將過大的電壓值的電流卸掉，防止損壞充電管理器和儲能部件，保護(hù)了充電管理器和儲 能部件的壽命。通過發(fā)電裝置如太陽能，健身裝置或風(fēng)力為儲能部件充電時，由于這些電能來源 都是不穩(wěn)定的，因此電壓會時大時小，因此不能一旦檢測到電壓變化就進(jìn)行切換，而要充分 地檢測電壓的情況后再行切換，以免出現(xiàn)開關(guān)器件不停切換的問題，造 成安全隱患。如圖6，若以發(fā)電端電壓說明，el表示儲能部件的額定充電電壓值/ ( V2*n),e2 表示儲能部件的額定充電電壓值/V^，e3表示nf儲能部件的額定充電電壓值/V^ ,小于 el，大于e3的電壓都是無效電壓。在接近e2的區(qū)域設(shè)置模糊區(qū)，在稍大于e3區(qū)域設(shè)置模糊區(qū)，針對上述模糊區(qū)進(jìn)行 充分檢測，并采用電壓與時間匹配的檢測方式。具體為對于e2，所述充電管理器根據(jù)檢測 到的發(fā)電端的電壓值大于等于bV(b稍大于e2，如1. Ie2)，并在該值停留一個時間段時，充 電管理器控制所述開關(guān)電路切換為并聯(lián)；所述充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的 電壓值小于aV并在該值停留一個時間段時，充電管理器控制所述開關(guān)電路切換為串聯(lián)(a 稍小于e2，如為0.9e2)。當(dāng)持續(xù)一段時間檢測到電壓高于cV (c稍大于e3，如為1. Ie3)時， 再由并聯(lián)方式切換到卸荷方式。若以單套繞組直流端電壓說明，圖6中el表示儲能部件的額定充電電壓值/n，e2 表示儲能部件的額定充電電壓值，e3表示mM諸能部件的額定充電電壓值。小于el，大于e3 的電壓都是無效電壓。在接近e2的區(qū)域設(shè)置模糊區(qū)，在稍大于e3區(qū)域設(shè)置模糊區(qū)，針對上述模糊區(qū)進(jìn)行 充分檢測，并采用電壓與時間匹配的檢測方式。具體為對于e2，所述充電管理器根據(jù)檢測 到的發(fā)電端的電壓值大于等于bV(b稍大于e2，如1. Ie2)，并在該值停留一個時間段時，充 電管理器控制所述開關(guān)電路切換為并聯(lián)；所述充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的 電壓值小于aV并在該值停留一個時間段時，充電管理器控制所述開關(guān)電路切換為串聯(lián)(a 稍小于e2，如為0.9e2)。當(dāng)持續(xù)一段時間檢測到電壓高于cV (c稍大于e3，如為1. Ie3)時， 再由并聯(lián)方式切換到卸荷方式。本發(fā)明中的多套繞組可以來自于一個發(fā)電機(jī)，也可以分屬于多個發(fā)電機(jī)。
所述發(fā)電機(jī)優(yōu)選為兩相或三相永磁發(fā)電機(jī)，所述儲能部件可為蓄電池等儲能部 件。上述電路中的大功率可控開關(guān)或繼電器觸頭數(shù)與繞組相數(shù)相等。開關(guān)組的開關(guān)選用多個大功率可控開關(guān)，需分別動作而容易出現(xiàn)個別開關(guān)出故障 的問題，而選用多觸頭繼電器一般不會出現(xiàn)該問題，可靠性比大功率可控開關(guān)高。本發(fā)明中使用的發(fā)電機(jī)是小型發(fā)電機(jī)，適用于給家用電器供電。如洗衣機(jī)、熱水器 和洗碗機(jī)等。
本發(fā)明電路還具有以下的優(yōu)點1、線路簡單、易于實現(xiàn)、使用輔助元器件少、能量損耗少；2、設(shè)計合理、性能可靠、使用方便、造價低廉、故障少、損耗低、效率高。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種基于發(fā)電機(jī)為儲能部件充電的充電電路，包括將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機(jī)、整流電路、濾波電路、開關(guān)電路、充電管理器、儲能部件；所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與機(jī)械部件通過傳動系統(tǒng)連接實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，發(fā)電機(jī)定子具有至少兩套繞組，所述多套繞組經(jīng)過開關(guān)電路形成串聯(lián)回路和并聯(lián)回路，經(jīng)過串并聯(lián)處理后的電路的輸出端依次經(jīng)過整流電路整流和濾波電路濾波后形成一個直流電源，其特征在于，所述直流電源連接所述充電管理器的電源端，經(jīng)充電管理器處理為儲能部件充電，充電管理器檢測單套繞組發(fā)電端電壓值或直流端電壓值，并根據(jù)檢測到的電壓值控制開關(guān)電路的斷開和導(dǎo)通，使電路在串并聯(lián)回路之間切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于發(fā)電機(jī)為儲能部件充電的充電電路，其特征在于，所述 充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值與儲能部件的額定充電電壓值/V^比 較，或單套繞組的直流端電壓值與儲能部件的額定充電電壓值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控 制所述開關(guān)電路切換為串聯(lián)或并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于發(fā)電機(jī)為儲能部件充電的充電電路，其特征在于，所 述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于儲能部件的額定充 電電壓值/V^ 或檢測到單套繞組直流端電壓值大于等于儲能部件的額定充電電壓值時，充電管理器控制 所述開關(guān)電路切換為并聯(lián)；所述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值小于儲能部件 的額定充電電壓值/ 或單套繞組直流端電壓值小于儲能部件的額定充電電壓值時，充電 管理器控制所述開關(guān)電路切換為串聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的基于發(fā)電機(jī)為儲能部件充電的充電電路，其特征 在于，所述充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于儲能部件的額定充 電電壓值/萬并在該值停留一個時間段或檢測到單套繞組直流端電壓值大于等于儲能部 件的額定充電電壓值并在該值停留一個時間段時，充電管理器控制所述開關(guān)電路切換為并 聯(lián)；所述充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值小于儲能部件的額定充電電壓 值./力并在該值停留一個時間段或單套繞組直流端電壓值小于儲能部件的額定充電電壓 值并在該值停留一個時間段時，充電管理器控制所述開關(guān)電路切換為串聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于發(fā)電機(jī)為儲能部件充電的充電電路，其特征在于，所 述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于儲能部件的額定充電電壓值/λ/ 為所述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于儲能部件的額定充電電壓值 /V^且小于等于nf儲能部件的額定充電電壓值/萬；所述充電管理器檢測到單套繞組直流端電壓值大于等于儲能部件的額定充電電壓值 為所述充電管理器檢測到單套繞組直流端電壓值大于等于儲能部件的額定充電電壓值且 小于等于nf儲能部件的額定充電電壓值；所述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值小于所述的充電電壓值/化為所述 充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值小于所述儲能部件的額定充電電壓值 /V^且大于等于儲能部件的額定充電電壓值/ (力11),其中η為繞組的套數(shù)，η的值為大于 等于2的整數(shù)；所述充電管理器檢測到單套繞組直流端電壓值小于儲能部件的額定充電電壓值為所 述充電管理器檢測到單套繞組直流端電壓值小于所述儲能部件的額定充電電壓值且大于 等于儲能部件的額定充電電壓值/η，其中η為繞組的套數(shù)，η的值為大于等于2的整數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的基于發(fā)電機(jī)為儲能部件充電的充電電路，其特征 在于，所述充電管理器包括一個當(dāng)充電管理器檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值大于nf儲 能部件的額定充電電壓值./ν 或檢測到單套繞組直流端電壓值大于nf儲能部件的額定充 電電壓值時進(jìn)行卸荷的卸荷控制器，所述的卸荷通過卸荷器件進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的基于發(fā)電機(jī)為儲能部件充電的充電電路，其特征 在于，所述每套繞組的一端通過開關(guān)電路和相鄰繞組的一端連接，所有繞組的該支路合成 第一支路，在多套繞組中選取一套繞組的一端作為輸出端，其余繞組的空余端都通過開關(guān) 電路連接到所述輸出端，所有繞組的連接到輸出端的該支路合成第二支路，第一支路和第 二支路通過所述開關(guān)電路形成串并聯(lián)回路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7任何一項所述的基于發(fā)電機(jī)為儲能部件充電的充電電路，其特征在 于，所述開關(guān)電路包括至少四個開關(guān)組，所述開關(guān)都為可控開關(guān)，在第一支路上每兩套繞組 的連接回路上設(shè)置兩個開關(guān)組，在第二支路上每套繞組的相線上設(shè)置兩個開關(guān)組，所述可 控開關(guān)的可控端連接所述充電管理器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于發(fā)電機(jī)為儲能部件充電的充電電路，其特征在于，所述 每個開關(guān)組包括個數(shù)與繞組相數(shù)相等的多個大功率可控開關(guān)，或觸點數(shù)與繞組相數(shù)相等的 多觸頭繼電器，所述大功率的可控開關(guān)是雙極絕緣柵型場效應(yīng)管、場效應(yīng)管、可控硅或晶閘 管，所述發(fā)電機(jī)為兩相或三相永磁發(fā)電機(jī)，所述儲能部件為蓄電池。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的基于發(fā)電機(jī)為儲能部件充電的充電電路，其特 征在于，所述電壓的檢測通過電壓檢測電路實現(xiàn)，電壓檢測電路為由一個主電阻和一個采 樣電阻以及與兩個電阻相并聯(lián)的電容組成的電路，所述采樣電阻的電壓信號傳輸給所述充 電管理器中的主芯片進(jìn)行計算，所述采樣電阻的端電壓不超過所述充電管理器的主芯片的 工作電壓。
全文摘要
一種基于發(fā)電機(jī)為儲能部件充電的充電電路，包括將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機(jī)、整流電路、濾波電路、開關(guān)電路、充電管理器、儲能部件；所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與機(jī)械部件通過傳動系統(tǒng)連接實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，發(fā)電機(jī)定子具有至少兩套繞組，所述多套繞組經(jīng)過開關(guān)電路形成串聯(lián)回路和并聯(lián)回路，充電管理器檢測單套繞組發(fā)電端電壓值或直流端電壓值，把儲能部件的額定充電電壓值/作為交流電壓的基準(zhǔn)值，儲能部件的額定充電電壓值作為直流電壓的基準(zhǔn)值，交流電或直流電小于上述基準(zhǔn)值時，電路串聯(lián)，大于時并聯(lián)，經(jīng)過串并聯(lián)處理后的電路整流濾波后經(jīng)充電管理器處理為儲能部件充電，使發(fā)電端本來的無效電壓有效，充分利用了發(fā)電能源，提升了發(fā)電機(jī)的利用率。
文檔編號H02J7/14GK101867215SQ20101020313
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者呂佩師, 舒海, 許升, 陳玉玲 申請人:海爾集團(tuán)公司;青島海爾洗衣機(jī)有限公司