CN102694405A - 一种智能蓄电池充电器以及车辆启动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能蓄电池充电器，属于充电器领域。它解决了现有的充电器输出精度不高的问题。本发明智能蓄电池充电器，其包括电压转换模块、PWM控制模块、高频变压和整流滤波模块以及充电输出模块；所述电压转换模块输出的直流电驱动PWM控制模块产生高频脉冲交流电，所述高频脉冲交流电经过高频变压和整流滤波模块后转换为低压直流电；还包括第一反馈控制模块、第二反馈控制模块以及控制模块。本发明通过设置数字、模拟二层反馈控制网络，增强了控制精度、缩短了控制时间使得充电器输出的电流电压更为稳定。另外，本发明提供一种利用定时器控制汽车启动的汽车启动系统，无需额外增加成本即可在蓄电池电量不够的情况下启动汽车。
Description
技术领域
本发明涉及充电器以及车辆启动系统技术领域，尤其涉及一种智能蓄电池充电器以及车辆启动系统。
背景技术
蓄电池充电器是指将交流电转换为低压直流电的设备。蓄电池充电器在使用过程中，其输出电流的稳定性是其非常重要的指标，输出电流过小则达不到充电效果，输出电流过大则会使得充电电子器件过热导致损坏，而输出电流若上下波动过于频繁也会降低充电电子器件的使用寿命。现有的充电器采用负反馈的方式控制蓄电池充电器的输出电流，然而其控制精度不够，依然不能精确地保持输出电流的稳定性。
车辆在启动过程中需要用到蓄电池充电器输出的直流电，然而车辆车载的蓄电池由于在长期放置或使用过程中，蓄电池长期放电导致其输出电流下降，无法启动车辆引擎。若更换蓄电池则花费较大，若使用充电器将蓄电池充满电，充电时间又耗费过长。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种输出电流稳定、可靠性、安全性较好的智能蓄电池充电器。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种智能蓄电池充电器，其包括将低频高压直流电转换为直流电的电压转换模块、PWM控制模块、高频变压和整流滤波模块以及充电输出模块；所述电压转换模块输出的直流电驱动PWM控制模块产生高频脉冲交流电，所述高频脉冲交流电经过高频变压和整流滤波模块后转换为低压直流电；还包括第一反馈控制模块、第二反馈控制模块以及控制模块，所述第一反馈控制模块包括第一比较器、第二比较器以及与门电路，所述第一比较器输入端分别接入从高频变压和整流滤波模块输出的反馈电压值以及从控制模块输出的给定电压值，所述第二比较器输入端分别接入从高频变压和整流滤波模块输出的反馈电流值以及从控制模块输出的给定电流值，所述第一比较器以及第二比较器输出端接入与门电路输入端，所述与门电路输出端接入PWM控制模块；所述第二反馈控制模块包括AD转换模块、PID调节模块以及输入模块，所述输入模块将设定数字信号输出至PID调节模块，所述AD转换模块接收高频变压和整流滤波模块输出的反馈电压值和反馈电流值并将该反馈电压值和反馈电流值转换为反馈数字信号并输出至PID调节模块，所述PID调节模块根据反馈数字信号以及设定数字信号进行PID调节并使得控制模块输出至第一比较器以及第二比较器的电压值和电流值达到给定电压值和给定电流值。
进一步地，所述AD转换模块和PID调节模块集成于控制模块中。
进一步地，所述输入模块为按键或触摸屏。
进一步地，所述控制模块为单片机、DSP芯片或PLC。
进一步地，所述PID调节模块的调节速度约为1秒。
本发明还提供一种启动时间短、无需增加产品成本的车辆启动系统，其包括上述智能蓄电池充电器，还包括电连接于控制模块的定时模块；所述车辆启动时同时使得定时模块开始计时第一预设时间，经过第一预设时间后，定时模块输出第一触发信号至控制模块并同时开始计时第二预设时间；在第二预设时间内，所述控制模块接收该第一触发信号后提高给定电流值并降低给定电压值。
进一步地，所述车辆启动系统还包括温度采样模块，所述温度采样模块采样充电器内部温度，当充电器内温度超过温度采样模块内预设温度时，所述控制模块根据温度采样模块输出的切断信号断开充电器。
进一步地，所述第一预设时间为300秒。
进一步地，所述第二预设时间约为5秒。
本发明通过设置数字、模拟二层反馈控制网络，增强了控制精度、缩短了控制时间，使得充电器输出的电流电压更为稳定。另外，本发明采用定时模块控制汽车启动，无需额外增加成本即可在蓄电池电量不够的情况下启动汽车。
附图说明
图1为本发明智能蓄电池充电器的电路原理框图；
图2为本发明汽车启动系统的电路原理框图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
请参照图1，图1为本发明智能蓄电池充电器的电路原理框图。智能蓄电池充电器包括将低频高压交流电转换为直流电的电压转换模块1、PWM控制模块2、高频变压和整流滤波模块3以及充电输出模块4。在一实施例中，低频高压直流电可为常用的220V、50HZ的交流电，也可为310V、50HZ或380V、50HZ的交流电。电压转换模块输出的直流电为300V，用于驱动PWM控制模块2。进一步地，电压转换模块1可包括EMI滤波电路、谐波处理电路以及整流滤波电路。
电压转换模块1输出的直流电驱动PWM(脉冲宽度调制)控制模块2产生高频脉冲交流电，高频脉冲交流电经过高频变压和整流滤波模块3后转换为适于蓄电池或其他电子元件使用的低压直流电，用于给蓄电池或其他电子元件充电。
本发明智能蓄电池充电器还包括第一反馈控制模块5、第二反馈控制模块6以及控制模块7。控制模块7可采用单片机、DSP芯片或PLC等控制装置或芯片。
第一反馈控制模块5包括第一比较器50、第二比较器51以及与门电路52。第一比较器50输入端分别接入从高频变压和整流滤波模块3输出的反馈电压值以及从控制模块7输出的给定电压值，第二比较器51输入端分别接入从高频变压和整流滤波模块3输出的反馈电流值以及从控制模块7输出的给定电流值。第一比较器50和第二比较器51的输出端分别接入与门电路52的输入端，与门电路52的输出端接入PWM控制模块2。第一反馈控制模块5能根据第一比较器50和第二比较器51比较得到的误差信号并输出该误差信号至PWM控制模块2，PWM控制模块2根据该误差信号调制其输出的高频脉冲的占空比从而控制充电输出模块4输出的电压和电流值，保证充电输出模块4输出的电压和电流值稳定。另外，由于第一反馈控制模块5采用电压和电流模拟信号，无需额外转换，因此其响应速度较快，能第一时间调整充电输出模块4的电压和电流值。
第二反馈控制模块6包括AD转换模块60、PID调节模块61以及输入模块62。AD转换模块60接收高频变压和整流滤波模块3输出的反馈电压值和反馈电流值，并将该反馈电压值和反馈电流值转换为反馈数字信号，将该反馈数字信号输出至PID调节模块61。使用者可利用输入模块62将所需要的设定数字信号输入至PID调节模块61，PID调节模块61根据反馈数字信号以及设定数字信号进行PID调节使得控制模块7输出至第一比较器50和第二比较器51的电压值和电流值达到给定电压值和给定电流值。本实施例中，PID调节模块的调节速度约为1秒。AD转换模块60和PID调节模块61可集成于控制模块7中，也可单独设置。输入模块62可为按键、触摸屏或其他输入装置。
另外，为解决蓄电池长期放电而导致输出电流不足，不能启动汽车引擎的问题，本发明还提供一种车辆启动系统，请参照图2，车辆启动系统除包括上述智能蓄电池充电器外还包括定时模块9。汽车启动时，定时模块9启动，定时第一预设时间，在第一预设时间内，控制模块7继续控制充电输出模块4输出常规充电电流值，例如15A。当第一预设时间经过后，定时模块9输出第一触发信号至控制模块7同时开始定时第二预设时间。在第二预设时间内，第一触发信号使得控制模块7利用充电器自身的短时过载能力使得给定电流值增大，例如增大至50A，在电流增大同时，控制模块7输出的给定电压值降低，例如降低至9V，此时虽然充电器的电流增加，但是电压减小，因此可保证充电器的过载程度依然在安全许可范围内。为了进一步加强产品的安全性能，本发明还设置有温度采样模块10，当充电器过载时，其内部的温度必然上升，温度采样模块10采样充电器内部的温度，当充电器内部的温度超过预警温度时，控制模块7根据温度采样模块10输出的切断信号断开充电器，以保证产品安全。
本实施例中，第一预设时间为300秒。第二预设时间的时间长度与汽车启动的启动时间长度大致相等。一般地，汽车启动时间长度约为5秒，此时第二预设时间的时间长度亦为5秒。在汽车启动时，充电器增大其充电电流，利用充电器的增大输出电流以及蓄电池的输出电流共同对马达供电以达到启动马达的效果。采用本发明的蓄电池充电器，辅助汽车启动时无需增加产品成本，且启动时间较短。
定时模块9可采用控制模块7自带的定时功能，也可额外设置一具有定时功能的装置。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (9)
1.一种智能蓄电池充电器，其包括将低频高压直流电转换为直流电的电压转换模块、PWM控制模块、高频变压和整流滤波模块以及充电输出模块；所述电压转换模块输出的直流电驱动PWM控制模块产生高频脉冲交流电，所述高频脉冲交流电经过高频变压和整流滤波模块后转换为低压直流电；其特征在于：还包括第一反馈控制模块、第二反馈控制模块以及控制模块，所述第一反馈控制模块包括第一比较器、第二比较器以及与门电路，所述第一比较器输入端分别接入从高频变压和整流滤波模块输出的反馈电压值以及从控制模块输出的给定电压值，所述第二比较器输入端分别接入从高频变压和整流滤波模块输出的反馈电流值以及从控制模块输出的给定电流值，所述第一比较器以及第二比较器输出端接入与门电路输入端，所述与门电路输出端接入PWM控制模块；所述第二反馈控制模块包括AD转换模块、PID调节模块以及输入模块，所述输入模块将设定数字信号输出至PID调节模块，所述AD转换模块接收高频变压和整流滤波模块输出的反馈电压值和反馈电流值并将该反馈电压值和反馈电流值转换为反馈数字信号并输出至PID调节模块，所述PID调节模块根据反馈数字信号以及设定数字信号进行PID调节并使得控制模块输出至第一比较器以及第二比较器的电压值和电流值达到给定电压值和给定电流值。
2.如权利要求1所述的智能蓄电池充电器，其特征在于：所述AD转换模块和PID调节模块集成于控制模块中。
3.如权利要求1所述的智能蓄电池充电器，其特征在于：所述输入模块为按键或触摸屏。
4.如权利要求1所述的智能蓄电池充电器，其特征在于：所述控制模块为单片机、DSP芯片或PLC。
5.如权利要求1所述的智能蓄电池充电器，其特征在于：所述PID调节模块的调节速度约为1秒。
6.一种汽车启动系统，其特征在于：包括权利要求1至权利要求5任一项所述的智能蓄电池充电器，还包括电连接于控制模块的定时模块；所述车辆启动时同时使得定时模块开始计时第一预设时间，经过第一预设时间后，定时模块输出第一触发信号至控制模块并同时开始计时第二预设时间；在第二预设时间内，所述控制模块接收该第一触发信号后提高给定电流值并降低给定电压值。
7.如权利要求6所述的汽车启动系统，其特征在于：所述车辆启动系统还包括温度采样模块，所述温度采样模块采样充电器内部温度，当充电器内温度超过温度采样模块内预设温度时，所述控制模块根据温度采样模块输出的切断信号断开充电器。
8.如权利要求6所述的汽车启动系统，其特征在于：所述第一预设时间为300秒。
9.如权利要求6所述的汽车启动系统，其特征在于：所述第二预设时间约为5秒。
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