CN107444163A - 高稳定性的电动叉车用充电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及充电机技术领域，具体的说是一种结构合理、充电效率高、能够有效延长设备使用寿命的高稳定性的电动叉车用充电机，其特征在于设有充电状态获取模块、被充电设备控制模块和通信模块，充电状态获取模块与待充电电池组连接，被充电设备控制模块与充电状态获取模块连接，通信模块与被充电设备控制模块连接，通信模块为wifi模块、蓝牙模块、CAN通信模块或者usb数据交互模块；还设有充电电路，所述充电电路的一端与输入的交流电相连，所述充电电路的另一端与所述动力电池相连，具有结构合理、工作可靠等显著的优点。
Description
技术领域：
本发明涉及充电机技术领域，具体的说是一种结构合理、充电效率高、能够有效延长设备使用寿命的高稳定性的电动叉车用充电机。
背景技术：
电动叉车作为一种常用的物流搬运设备，应用非常广泛。随着电池技术的进步，越来越多的电动叉车使用磷酸铁锂电池作为储能部件。磷酸铁锂电池有很多铅酸电池无法企及的优点：材料环保无铅、充放电循环次数长、能量密度大以及充电倍率大等，所以需要给电动叉车配置大功率快速充电器。
每种蓄电池都有自己的充电特性，所以大量充电设备是一个设备配备一个充电器，不同设备不能用同一充电器充电，究其原因是因为不同设备采用了不同的充电电压和充电电流(如不同型号手机充电电压分别是4.4V和5V)，即充电曲线不一致，若要强行充电，会损害设备。当电子设备淘汰时，充电设备也随之淘汰产生了大量的浪费。
发明内容：
本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种结构合理、充电效率高、能够有效延长设备使用寿命的高稳定性的电动叉车用充电机。
本发明通过以下措施达到：
一种高稳定性的电动叉车用充电机，设有壳体，壳体的侧壁采用导热性好的金属材料制成，壳体底板采用绝缘保温材料制成，底板上还设有用于放置电池单元的凹陷部，所述凹陷部铺设电加热玻璃，壳体内还设有与侧壁相连接的导热板，导热板与壳体内电池单元相接触，导热板采用金属材料制成，壳体顶部内侧设有保温层以及PTC半导体制冷片，PTC半导体制冷片与电池单元相接触，其特征在于设有充电状态获取模块、被充电设备控制模块和通信模块，充电状态获取模块与待充电电池组连接，被充电设备控制模块与充电状态获取模块连接，通信模块与被充电设备控制模块连接，通信模块为wifi模块、蓝牙模块、CAN通信模块或者usb数据交互模块；还设有充电电路，所述充电电路的一端与输入的交流电相连，所述充电电路的另一端与所述动力电池相连，所述充电电路对输入的交流电进行变换以输出供给动力电池的第一直流电；实时检测所述输入的交流电的三相交流电压、三相交流电流和相位的交流检测电路；实时检测所述动力电池的充电电压和充电电流的直流检测电路；以及控制器，所述控制器分别与所述交流检测电路、所述直流检测电路和所述充电电路相连，控制器根据直流检测电路检测的充电电压和充电电流判断充电电路的工作模式，并根据交流检测电路检测的所述输入的交流电的三相交流电压、三相交流电流、相位以及直流检测电路检测的充电电压和充电电流控制充电电路以调节第一直流电的电压范围；还设有与控制器相连接的交直流兼容型前级电路；所述交直流兼容型前级电路设有整流电路、交流电压检测电路、直流电压检测电路、PFC电路、DC/DC升压电路和脉宽调制集成电路。
本发明所述交直流兼容型前级电路中交流电压检测电路与外部交流输入端口相连，输出端与所述脉宽调制集成电路的交流电压检测端相连；所述直流电压检测电路与外部直流输入端口相连，所述直流电压检测电路的输出端与所述脉宽调制集成电路的直流电压检测端相连；所述整流电路的输入端与外部交流输入端口相连，输出端分别与所述PFC电路的输入端、所述DC/DC升压电路的输入端相连；外部直流输入端口与所述整流电路的输出端相连；所述PFC电路的输出端和所述DC/DC升压电路的输出端与后级功率变换电路连接；所述脉宽调制集成电路的第一PWM驱动端与所述PFC电路相连，所述脉宽调制集成电路的第二PWM驱动端与所述DC/DC升压电路相连；所述PFC电路包括：第一场效应管、第一电感、第一二极管和第一滤波电容；所述第一场效应管的漏极通过所述第一电感与所述整流电路的正向输出端相连，源极与所述整流电路的反向输出端相连，且所述第一场效应管的漏极还与所述第一二极管的阳极相连，栅极与所述脉宽调制集成电路的第一PWM驱动端相连；所述第一滤波电容一端与所述第一二极管的阴极相连，另一端与所述第一场效应管的源极相连。
本发明还设有自保护电路，所述自保护电路包括电源变压器、整流电路、电压自动调节、接反保护电路、充足自动断电电路，其中电源变压器与整流电路相连接，整流电路的输出端分别与接反保护电路、充足自动断电电路相连接。
本发明所述电压自动调节电路由二极管D3、电容C1与二极管D1、D2及三极管G1、继电器J1组成的回路。
本发明所述接反保护电路由三极管G2、继电器J3与电阻R3分别连接开关K3、K4及K5、K6。
本发明所述充足自动断电电路主要由继电器J2、三极管G3、二极管D6及电阻R4、R5、R6构成回路。
本发明所述充电电路包括：电磁干扰EMI滤波电路，所述EMI滤波电路的一端与所述输入的交流电相连，所述EMI滤波电路对所述输入的交流电进行处理以输出第一交流电；整流电路，所述整流电路的一端与所述EMI滤波电路的另一端相连，所述整流电路将所述第一交流电转换为第二直流电；直流滤波电路，所述直流滤波电路的一端与所述整流电路的另一端相连，所述直流滤波电路的另一端与所述动力电池相连，所述直流滤波电路对所述第二直流电进行滤波处理以输出所述第一直流电。
本发明所述交流检测电路包括：交流电压及相位检测单元，所述交流电压及相位检测单元的一端与所述EMI滤波电路的一端相连，所述交流电压及相位检测单元的另一端与所述控制器相连；交流电流检测单元，所述交流电流检测单元的一端与所述EMI滤波电路的另一端相连，所述交流电流检测单元的另一端与所述控制器相连。
本发明所述直流检测电路包括：直流电流检测单元，所述直流电流检测单元的一端与所述动力电池的一端相连，所述直流电流检测单元的另一端与所述控制器相连；直流电压检测单元，所述直流电压检测单元连接到所述动力电池的两端，且所述直流电压检测单元与所述控制器相连。
本发明所述整流电路为三相桥式全控整流电路，所述直流滤波电路为LC滤波电路。
本发明所述PCB电路板上还设有无线通信模块和串口通信电路，用于与外部上位机进行数据沟通，完成充电曲线的设置和更换。
本发明与现有技术相比，通过充电状态获取模块和被充电设备控制模块，能够获取被充电设备的充电曲线，从而及时调整充电电路相关工作曲线，能够显著提高充电机工作稳定性和安全性，具有结构合理、工作可靠等显著的优点。
附图说明：
附图1是本发明的结构框图。
附图标记：充电状态获取模块1、被充电设备控制模块2、通信模块3、充电电路4、交流检测电路5、直流检测电路6、控制器7、交直流兼容型前级电路8。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如附图所示，本发明提出了一种高稳定性的电动叉车用充电机，设有壳体，壳体的侧壁采用导热性好的金属材料制成，壳体底板采用绝缘保温材料制成，底板上还设有用于放置电池单元的凹陷部，所述凹陷部铺设电加热玻璃，壳体内还设有与侧壁相连接的导热板，导热板与壳体内电池单元相接触，导热板采用金属材料制成，壳体顶部内侧设有保温层以及PTC半导体制冷片，PTC半导体制冷片与电池单元相接触，其特征在于设有充电状态获取模块1、被充电设备控制模块2和通信模块3，充电状态获取模块1与待充电电池组连接，被充电设备控制模块2与充电状态获取模块1连接，通信模块3与被充电设备控制模块2连接，通信模块为wifi模块、蓝牙模块、CAN通信模块或者usb数据交互模块；还设有充电电路4，所述充电电路的一端与输入的交流电相连，所述充电电路4的另一端与所述动力电池相连，所述充电电路对输入的交流电进行变换以输出供给动力电池的第一直流电；实时检测所述输入的交流电的三相交流电压、三相交流电流和相位的交流检测电路5；实时检测所述动力电池的充电电压和充电电流的直流检测电路6；以及控制器7，所述控制器分别与所述交流检测电路、所述直流检测电路和所述充电电路相连，控制器根据直流检测电路检测的充电电压和充电电流判断充电电路的工作模式，并根据交流检测电路检测的所述输入的交流电的三相交流电压、三相交流电流、相位以及直流检测电路检测的充电电压和充电电流控制充电电路以调节第一直流电的电压范围；还设有与控制器相连接的交直流兼容型前级电路8；所述交直流兼容型前级电路设有整流电路、交流电压检测电路、直流电压检测电路、PFC电路、DC/DC升压电路和脉宽调制集成电路。
本发明所述交直流兼容型前级电路中交流电压检测电路与外部交流输入端口相连，输出端与所述脉宽调制集成电路的交流电压检测端相连；所述直流电压检测电路与外部直流输入端口相连，所述直流电压检测电路的输出端与所述脉宽调制集成电路的直流电压检测端相连；所述整流电路的输入端与外部交流输入端口相连，输出端分别与所述PFC电路的输入端、所述DC/DC升压电路的输入端相连；外部直流输入端口与所述整流电路的输出端相连；所述PFC电路的输出端和所述DC/DC升压电路的输出端与后级功率变换电路连接；所述脉宽调制集成电路的第一PWM驱动端与所述PFC电路相连，所述脉宽调制集成电路的第二PWM驱动端与所述DC/DC升压电路相连；所述PFC电路包括：第一场效应管、第一电感、第一二极管和第一滤波电容；所述第一场效应管的漏极通过所述第一电感与所述整流电路的正向输出端相连，源极与所述整流电路的反向输出端相连，且所述第一场效应管的漏极还与所述第一二极管的阳极相连，栅极与所述脉宽调制集成电路的第一PWM驱动端相连；所述第一滤波电容一端与所述第一二极管的阴极相连，另一端与所述第一场效应管的源极相连。
本发明还设有自保护电路，所述自保护电路包括电源变压器、整流电路、电压自动调节、接反保护电路、充足自动断电电路，其中电源变压器与整流电路相连接，整流电路的输出端分别与接反保护电路、充足自动断电电路相连接。
本发明所述电压自动调节电路由二极管D3、电容C1与二极管D1、D2及三极管G1、继电器J1组成的回路。
本发明所述接反保护电路由三极管G2、继电器J3与电阻R3分别连接开关K3、K4及K5、K6。
本发明所述充足自动断电电路主要由继电器J2、三极管G3、二极管D6及电阻R4、R5、R6构成回路。
本发明所述充电电路包括：电磁干扰EMI滤波电路，所述EMI滤波电路的一端与所述输入的交流电相连，所述EMI滤波电路对所述输入的交流电进行处理以输出第一交流电；整流电路，所述整流电路的一端与所述EMI滤波电路的另一端相连，所述整流电路将所述第一交流电转换为第二直流电；直流滤波电路，所述直流滤波电路的一端与所述整流电路的另一端相连，所述直流滤波电路的另一端与所述动力电池相连，所述直流滤波电路对所述第二直流电进行滤波处理以输出所述第一直流电。
本发明所述交流检测电路包括：交流电压及相位检测单元，所述交流电压及相位检测单元的一端与所述EMI滤波电路的一端相连，所述交流电压及相位检测单元的另一端与所述控制器相连；交流电流检测单元，所述交流电流检测单元的一端与所述EMI滤波电路的另一端相连，所述交流电流检测单元的另一端与所述控制器相连。
本发明所述直流检测电路包括：直流电流检测单元，所述直流电流检测单元的一端与所述动力电池的一端相连，所述直流电流检测单元的另一端与所述控制器相连；直流电压检测单元，所述直流电压检测单元连接到所述动力电池的两端，且所述直流电压检测单元与所述控制器相连。
本发明所述整流电路为三相桥式全控整流电路，所述直流滤波电路为LC滤波电路。
本发明所述PCB电路板上还设有无线通信模块和串口通信电路，用于与外部上位机进行数据沟通，完成充电曲线的设置和更换。
本发明与现有技术相比，通过充电状态获取模块和被充电设备控制模块，能够获取被充电设备的充电曲线，从而及时调整充电电路相关工作曲线，能够显著提高充电机工作稳定性和安全性，具有结构合理、工作可靠等显著的优点。
Claims (10)
1.一种高稳定性的电动叉车用充电机，设有壳体，壳体的侧壁采用导热性好的金属材料制成，壳体底板采用绝缘保温材料制成，底板上还设有用于放置电池单元的凹陷部，所述凹陷部铺设电加热玻璃，壳体内还设有与侧壁相连接的导热板，导热板与壳体内电池单元相接触，导热板采用金属材料制成，壳体顶部内侧设有保温层以及PTC半导体制冷片，PTC半导体制冷片与电池单元相接触，其特征在于设有充电状态获取模块、被充电设备控制模块和通信模块，充电状态获取模块与待充电电池组连接，被充电设备控制模块与充电状态获取模块连接，通信模块与被充电设备控制模块连接，通信模块为wifi模块、蓝牙模块、CAN通信模块或者usb数据交互模块；还设有充电电路，所述充电电路的一端与输入的交流电相连，所述充电电路的另一端与所述动力电池相连，所述充电电路对输入的交流电进行变换以输出供给动力电池的第一直流电；实时检测所述输入的交流电的三相交流电压、三相交流电流和相位的交流检测电路；实时检测所述动力电池的充电电压和充电电流的直流检测电路；以及控制器，所述控制器分别与所述交流检测电路、所述直流检测电路和所述充电电路相连，控制器根据直流检测电路检测的充电电压和充电电流判断充电电路的工作模式，并根据交流检测电路检测的所述输入的交流电的三相交流电压、三相交流电流、相位以及直流检测电路检测的充电电压和充电电流控制充电电路以调节第一直流电的电压范围；还设有与控制器相连接的交直流兼容型前级电路；所述交直流兼容型前级电路设有整流电路、交流电压检测电路、直流电压检测电路、PFC电路、DC/DC升压电路和脉宽调制集成电路。
2.根据权利要求1所述的一种高稳定性的电动叉车用充电机，其特征在于还设有自保护电路，所述自保护电路包括电源变压器、整流电路、电压自动调节、接反保护电路、充足自动断电电路，其中电源变压器与整流电路相连接，整流电路的输出端分别与接反保护电路、充足自动断电电路相连接。
3.根据权利要求1所述的一种高稳定性的电动叉车用充电机，其特征在于所述电压自动调节电路由二极管D 3、电容C 1与二极管D 1、D 2及三极管G 1、继电器J 1组成的回路。
4.根据权利要求1所述的一种高稳定性的电动叉车用充电机，其特征在于所述接反保护电路由三极管G 2、继电器J 3与电阻R 3分别连接开关K 3、K 4及K 5、K 6。
5.根据权利要求1所述的一种高稳定性的电动叉车用充电机，其特征在于所述充足自动断电电路主要由继电器J 2、三极管G 3、二极管D 6及电阻R 4、R 5、R 6构成回路。
6.根据权利要求1所述的一种高稳定性的电动叉车用充电机，其特征在于所述充电电路包括：电磁干扰EMI滤波电路，所述EMI滤波电路的一端与所述输入的交流电相连，所述EMI滤波电路对所述输入的交流电进行处理以输出第一交流电；整流电路，所述整流电路的一端与所述EMI滤波电路的另一端相连，所述整流电路将所述第一交流电转换为第二直流电；直流滤波电路，所述直流滤波电路的一端与所述整流电路的另一端相连，所述直流滤波电路的另一端与所述动力电池相连，所述直流滤波电路对所述第二直流电进行滤波处理以输出所述第一直流电。
7.根据权利要求1所述的一种高稳定性的电动叉车用充电机，其特征在于所述交流检测电路包括：交流电压及相位检测单元，所述交流电压及相位检测单元的一端与所述EMI滤波电路的一端相连，所述交流电压及相位检测单元的另一端与所述控制器相连；交流电流检测单元，所述交流电流检测单元的一端与所述EMI滤波电路的另一端相连，所述交流电流检测单元的另一端与所述控制器相连。
8.根据权利要求1所述的一种高稳定性的电动叉车用充电机，其特征在于所述直流检测电路包括：直流电流检测单元，所述直流电流检测单元的一端与所述动力电池的一端相连，所述直流电流检测单元的另一端与所述控制器相连；直流电压检测单元，所述直流电压检测单元连接到所述动力电池的两端，且所述直流电压检测单元与所述控制器相连。
9.根据权利要求1所述的一种高稳定性的电动叉车用充电机，其特征在于所述整流电路为三相桥式全控整流电路，所述直流滤波电路为LC滤波电路。
10.根据权利要求1所述的一种高稳定性的电动叉车用充电机，其特征在于所述PCB电路板上还设有无线通信模块和串口通信电路，用于与外部上位机进行数据沟通，完成充电曲线的设置和更换；本发明所述交直流兼容型前级电路中交流电压检测电路与外部交流输入端口相连，输出端与所述脉宽调制集成电路的交流电压检测端相连；所述直流电压检测电路与外部直流输入端口相连，所述直流电压检测电路的输出端与所述脉宽调制集成电路的直流电压检测端相连；所述整流电路的输入端与外部交流输入端口相连，输出端分别与所述PFC电路的输入端、所述DC/DC升压电路的输入端相连；外部直流输入端口与所述整流电路的输出端相连；所述PFC电路的输出端和所述DC/DC升压电路的输出端与后级功率变换电路连接；所述脉宽调制集成电路的第一PWM驱动端与所述PFC电路相连，所述脉宽调制集成电路的第二PWM驱动端与所述DC/DC升压电路相连；所述PFC电路包括：第一场效应管、第一电感、第一二极管和第一滤波电容；所述第一场效应管的漏极通过所述第一电感与所述整流电路的正向输出端相连，源极与所述整流电路的反向输出端相连，且所述第一场效应管的漏极还与所述第一二极管的阳极相连，栅极与所述脉宽调制集成电路的第一PWM驱动端相连；所述第一滤波电容一端与所述第一二极管的阴极相连，另一端与所述第一场效应管的源极相连。
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| CN2454967Y (zh) * | 2000-12-06 | 2001-10-17 | 谭广利 | 自动保护充电机 |
| CN204425018U (zh) * | 2015-01-26 | 2015-06-24 | 比亚迪股份有限公司 | 电动叉车及用于电动叉车的充电系统 |
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