CN101090206A

CN101090206A - 斩波稳压充电机

Info

Publication number: CN101090206A
Application number: CN 200710077844
Authority: CN
Inventors: 张晓英; 王自; 王彬
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2007-07-17
Publication date: 2007-12-19

Abstract

一种快速充电机，由变压器(1)、整流器(2)、控制器(3)和机箱等部分构成，采用斩波调制稳压的充电法，根据被充蓄电池的亏电程度，自动控制充电电流的大小，方法科学，充电速度快，并有明显的去硫化作用。在充电过程中不冒大量气泡，不损伤蓄电池极板，蓄电池寿命长，还节省电能，减少环境污染；不过充，不欠充，充电性能好，成本低，工作可靠。可作为铅酸蓄电池，镍隔、镍氢电池和锂离子电池等蓄电池的充电设备，特别适合于汽车蓄电池、电动汽车的动力蓄电池和井下电力机车的动力蓄电池的充电之用。

Description

斩波稳压充电机

技术领域

一种快速充电机，可作为铅酸蓄电池，镍隔、镍氢电池和锂离子电池等蓄电池的充电设备，特别适合于汽车蓄电池，电动汽车的动力蓄电池和井下电力机车的动力蓄电池的充电之用。

背景技术

目前比较流行的充电设备有两种，即定流充电机和脉冲快速充电机。

1、定流充电机。在充电过程中，充电电流是恒定不变的，有以下不足：

a、充电时间长。一般在10小时以上。

b、能耗大。在充电过程的后期，要出现过充电，必然要增加能耗。

c、损坏蓄电池。过充电流都用来产生大量的气泡，使极板活性物质脱落而造成蓄电池的使用寿命缩短。

2、脉冲快速充电机。这种充电机在充电过程中还穿插有放电的过程，即：充电(正脉冲)——停充——放电(负脉冲)——停放——充电……，在充电的每一个循环中，各个环节的技术参数均有严格的要求。所以，脉冲快速充电机有以下不足：

a、控制技术要求高。

B、结构复杂、成本高。

发明内容

本发明提供的是充电速度快，既不过充也不欠充，而且结构简单，工作可靠，成本低的充电设备，即斩波调制稳压快速充电机。该机由变压器(1)、整流器(2)、控制器(3)和机箱等部分构成，如图1所示。其特征在于：控制器(3)是一个斩波调制稳压器，其结构如图2所示，由基准电压源(5)、比较电路(6)、触发电路(7)、调整元件(8)和采样电路(9)等构成。

在充电的初期，被充蓄电池(4)的端电压U₀较低，调整元件(8)处于正常的斩波状态，一个波接着一个波地对蓄电池充电，充电机可以提供很大的充电电流。这一过程可以缩短充电时间，即提高充电速度。随着充电过程的进行，蓄电池容量的增加，其端电压U₀不断上升，达到某一设定值时就要进行调整，以铅酸蓄电池为例，当单格电压充到2.4V时，充电量达到70～80％，电解液中开始冒出明显的气泡，这个电压称气泡点，到此就停止充电，显然欠充太多。若按传统的定流充电法继续充电，则会冒出大量气泡，即过充，必将增加能耗，更重要的是损坏蓄电池极板，缩短蓄电池使用寿命。本发明就是为了解决“欠充”和“过充”问题而设计的充电设备。当采样电路(9)检测到蓄电池端电压U₀达到设定值时，与基准电压(5)比较后，比较电路(6)输出截止信号，触发电路(7)不提供触发信号，调整元件(8)处于截止状态，停止充电。停充后极化电压消除，端电压U₀下降，降到设定电压以下时，通过一系列的控制，调整元件(8)又开始导通充电。但是，经过瞬间的停充，已经斩掉了一个或几个波。再次充电，端电压又要上升，达到设定值又要被停充，这样周而复始地调节，使充电电压不再升高，充电电流越来越小，充足后电流趋近于0。根据被充蓄电池的亏电程度，自动控制充电电流的大小，既不欠充，也不过充，充电速度快，实现本发明的目的。

附图说明

图1——斩波调制稳压充电机的总体方案示意图。其中：U为输入电压，一般为220V和380V，也可以是660V。(1)是变压器，(2)是整流器，(3)是控制器，即斩波调制稳压器，(4)是被充电的蓄电池。

图2——斩波调制稳压器的方框示意图。其中：(5)是基准电压源，(6)是比较电路，(7)是触发电路，(8)是调整元件，(9)是采样检测电路。

图3——采用三极管作为调整元件的电路原理图。其中：BT是变压器，Q是桥式整流器，V₁是作为调整元件的三极管，也可以采用IGBT管或场效应管，C是滤波电容，K₁是触发电路，E是被充电的蓄电池。

图4——采用可控硅作为调整元件的电路原理图。其中：V₂是作为调整元件的可控硅，V₅是提供基准电压的稳压二极管，R₁是触发限流电阻，V₈是极性反接保护的二极管，二极管V₃、V₅、V₆、三极管V₄、V₇和电阻R₁、R₂、R₃、R₄、R₅构成一个输出端短路保护电路，蜂鸣器H和二极管V₉构成极性反接报警指示电路。

图5——可控硅共阴极连接桥式半控斩波整流稳压电路原理图。其中：可控硅V₁₀和V₁₁既是整流元件又是斩波器的开关调整元件，两只可控硅为共阴极连接。二极管V₁₄和V₁₅构成的副整流半桥，作用是与主整流桥隔离后提供触发电源。

图6——可控硅共阳极连接桥式半控斩波整流稳压电路原理图。其中：可控硅V₁₈和V₁₉既是整流元件又是斩波器的开关调整元件，两只可控硅为共阳极连接。

具体实施方案

实施例1，如图4所示，变压器BT的一次绕阻L₁接交流电源，电源电压U一般为220V或380V，也可以是660V。二次绕组L₂的输出经桥式整流器Q整流后，得到正弦波的准直流电源，可控硅V₂及其触发电路根据充电情况进行斩波调制后对蓄电池充电。该例充电的波形为准直流正弦波，其工作过程如下：

1.大电流充电正弦波的准直流电源经R₁限流，通过三极管V₄，再经稳压二极管V₅稳压后，为可控硅V₂提供触发电流。充电初期，蓄电池电压U₀较低，与稳压二极管V₅提供的基准电压进行比较，稳压二极管V₅提供电压相对高，触发电流经二极管V₃进入可控硅触发极，可控硅V₂导通，进行大电流充电。

2.斩波调制稳压充电随着充电过程的进行，蓄电池容量的增加，其端电压U₀不断上升，以铅酸蓄电池为例，充电量达到70～80％，单格电压充到2.4V时，蓄电池电压U₀与稳压二极管V₅提供的基准电压进行比较的结果发生了变化，由于蓄电池电压U₀提高了，稳压二极管V₅提供的基准电压还是那么高，触发电路不能提供触发电流，可控硅V₂截止。经过瞬间的停充，极化电压消除，蓄电池电压U₀下降，降到设定电压以下时，触发电路又能提供触发电流，可控硅V₂又开始导通充电。但是，经过瞬间的停充，已经斩掉了一个或几个波。再次充电，端电压又要上升，达到设定值又要被停充，这样周而复始地调节，充电电压不再升高，充电电流越来越小，充足后电流趋近于0。根据被充蓄电池的亏电程度，自动控制充电电流的大小，既不欠充，也不过充，充电速度快，实现本发明的目的。

3.极性反接保护充电机与蓄电池E正确连接时，蓄电池电压U₀经过R₄和R₅分压后为三极管V₇提供正向偏压，三极管V₇的导通又为三极管V₄提供反向偏压，使三极管V₄导通，触发电流经R₁限流，通过三极管V₄，再经二极管V₃进到可控硅V₂的触发极，保证充电机能正常工作，同时二极管V₉截止，蜂鸣器H不工作。

如果蓄电池极性接反，二极管V₈和V₆都截止，三极管V₇和V₄也截止，切断了可控硅V₂的触发电流，可控硅V₂截止，蓄电池和充电机得到保护，同时，二极管V₉导通，蜂鸣器H工作，即反接报警。

4.短路保护当充电机输出端的正负极短路时，三极管V₇没有正向偏压而截止，三极管V₄也得不到反向偏压而截止，切断了可控硅V₂的触发电流，使可控硅V₂截止，实现了短路保护。

实施例2，如图3所示。变压器BT的二次绕组L₂的输出经经整流器Q整流，滤波电容C滤波后得到纯直流电源。控制电路K₁根据被充蓄电池的情况，为三极管V₁提供导通和截止的斩波调制信号，V₁工作在开关斩波状态，输出方波电源对蓄电池充电。该例中也可采用IGBT管或场效应管来替代三极管V₁，作为斩波器的开关调整元件。

实施例3，如图5所示。可控硅V₁₀和V₁₁既是整流元件，又是斩波器的开关调整元件，两只可控硅在桥式半控整流电路中为共阴极连接。

实施例4，如图6所示。可控硅V₁₈和V₁₉既是整流元件，又是斩波器的开关调整元件，两只可控硅在桥式半控整流电路中为共阳极连接，控制电路K₂根据被充蓄电池的情况，为可控硅V₁₈和V₁₉提供导通和截止的斩波调制信号，充电机工作在斩波调制状态，输出正弦波准直流电源对蓄电池充电。

Claims

1、斩波稳压充电机，由变压器(1)、整流器(2)、控制器(3)和机箱等构成，其特征在于：控制器(3)是一个斩波调制稳压器。

2、根据权利要求1所述的充电机，其特征在于：在斩波调制稳压器(3)中，利用功率三极管V₁或IGBT管、场效应管作为调整元件。

3、根据权利要求1所述的充电机，其特征在于：在斩波调制稳压器(3)中，采用可控硅V₂作为调整元件。

4、根据权利要求3所述的斩波稳压器，其特征在于：可控硅V₁₀、V₁₁为共阴极连接。

5、根据权利要求3所述的斩波稳压器，其特征在于：可控硅V₁₈、V₁₉为共阳极连接。