CN104393358A - 一种电动轻型车无损快速充电方法及充电器 - Google Patents
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Abstract
一种电动轻型车无损快速充电方法及充电器，属于电动汽车充电技术领域。其特征在于：包括如下步骤：步骤1001，开始；步骤1002，硬件初始化；步骤1003，电池组与充电器是否匹配；步骤1004，故障报警；步骤1005，是否进行快速充电模式；步骤：1006，非快速充电；步骤：1007，快速充电；步骤1008，充电结束。包括软启动保护模块、输入整流滤波模块、辅助供电模块、隔离驱动模块、充电控制模块、功率输出模块、输出整流滤波模块、输出反接保护模块以及输出参数采样模块。本发明基于慢脉冲无损快速充电的充电技术，在实现快速充电的同时对蓄电池组无损伤，延长了蓄电池组使用寿命。
Description
技术领域
一种电动轻型车无损快速充电方法及充电器，属于电动汽车充电技术领域。
背景技术
目前的电动轻型车充电器市场多以常规充电为主，而且厂家为了竞价往往采用劣质器件或缩减充电器功能，这导致很多充电爆炸和电池充鼓、充电不足导致的过早硫化等现象的频繁发生，而且充电时间大都在8小时以上，已经不能满足老百姓日益增长的社会生活需求。
虽然很多厂商意识到了上述问题，但是由于过分追求时间，通常采用不加限制的大电流充电方式，没有充分考虑蓄电池的充电接受能力而导致蓄电池充电过热发生爆炸、燃烧等事故，严重威胁人身安全。当然也有很多厂家采用负脉冲充电方式来解决这一问题，但是从实际应用效果来看，更多的是广告宣传，并没有得到很好地充电效果。
另外，目前国内80%的电动车自燃事件是因为普通充电器在充电时造成的，由于没有自动断电的功能，当电池充满电后普通充电器还会继续以小电流的形式给铅酸电池充电，长时间的过充电池就会出现鼓胀或者爆炸自燃的危险情况；市场上大多充电器均不具备自动停充和环境温度补偿功能，这也是导致充电事故频发和电池寿命提前衰减的重要原因之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于慢脉冲无损快速充电的充电技术，在实现快速充电的同时对蓄电池组无损伤，延长了蓄电池组使用寿命的电动轻型车无损快速充电方法及充电器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该电动轻型车无损快速充电方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1001，开始；
上电之后，电动轻型车无损快速充电器开始工作；
步骤1002，硬件初始化；
充电控制模块初始化；
步骤1003，电池组与充电器是否匹配；
充电控制模块根据输出参数采样模块采集到的蓄电池的参数判断待充电的蓄电池组与充电器型号是否匹配，如果不匹配，执行步骤1004，匹配执行步骤1005；
步骤1004，故障报警；
由充电控制模块进行报警；
步骤1005，是否进行快速充电模式；
充电控制模块判断是否进行快速充电模式，如果进行快速充电模式，执行步骤1007，否则执行步骤1006；
步骤：1006，非快速充电；
充电控制模块按照非快速充电流程对蓄电池组进行充电；
步骤：1007，进行慢脉冲无损快速充电；
充电控制模块按照慢脉冲无损快速充电流程对蓄电池组进行充电；
步骤1008，充电结束；
充电控制模块对蓄电池组充电结束。
优选的，步骤1007中所述的慢脉冲无损快速充电流程，包括如下步骤：
步骤2001，预充电阶段；
充电控制模块对蓄电池进行预充电；
步骤2002，限时时间到；
充电控制模块判断是否已到预充电的限时时间，如果到达限时时间，执行步骤2003，否则返回步骤2001；
步骤2003，进行第一快充阶段；
充电控制模块控制进入第一快充阶段，对蓄电池组进行充电；
步骤2004，是否达到预设定的温度、电压阈值；
充电控制模块判断是否达到第一快充阶段预设定的温度阈值或电压阈值，如果达到预设定的温度阈值或电压阈值，执行步骤2005，如果未达到预设定的温度阈值或电压阈值，返回步骤2003；
步骤2005，进行第二快充阶段；
充电控制模块控制进入第二快充阶段，对蓄电池组进行充电；
步骤2006，是否达到预设定的温度、电压阈值；
充电控制模块判断是否达到第二快充阶段预设定的温度阈值或电压阈值，如果达到预设定的温度阈值或电压阈值，执行步骤2007，如果未达到预设定的温度阈值或电压阈值，返回步骤2005；
步骤2007，进入维护充电阶段；
充电控制模块控制进入维护充电阶段；
步骤2008，充电控制模块判断是否到达维护充电的限时时间；
充电控制模块判断是否到达维护充电的限时时间，如果到达维护充电的限时时间，执行步骤2009，如果未达到维护充电的限时时间，返回步骤2007；
步骤2009，快速充电结束；
充电控制模块控制结束快速充电模式，蓄电池组充电结束。
优选的，步骤1006中所述的非快速充电流程，包括如下步骤：
步骤3001，恒流充电阶段；
充电控制模块控制进入恒流充电阶段；
步骤3002，是否达到预设定的温度、电压阈值；
充电控制模块判断是否达到恒流充电阶段预设定的温度阈值或电压阈值，如果达到预设定的温度阈值或电压阈值，执行步骤3003，返回步骤3001；
步骤3003，进入恒压充电阶段；
充电控制模块控制进入恒压充电阶段；
步骤3004，是否达到预设定的温度、电流阈值；
充电控制模块判断是否达到恒压充电阶段预设定的温度阈值或电流阈值，如果达到预设定的温度阈值或电流阈值，执行步骤3005，如果未达到预设定的温度阈值或电流阈值，返回步骤3003；
步骤3005，进入保养充电阶段；
充电控制模块控制进入保养充电阶段；
步骤3006，是否达到预设定的电流阈值；
步骤3007，非快速充电结束；
充电控制模块控制结束非快速充电模式，蓄电池组充电结束。
优选的，在步骤2003中所述的第一快充阶段，充电电流大于0.5C，充电脉宽比值为1~2；
步骤2004中所述的第一快充阶段的温度阈值取值大于等于65℃，电压阈值大于2.3V且不超过蓄电池组允许的最高充电电压值，温度阈值的判断优先级大于电压阈值的判断优先级。
优选的，在步骤2005所述的第二快充阶段，充电电流为0.2~0.5C，充电脉宽比值为2~10；
步骤2006中所述的第二快充阶段温度阈值取值大于等于75℃，电压阈值大于2.4V且不超过蓄电池组允许的最高充电电压值，温度阈值的判断的优先级大于电压阈值的判断优先级。
优选的，在步骤3001中所述的恒流充电阶段中，充电电流值为0.1~0.18C；
步骤3002中所述的恒流充电阶段温度阈值取值大于等于65℃，电压阈值取值为2.45V，温度阈值的判断优先级大于电压阈值的判断优先级。
优选的，在步骤3003中所述的恒压充电阶段中，恒压充电电压取值为2.45V；步骤3004中所述的恒压阶段温度阈值取值大于等于75℃，电流阈值不大于0.03C，温度阈值的判断的优先级大于电压阈值的判断优先级。
优选的，在步骤3005中所述的保养充电阶段中，采取浮充电模式或浮压慢脉冲模式，其中浮充电模式的浮充电压为单体2.3V~2.35V，浮压慢脉冲的恒小电流取值为0.02C；步骤3006中所述的保养充电阶段预设定的电流阈值为0.01C。
一种电动轻型车无损快速充电方法的充电器，其特征在于：包括软启动保护模块、输入整流滤波模块、辅助供电模块、隔离驱动模块、充电控制模块、功率输出模块、输出整流滤波模块、输出反接保护模块以及输出参数采样模块；
交流电连接软启动保护模块的输入端，软启动保护模块的输出端连接输入整流滤波模块的输入端，输入整流滤波模块的输出端同时连接辅助供电模块和功率输出模块的输入端，辅助供电模块的输出端同时连接隔离驱动模块和充电控制模块的输入端，充电控制模块的输出端连接隔离驱动模块的输入端，隔离驱动模块的输出端连接功率输出模块的输入端，功率输出模块的输出端连接输出整流滤波模块的输入端，输出整流滤波模块的输出端通过输出反接保护模块连接蓄电池组，蓄电池组的输出端连接输出参数采样模块的输入端，输出参数采样模块连接充电控制模块的输入端，温度采样模块以及故障保护模块的输出端同时连接充电控制模块的输入端。
优选的，还设置有与所述的充电控制模块输入端相连的温度采样模块和故障保护模块。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
1、本电动轻型车无损快速充电方法，基于慢脉冲无损快速充电技术，可以大大节省蓄电池组的充电时间，因此可使终端客户自由选择充电时间段而不必局限于某个时间段比如晚上，这极大的增加了终端客户生活时间选择的自由度；
2、在进行慢脉冲无损快速充电时，在实现快速充电的同时对蓄电池组无损伤，延长了蓄电池组使用寿命，增加续航里程，为终端客户带来极大的社会经济效益；
3、在充电过程中对充电时的各种参数进行实时监测，解决了普通充电器对电池长期过充、欠充等过程中引起电池组的不均衡而导致的电池提前损坏的问题，延长了电池使用寿命；
4、采用环境温度补偿技术，根据环境温度自动调节蓄电池组充电电压上限阈值，防止热失控和充电不足现象的发生，真正做到夏天不过充，冬天不欠充，有效延长电池组的循环使用寿命；
5、采用充满自停充电技术，当电池充满时充电器自动断电，避免了对电池由于过充而造成的充鼓、损坏等问题，并节省电能，同时也提高了充电安全性，避免由于电路问题造成的火灾，可有效地保护终端客户的安全及财产损失；
6、采用双模充电技术，应用范围更广。
附图说明
图1为电动轻型车无损快速充电器原理方框图。
图2 为电动轻型车无损快速充电器主功率电路原理图。
图3 为电动轻型车无损快速充电器反馈控制电路原理图。
图4 为电动轻型车无损快速充电器慢脉冲控制电路原理图。
图5为电动轻型车无损快速充电器MCU电路原理图。
图6为电动轻型车无损快速充电方法充电控制流程图。
图7为电动轻型车无损快速充电方法慢脉冲无损快速充电流程图。
图8为电动轻型车无损快速充电器非快速充电流程图。
具体实施方式
图1~8是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~8对本发明做进一步说明。
如图1所示，电动轻型车无损快速充电器，包括软启动保护模块、输入整流滤波模块、辅助供电模块、隔离驱动模块、充电控制模块、功率输出模块、输出整流滤波模块、输出反接保护模块、输出参数采样模块、温度采样模块以及故障保护模块。交流电连接软启动保护模块的输入端，软启动保护模块的输出端连接输入整流滤波模块的输入端，输入整流滤波模块的输出端同时连接辅助供电模块和功率输出模块的输入端。辅助供电模块的输出端同时连接隔离驱动模块和充电控制模块的输入端，充电控制模块的输出端连接隔离驱动模块的输入端，隔离驱动模块的输出端连接功率输出模块的输入端，功率输出模块的输出端连接输出整流滤波模块的输入端，输出整流滤波模块的输出端通过输出反接保护模块连接蓄电池组。蓄电池组的输出端连接输出参数采样模块的输入端。输出参数采样模块、温度采样模块以及故障保护模块的输出端同时连接充电控制模块的输入端。
辅助供电模块用于为整个电路提供供电电压，可根据现有技术采用市售的常见芯片转换得到相应的供电电压，如直流5V，12V，15V，30V等电压输出需求。软启动保护模块包括软启动电阻和压敏电阻，软启动电阻采用5~30W的水泥电阻。隔离驱动模块是以隔离驱动变压器为主的功率开关管驱动模块；采用隔离变压器可以使电气隔离更为彻底，且适用于高频和驱动能力要求高的场合，电路的稳健性较强。功率输出模块是以双管正激式拓扑为主的功率输出结构；该结构模式成本低，效率相对反激拓扑较高，稳定性要强于半桥式拓扑。
输出参数采样模块将蓄电池组的充电电流、充电电压等电池状态参数进行采样，采样之后送至充电控制模块，由充电控制模块根据充电参数调整充电策略。温度采样模块可以采样环境温度和整机散热温度等温度参数，用于提供充电过程的温度补偿和整机过热保护所需要的温度信息，保证冬天充足，夏天不过充和充电器工作的稳定性。输出反接保护模块主要是以功率开关管为主的电路拓扑，防止充电器与电池组之间出现反接现象，损坏充电器。充电控制模块是由单片机为核心的充电控制模块，单片机内嵌充电控制流程，以使单片机可以根据输出采样模块的反馈信息，实时有效的控制整个充电过程。故障保护模块由充电控制模块实现，包括过压保护、过流保护、过热保护，故障保护模块用于监测整个充电过程以避免出现不可控情况。
在如图2所示的主功率电路中，包括软启动电阻NR1，压敏电阻RV1，保险丝FUSE1，安规电容C1，滤波隔直电容C5~C8，电解电容C2~C4、C9，交流输入共模滤波电感L1，直流输出滤波电感L2，二极管D1~D4组成的整流桥，功率开关管M1~M2，快恢复二极管D5、D11、D13~D15，超快恢复二极管D6、D9，齐纳二极管D10，限流电阻R3、R5、R7~R10、R37，下拉电阻R4、R6、R38，正激式变压器T1，过流保护采样电阻RS2，防反接功率开关管M3，充电输出电流采样电阻RS1。
交流电的火电L、零线N分别串联软启动电阻NR1和保险丝FUSE1并同时并联压敏电阻RV1、安规电容C1后接入共模滤波电感L1，共模滤波电感L1的输出端连接有二极管D1~D4组成的整流桥的输入端，软启动电阻NR1和压敏电阻RV1组成上述的软启动保护模块。整流桥的输出端同时并联功率开关管M1的D极，功率开关管M1的S极与正激式变压器T1的一次侧上侧输入端连接，正激式变压器T1的一次侧下侧输出端与功率开关管M2的D极连接，功率开关管M2的S极接过流保护采样电阻RS2的输入端，过流保护采样电阻RS2的输出端接地。
快恢复二极管D15并联在功率开关管M1的两端，快恢复二极管D4的阴极侧连接功率开关管M1的D极，快恢复二极管D5并联在功率开关管M2的两端，快恢复二极管D5的阴极侧连接功率开关管M2的D极，下拉电阻R4并接在功率开关管M1的G极和S极之间，下拉电阻R6并接在功率开关管M2的G极和S极之间。功率开关管M1~M2以及正激式变压器T1组成上述的功率输出模块。
滤波隔直电容C5、限流电阻R7和快恢复二极管D13组成RCD吸收电路并接在功率开关管M1的两端，其中快恢复二极管D13的阳极和限流电阻R7的一端同时并接在功率开关管M1的D极，快恢复二极管D13的阴极与电阻R7的同时并联滤波隔离电容C5的一端，滤波隔离电容C5的另一端并联至功率开关管M1的S极。由滤波隔直电容C6、限流电阻R8和快恢复二极管D14组成RCD吸收电路同时并接在功率开关管M2的两端。
功率开关管M1的驱动信号PWM1通过限流电阻R3与功率开关管M1的G极相连；功率开关管M2的驱动信号PWM2通过限流电阻R5与M2的G极相连；驱动信号PWM1和驱动信号PWM2均为方波，信号S1、信号S2分别连接至功率开关管M1~M2的S极。
正激式变压器T1的二次侧上侧输出端接超快恢复二极管D6的阳极，超快恢复二极管D6的阴极接直流输出滤波电感L2的输入端，直流输出滤波电感L2的输出端接超快恢复二极管D9的阳极，超快恢复二极管D9的阴极接上述蓄电池组的正极，上述蓄电池组的负极接充电输出电流采样电阻RS1的输入端，充电输出电流采样电阻RS1的输出端接防反接功率开关管M3的D极，防反接功率开关管M3的S极一路接超快恢复二极管D6的阳极，一路接正激式变压器T1的二次侧下侧输入端。
限流电阻R9、隔直滤波电容C7、超快恢复二极管D6组成次级整流RC吸收电路；限流电阻R10、隔直滤波电容C8、超快恢复二极管D6组成次级续流RC吸收电路；用于吸收超快恢复二极管D6在开关过程中产生的高频噪声。
电解电容C2~C4并联在二次侧电路回路的两端，其中电解电容C2~C4的正极侧连接在直流输出滤波电感L2的输出端和超快恢复二极管D9的阳极之间，下拉电阻R38并接在防反接功率开关管M3的G极和S极之间，齐纳二极管D10并接在下拉电阻R38的两端，限流电阻R37的一端连接蓄电池组的正极，另一端连接防反接功率开关管M3的G极，防反接功率开关管M3的D极和S极之间还并接有快恢复二极管D11，其中快恢复二极管D11的正极侧连接防反接功率开关管M3的S极。防反接功率开关管M3组成上述的输出反接保护模块。电解电容C2~C4、直流输出滤波电感L2组成上述的输出整流滤波模块。
在图3所示的电路中，包括集成芯片U1，限流电阻R15~R20、R22~R24、R29~R31，隔直滤波电容C10、C12~C22、C24~C26，变压器T2，光耦U4、U6，快恢复二极管D7、D8，三端稳压器件U5，集成运算放大器U3，集成运算放大器U3可采用多种型号的放大器芯片实现，如LM358。光耦U4、U6可采用多种型号的芯片进行实现，如：PC817C。
集成芯片U1的7脚连接+15V电源，+15V电源与电源地之间串接隔直滤波电容C14，集成芯片U1的6脚串联限流电阻R29和隔直滤波电容C12之后连接变压器T2一次侧的一端，变压器T2的一次侧的另一端连接电源地，集成芯片U1的2脚和5脚同时接电源地。集成芯片U1的3脚和4脚之间串接隔直滤波电容C10，集成芯片U1的4脚和8脚之间串接限流电阻R30，集成芯片U1的4脚和电源地之间串接隔直滤波电容C24，集成芯片U1的8脚和电源地之间串接隔直滤波电容C15，集成芯片U1的3脚和电源地之间串接隔直滤波电容C25。变压器T2的二次侧设置有两个绕组，其中一个绕组的两输出端分别输出驱动信号PWM1和信号S1，另一个绕组的两输出端分别输出驱动信号PWM2和信号S2，两组信号分别送至上述的功率开关管M1~M2相连。集成芯片U1与变压器T2组成上述的隔离驱动模块。
集成芯片U1的1脚连接光耦U6的4脚，光耦U6的3脚接电源地，光耦U6的1脚接+5V，+5V与信号地之间串接隔直滤波电容C22，光耦U6的2脚通过串接限流电阻R31接收来自充电控制模块的电位信号。当发现电路异常时，充电控制模块发送低电平信号至光耦U6，集成芯片U1的1脚拉低至电源地，从而关闭集成芯片U1的6脚输出，电路停止工作。集成芯片U1的型号为UC3845系列芯片。
光耦U4的4脚连接集成芯片U1的1脚，光耦U4的3脚接地，光耦U4的3脚和4脚之间串接隔直滤波电容C13，限流电阻R24串接隔直滤波电容C20后并联在隔直滤波电容C13的两端，光耦U4的1脚接+5V，+5V与信号地之间串接隔直滤波电容C18，光耦U4的2脚连接快恢复二极管D7、D8的正极侧。
快恢复二极管D8的阴极串接限流电阻R22后连接运算放大器U3A的输出端，快恢复二极管D7的阴极串接限流电阻R23后连接运算放大器U3B的输出端。运算放大器U3的输出端和信号地之间并联有隔直滤波电容C16。蓄电池组的负极串联限流电阻R16之后同时并联信号地以及运算放大器U3的反相输入端。运算放大器U3的同相输入端串接限流电阻R20连接信号端U2_OUT，运算放大器U3的同相输入端与信号地之间串接限流电路R15和隔直滤波电容C17。
信号端U2_OUT串联电阻R18之后同时并联运算放大器U3B的反相输入端和隔直滤波电容C21的一端，隔直滤波电容C21的另一端并联至运算放大器U3B的输出端。5V直流电源串联电阻R19之后同时并联隔直滤波电容C19的一端、三端稳压器件U5的参考极和阴极以及运算放大器U3B的同相输入端，三端稳压器件U5的阳极和电容C19的另一端接信号地。三端稳压器件U5的型号为TL431。
在如图4所示的电路中，包括型号为74HC4051系列的集成芯片U2，隔直滤波电容C23，采样电阻R11~R14、R26~R28、R32~R33，精密可调电阻R25。
集成芯片U2的9~11脚为二进制控制输入端，不同的二进制码组合可以选通集成芯片U2的1、2、4、5、12、13、14、15各引脚的通道，其二进制码组合由充电控制模块送入。集成芯片U2的16脚接+5V，集成芯片U2的15脚和信号地之间串接采样电阻R14，集成芯片U2的14脚和集成芯片U2的15脚之间串接采样电阻R13，集成芯片U2的14脚和集成芯片U2的13脚之间串接采样电阻R12，集成芯片U2的13脚和集成芯片U2的13脚之间串接采样电阻R11，集成芯片U2的12脚和集成芯片U2的5脚之间串接采样电阻R33，集成芯片U2的5脚和集成芯片U2的4脚之间串接采样电阻R32，集成芯片U2的4脚和+5V之间串接采样电阻R28，集成芯片U2的2脚和电池负极之间串接可调精密电阻R25，集成芯片U2的1脚和集成芯片U2的2脚之间串接采样电阻R27，集成芯片U2的1脚和电池正极之间依次串接采样电阻R26、R21。
集成芯片U2的6、7、8各引脚接信号地。集成芯片U2的3脚为上述的信号端U2_OUT，采样电阻R26、R21之间同时与充电控制模块相连。
集成芯片U2的4脚、5脚、12脚、13脚、14脚、15脚分别为慢脉冲电流I1、I2、I3、I4、I5、I6通道，集成芯片U2的1脚为保养充电通道，集成芯片U2的2脚为恒压充电通道。
在如图5所示的电路中，包括作为中央控制模块的单片机U7，滤波电感L3、L4，电解电容C77、C83，隔直滤波电容C78、C79、C81、C82、C84，下拉电阻R48、R50，上拉电阻R49、R51，晶振Y1，接插座J1、J2，快恢复二极管D23，单片机U7的型号为μPD78F0503A。
接插座J1通过短路帽调节单片机U7处于烧写状态还是工作状态，处于烧写状态的单片机U7通过使用与单片机U7配套的下载器，经由接插座J2写入想要的控制程序，如本发明所述的充电控制策略等。
单片机U7的1脚串联滤波电感L3后并联至上述的采样电阻R26、R21之间，用于检测蓄电池组的电压状态。单片机U7的2脚串联滤波电感L4后并联至上述的集成芯片U2的10脚，集成芯片U2的10脚向单片机U7送入温度采样信号，根据这些信号单片机U7利用内部写入的充电控制流程控制整个充电流程。
单片机U7的28脚接信号地，单片机U7的12、27脚接+5V。单片机U7的19脚串联上述的电阻R31与光耦U6的2脚相连，用于控制集成芯片U1的工作状态。单片机U7的16脚~18脚分别与上述的集成芯片U2的9脚~11脚相连，通过发送高低电平不同组合二进制码来控制集成芯片U2的通道选择。
单片机U7的8脚和9脚之间串接晶振Y1，晶振Y1的2脚与信号地之间串接隔直滤波电容C82，晶振Y1的1脚与信号地之间串接隔直滤波电容C81。单片机U7的7脚和信号地之间串接下拉电阻R50，单片机U7的7脚和信号地之间串接隔直滤波电容C84，单片机U7的11脚接信号地，单片机U7的10脚和信号地之间串接电解电容C83。
接插座J2的6脚串接上拉电阻R51接+5V，接插座J2的4脚直连单片机U7的7脚，接插座J2的2脚与信号地之间串接隔直滤波电容C79，接插座J2的2脚直连+5V，接插座J2的5脚直连单片机U7的23脚，接插座J2的1脚接信号地，接插座J2的5脚串接下拉电阻R48接信号地，接插座J2的3脚直连接插座J1的1脚，接插座J1的2脚直连单片机U7的6脚，接插座J1的1脚串接上拉电阻R49接+5V，接插座J1的1脚与信号地之间串接电解电容C77，电解电容C77的两端并接隔直滤波电容C78，电解电容C77的正极接快恢复二极管D23的正极侧，快恢复二极管D23的负极侧接+5V。
如图6所示，电动轻型车无损快速充电方法充电控制流程，包括如下步骤：
步骤1001，开始；
上电之后，电动轻型车无损快速充电器开始工作；
步骤1002，硬件初始化；
充电控制模块初始化；
步骤1003，电池组与充电器是否匹配；
充电控制模块根据输出参数采样模块采集到的蓄电池的参数判断待充电的蓄电池组与充电器型号是否匹配，如果不匹配，执行步骤1004，匹配执行步骤1005；
步骤1004，故障报警；
由充电控制模块进行报警；
步骤1005，是否进行快速充电模式；
充电控制模块判断是否进行快速充电模式，如果进行快速充电模式，执行步骤1007，否则执行步骤1006；
步骤：1006，非快速充电；
充电控制模块按照非快速充电流程对蓄电池组进行充电；
步骤：1007，进行慢脉冲无损快速充电；
充电控制模块按照慢脉冲无损快速充电流程对蓄电池组进行充电；
步骤1008，充电结束；
充电控制模块对蓄电池组充电结束。
在进行慢脉冲无损快速充电时，全程充满电只需要2~3小时，而用普通充电器则需要8~12小时，节省70%的时间，可使终端客户自由选择充电时间段而不必局限于某个时间段比如晚上，这极大的增加了终端客户生活时间选择的自由度。
通过进行慢脉冲无损快速充电，可同时提升蓄电池组可用容量，增加续航里程。全程充电3~5次后，电池容量在被修复的同时，续航里程可以在基础续航里程上增加30%以上，为终端客户带来极大的社会经济效益。
如图7所示，慢脉冲无损快速充电流程，包括如下步骤：
步骤2001，预充电阶段；
充电控制模块对蓄电池进行预充电，预充电阶段充电电流小于等于0.18C；
步骤2002，限时时间到；
充电控制模块判断是否已到预充电的限时时间，如果到达限时时间，执行步骤2003，否则返回步骤2001，预充电阶段限时时间为1~20min；
步骤2003，进行第一快充阶段；
充电控制模块控制进入第一快充阶段，对蓄电池组进行充电；第一快充阶段的充电电流大于0.5C，充电脉宽比值（大电流小电流转换时间比值）一般取为1~2。
步骤2004，是否达到预设定的温度、电压阈值；
充电控制模块判断是否达到第一快充阶段预设定的温度阈值或电压阈值，如果达到预设定的温度阈值或电压阈值，执行步骤2005，如果未达到预设定的温度阈值或电压阈值，返回步骤2003；
在第一快充阶段，温度阈值的取值大于等于65℃，电压阈值大于2.3V且不超过蓄电池组允许的最高充电电压值，且温度阈值的判断的优先级大于电压阈值的判断优先级。
步骤2005，进行第二快充阶段；
充电控制模块控制进入第二快充阶段，对蓄电池组进行充电；第二快充阶段的充电电流为0.2~0.5C，充电脉宽比值（大电流小电流转换时间比值）一般取为2~10。
步骤2006，是否达到预设定的温度、电压阈值；
充电控制模块判断是否达到第二快充阶段预设定的温度阈值或电压阈值，如果达到预设定的温度阈值或电压阈值，执行步骤2007，如果未达到预设定的温度阈值或电压阈值，返回步骤2005；
在第二快充阶段，温度阈值的取值大于等于75℃，电压阈值大于2.4V且不超过蓄电池组允许的最高充电电压值，且温度阈值的判断的优先级大于电压阈值的判断优先级。
步骤2007，进入维护充电阶段；
充电控制模块控制进入维护充电阶段；
维护充电阶段采用恒流自适应电压充电方法，一般采用0.18C以下的电流值充电到电池最大允许充电电压后停止充电，当电压回落到单体2.3V以下时继续以0.18C电流充电。
步骤2008，充电控制模块判断是否到达维护充电的限时时间；
充电控制模块判断是否到达维护充电阶段的限时时间，如果到达维护充电阶段的限时时间，执行步骤2009，如果未达到维护充电阶段的限时时间，返回步骤2007；
维护充电阶段的选择通常取决于初始荷电状态的大小，一般的规律为：若初始荷电状态在30%以下，则限时时间2的取值在4~6小时，初始荷电状态在30%~50%，则限时时间2的取值在2~4小时，初始荷电状态在50%~80%，则限时时间2的取值在0.5~2小时，初始荷电状态在80%以上时，则限时时间2的取值在0.5小时以内。
步骤2009，快速充电结束；
充电控制模块控制结束快速充电模式，蓄电池组充电结束。
如图8所示，非快速充电流程，包括如下步骤：
步骤3001，恒流充电阶段；
充电控制模块控制进入恒流充电阶段，恒流充电阶段的充电电流值为0.1~0.18C；
步骤3002，是否达到预设定的温度、电压阈值；
充电控制模块判断是否达到恒流充电阶段预设定的温度阈值或电压阈值，如果达到预设定的温度阈值或电压阈值，执行步骤3003，返回步骤3001；
恒流充电阶段的温度阈值取值大于等于65℃，电压阈值不大于电池厂家充电曲线要求的最高充电电压值，默认取2.45V。
步骤3003，进入恒压充电阶段；
充电控制模块控制进入恒压充电阶段；
恒压充电阶段的恒压值一般根据电池说明书曲线上要求的恒压值确定，默认取值为2.45V，恒压充电阶段的电流阈值一般不大于0.03C（恒压充电阶段截止电流值）。温度阈值的判断的优先级大于电压阈值的判断优先级。
步骤3004，是否达到预设定的温度、电流阈值；
充电控制模块判断是否达到恒压充电阶段预设定的温度阈值或电流阈值，如果达到预设定的温度阈值或电流阈值，执行步骤3005，如果未达到预设定的温度阈值或电流阈值，返回步骤3003；
步骤3005，进入保养充电阶段；
充电控制模块控制进入保养充电阶段；
保养充电采取浮充电模式或浮压慢脉冲模式，其中浮充电模式的浮充电压一般取为单体2.3V~2.35V，浮压慢脉冲的恒小电流取值一般为0.02C。
步骤3006，是否达到预设定的电流阈值；
充电控制模块判断是否达到保养充电阶段预设定的电流阈值，如果达到预设定的电流阈值，执行步骤3007，返回步骤3005；保养充电阶段的电流阈值不大于0.01C。
步骤3007，非快速充电结束；
充电控制模块控制结束非快速充电模式，蓄电池组充电结束。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种电动轻型车无损快速充电方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1001，开始；
上电之后，电动轻型车无损快速充电器开始工作；
步骤1002，硬件初始化；
充电控制模块初始化；
步骤1003，电池组与充电器是否匹配；
充电控制模块根据输出参数采样模块采集到的蓄电池的参数判断待充电的蓄电池组与充电器型号是否匹配，如果不匹配，执行步骤1004，匹配执行步骤1005；
步骤1004，故障报警；
由充电控制模块进行报警；
步骤1005，是否进行快速充电模式；
充电控制模块判断是否进行快速充电模式，如果进行快速充电模式，执行步骤1007，否则执行步骤1006；
步骤：1006，非快速充电；
充电控制模块按照非快速充电流程对蓄电池组进行充电；
步骤：1007，进行慢脉冲无损快速充电；
充电控制模块按照慢脉冲无损快速充电流程对蓄电池组进行充电；
步骤1008，充电结束；
充电控制模块对蓄电池组充电结束。
2.根据权利要求1所述的电动轻型车无损快速充电方法，其特征在于：步骤1007中所述的慢脉冲无损快速充电流程，包括如下步骤：
步骤2001，预充电阶段；
充电控制模块对蓄电池进行预充电；
步骤2002，限时时间到；
充电控制模块判断是否已到预充电的限时时间，如果到达限时时间，执行步骤2003，否则返回步骤2001；
步骤2003，进行第一快充阶段；
充电控制模块控制进入第一快充阶段，对蓄电池组进行充电；
步骤2004，是否达到预设定的温度、电压阈值；
充电控制模块判断是否达到第一快充阶段预设定的温度阈值或电压阈值，如果达到预设定的温度阈值或电压阈值，执行步骤2005，如果未达到预设定的温度阈值或电压阈值，返回步骤2003；
步骤2005，进行第二快充阶段；
充电控制模块控制进入第二快充阶段，对蓄电池组进行充电；
步骤2006，是否达到预设定的温度、电压阈值；
充电控制模块判断是否达到第二快充阶段预设定的温度阈值或电压阈值，如果达到预设定的温度阈值或电压阈值，执行步骤2007，如果未达到预设定的温度阈值或电压阈值，返回步骤2005；
步骤2007，进入维护充电阶段；
充电控制模块控制进入维护充电阶段；
步骤2008，充电控制模块判断是否到达维护充电的限时时间；
充电控制模块判断是否到达维护充电的限时时间，如果到达维护充电的限时时间，执行步骤2009，如果未达到维护充电的限时时间，返回步骤2007；
步骤2009，快速充电结束；
充电控制模块控制结束快速充电模式，蓄电池组充电结束。
3.根据权利要求1所述的电动轻型车无损快速充电方法，其特征在于：步骤1006中所述的非快速充电流程，包括如下步骤：
步骤3001，恒流充电阶段；
充电控制模块控制进入恒流充电阶段；
步骤3002，是否达到预设定的温度、电压阈值；
充电控制模块判断是否达到恒流充电阶段预设定的温度阈值或电压阈值，如果达到预设定的温度阈值或电压阈值，执行步骤3003，返回步骤3001；
步骤3003，进入恒压充电阶段；
充电控制模块控制进入恒压充电阶段；
步骤3004，是否达到预设定的温度、电流阈值；
充电控制模块判断是否达到恒压充电阶段预设定的温度阈值或电流阈值，如果达到预设定的温度阈值或电流阈值，执行步骤3005，如果未达到预设定的温度阈值或电流阈值，返回步骤3003；
步骤3005，进入保养充电阶段；
充电控制模块控制进入保养充电阶段；
步骤3006，是否达到预设定的电流阈值；
步骤3007，非快速充电结束；
充电控制模块控制结束非快速充电模式，蓄电池组充电结束。
4.根据权利要求2所述的电动轻型车无损快速充电方法，其特征在于：在步骤2003中所述的第一快充阶段，充电电流大于0.5C，充电脉宽比值为1~2；
步骤2004中所述的第一快充阶段的温度阈值取值大于等于65℃，电压阈值大于2.3V且不超过蓄电池组允许的最高充电电压值，温度阈值的判断优先级大于电压阈值的判断优先级。
5.根据权利要求2所述的电动轻型车无损快速充电方法，其特征在于：在步骤2005所述的第二快充阶段，充电电流为0.2~0.5C，充电脉宽比值为2~10；
步骤2006中所述的第二快充阶段温度阈值取值大于等于75℃，电压阈值大于2.4V且不超过蓄电池组允许的最高充电电压值，温度阈值的判断的优先级大于电压阈值的判断优先级。
6.根据权利要求3所述的电动轻型车无损快速充电方法，其特征在于：在步骤3001中所述的恒流充电阶段中，充电电流值为0.1~0.18C；
步骤3002中所述的恒流充电阶段温度阈值取值大于等于65℃，电压阈值取值为2.45V，温度阈值的判断优先级大于电压阈值的判断优先级。
7.根据权利要求3所述的电动轻型车无损快速充电方法，其特征在于：在步骤3003中所述的恒压充电阶段中，恒压充电电压取值为2.45V；步骤3004中所述的恒压阶段温度阈值取值大于等于75℃，电流阈值不大于0.03C，温度阈值的判断的优先级大于电压阈值的判断优先级。
8.根据权利要求3所述的电动轻型车无损快速充电方法，其特征在于：在步骤3005中所述的保养充电阶段中，采取浮充电模式或浮压慢脉冲模式，其中浮充电模式的浮充电压为单体2.3V~2.35V，浮压慢脉冲的恒小电流取值为0.02C；步骤3006中所述的保养充电阶段预设定的电流阈值为0.01C。
9.一种用于实现权利要求1~8任意一项所述的电动轻型车无损快速充电方法的充电器，其特征在于：包括软启动保护模块、输入整流滤波模块、辅助供电模块、隔离驱动模块、充电控制模块、功率输出模块、输出整流滤波模块、输出反接保护模块以及输出参数采样模块；
交流电连接软启动保护模块的输入端，软启动保护模块的输出端连接输入整流滤波模块的输入端，输入整流滤波模块的输出端同时连接辅助供电模块和功率输出模块的输入端，辅助供电模块的输出端同时连接隔离驱动模块和充电控制模块的输入端，充电控制模块的输出端连接隔离驱动模块的输入端，隔离驱动模块的输出端连接功率输出模块的输入端，功率输出模块的输出端连接输出整流滤波模块的输入端，输出整流滤波模块的输出端通过输出反接保护模块连接蓄电池组，蓄电池组的输出端连接输出参数采样模块的输入端，输出参数采样模块连接充电控制模块的输入端，温度采样模块以及故障保护模块的输出端同时连接充电控制模块的输入端。
10.根据权利要求9所述的电动轻型车无损快速充电器，其特征在于：还设置有与所述的充电控制模块输入端相连的温度采样模块和故障保护模块。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170104 Termination date: 20171209 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |