CN107539143A - 车载式新能源电动汽车智能脉冲式充电器及充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种车载式新能源电动汽车智能脉冲式充电器及方法，该方法采用的充电器包括：AC/DC电路、变频脉冲修复电路、温度控制电路，所述的AC/DC电路的输出端与变频脉冲修复电路相连，所述的变频脉冲修复电路由脉冲电路、取样电路、变频的恒压控制电路组成，变频的恒压控制电路的输入信号端与温度控制电路的输出端相连，变频的恒压控制电路输出端与电瓶的电极相连；本发明充电时可以根据四季温度以及充电时电瓶温度自动调整恒压阶段电压的脱水阶段，最大限度减少水分蒸发；并且能够对铅蓄电池硫酸盐化的电极表面持续的冲击、清洗，使电极表面的硫酸铅被击碎、溶解，能恢复充电活性，延长电池寿命。
Description
技术领域
本发明涉及新能源电动车充电技术领域，尤其涉及一种车载式新能源电动汽车智能脉冲式充电器及充电方法。
背景技术
目前，我国新能源汽车一般使用铅酸型蓄电瓶，包括水电瓶、免维护铅酸型蓄电瓶、胶体免维护铅酸型蓄电瓶三种，而铅酸型蓄电瓶在使用中出现两种常见现象：
第一种现象是电瓶硫化，蓄电瓶在使用中产生的硫化是一种常见故障：蓄电瓶内部极板的表面上附着一层白色坚硬的结晶体，充电后依旧不能剥离极板表面转化为活性物质的硫酸铅，这就是硫酸盐化，简称为"硫化"。用户发现车辆充满电后行驶公里数越来越少，当达不到用户最小里程时只好更换。更换一次费用很高，用户感觉比燃油车节油但不省钱。
第二种现象是电瓶脱水，现在使用的蓄电瓶是密封免维护电瓶，外部无法补充水分，充电一般采用三段式充电：第一阶段：最佳脉冲恒流充电，第二阶段：恒压脉冲，第三阶段：浮充脉冲充电。充电时脱水将对蓄电瓶带来致命的伤害，尤其是在三段充电模式的恒压阶段是脱水最严重阶段。
以上两种现象，使蓄电瓶寿命远远没有达到蓄电瓶的设计寿命，并且现在所使用的充电器采用的是直流充电无法对蓄电瓶进行修复，所以蓄电瓶寿命只有1至1.5年，不足蓄电瓶设计寿命三分之一。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种车载式新能源电动汽车智能脉冲式充电器及充电方法。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种车载式新能源电动汽车智能脉冲式充电器，包括：AC/DC电路、变频脉冲修复电路、温度控制电路，所述的AC/DC电路的输出端与变频脉冲修复电路相连，所述的变频脉冲修复电路由脉冲电路、取样电路、变频的恒压控制电路组成，变频的恒压控制电路的输入信号端与温度控制电路的输出端相连，变频的恒压控制电路输出端与电瓶的电极相连；
变频的恒压控制电路由两个共发射极连接的光耦开关管K1、K2与集成块NE555连接组成，集成块NE555的第7端子与两个光耦开关管K1、K2的共发射极连接，其中一个光耦开关管K1的集电极通过分压电阻R1、电阻R2分别与集成块NE555的第4、8端子和第7端子相连；另一个光耦开关管K2的集电极与集成块NE555的第2、6端子相连，并且通过分压电阻R3、电阻R4分别与集成块NE555的第7端子和接地的电容C1相连；集成块NE555的第1端子接地，集成块NE555的第5端子通过电容C2接地，集成块NE555的输出第3端子通过电阻R5与场效应管G1的栅极相连，场效应管G1的屏极通过电池组与连接光耦开关管K1初级的电压取样电路相连，场效应管G1的阴极与连接光耦开关管K2初级的电流取样电路相连；
其中的电压取样电路由串联的电阻R10、电位器W1与三级管G2的基极相连，三级管G2的集电极通过光耦开关管K1的输入端与连接电瓶正极的电阻R10端相连，三级管G2的发射极与连接电瓶负极的电位器W1端相连；
其中的电流取样电路由电位器W2通过电阻R5与集成块IC1输入端的正极相连，集成块IC1输入端的负极通过分压电阻R7、电阻R8分别与工作电压电源端和接地端相连。
一种车载式新能源电动汽车智能脉冲式充电的方法，通过变频脉冲修复电路多次变换频率的电信号与硫化原子产生谐振去硫化；通过恒压控制电路减少蓄电瓶内的水分蒸发，其步骤如下：
1）去硫化：首先将交流电变为直流电AC/DC，通过变频脉冲修复电路的脉冲发生器，产生脉冲信号；根据充电情况，通过取样电路取样，决定后极变频动作，当变频电路工作产生多次变换频率的电信号；具体工作如下：
（a）根据电瓶上所充电压的高低取样改变脉冲宽度，电瓶上所充电压的高低由电阻R10、电位器W1完成, K1动作， K1动作改变R2阻值,K1变小R2阻值变小,K1变大R2阻值变大.从而改变脉冲宽度)百分之70逐渐变为百分之90；即K1动作改变NE555脉冲宽度；
（b）根据电瓶上所充电流的大小取样改变脉冲宽度，电瓶上所充电流的大小由W2IC1完成,动作K2取样，K2动作改变R3阻值,K2变小R3阻值变小,K2变大R3阻值变大，脉冲宽度由百分之70逐渐变为百分之50；即K2动作改变NE555脉冲宽度；
（c）通过K1的变化及 K2的变化，脉冲频率也做出相应改变，因K1变化, K2变化是非线性原因；
2）减少蓄电瓶内的水分蒸发：是通过恒压控制电路控制充电电压，即温度电路对恒压控制电路的充电电压进行微调；温度电路由热敏电阻取样，通过场效应管G1的导通状态，开通K的导通状态，对恒压电压控制电路进行微调控制；具体的是取常温25度为准，标准60V电瓶的标准充电电压为73.5V，当温度上升1度标准，充电电压下降0.12V；当温度下降1度标准充电电压上升0.12V。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有以下优越性：
一种车载式新能源电动汽车智能脉冲式充电器及充电方法，充电时可以根据四季温度以及充电时电瓶温度自动调整恒压阶段电压的脱水阶段，最大限度减少水分蒸发，实测水分蒸发不及现在的三段式充电器三分之一。极大限度增加电瓶使用寿命。理论计算，至少可增加一倍蓄电瓶使用寿命。
在三段式充电模式基础上增加变频脉冲充电，可增加一之二倍电池使用寿命，通过脉冲扫描振荡，以特定的扫描频率、连续变化的电压，对铅蓄电池硫酸盐化的电极表面持续的冲击、清洗，使电极表面的硫酸铅被击碎、溶解，能恢复充电活性，延长电池寿命。
以上两种技术应用，理论计算使得用户在整个电动汽车使用周期的12--15年间只更换一次蓄电瓶，使用户减少2-3次蓄电瓶，减少开支，大大节省费用开支，以利电动汽车推广和应用。并且更节能、体积小，使用新的充电原理，充电效率更高，目前市面上充电器有效效率在90%左右，我们的新技术使充电效率达到95%以上，由于热损耗小，减少了散热部件，所以体积也比其他厂家同类产品小了二分之一以上。
附图说明
图1为电动汽车智能脉冲式充电器的工作示意图。
图2为电动汽车智能脉冲式充电器的电路方框图。
图3为电动汽车智能脉冲式充电器的电路原理图。
图4a为充电器的脉冲宽度占空比百分之70的脉冲波形图。
图4b为脉冲宽度占空比百分之50的脉冲波形K2动作图。
图4c为脉冲宽度占空比百分之70-90的脉冲波形K1动作图。
图5为电瓶温度与恒压状态变化的充电波形图。
图6为充电器的电瓶温度与恒压控制的电路原理图。
具体实施方式
如图1、2、3、4a、4b、4c、5、6所示，一种车载式新能源电动汽车智能脉冲式充电器，包括：AC/DC电路、变频脉冲修复电路、温度控制电路，所述的AC/DC电路的输出端与变频脉冲修复电路相连，所述的变频脉冲修复电路由脉冲电路、取样电路、变频的恒压控制电路组成，变频的恒压控制电路的输入信号端与温度控制电路的输出端相连，变频的恒压控制电路输出端与电瓶的电极相连。
变频的恒压控制电路由两个共发射极连接的光耦开关管K1、K2与集成块NE555连接组成，集成块NE555的第7端子与两个光耦开关管K1、K2的共发射极连接，其中一个光耦开关管K1的集电极通过分压电阻R1、电阻R2分别与集成块NE555的第4、8端子和第7端子相连；另一个光耦开关管K2的集电极与集成块NE555的第2、6端子相连，并且通过分压电阻R3、电阻R4分别与集成块NE555的第7端子和接地的电容C1相连；集成块NE555的第1端子接地，集成块NE555的第5端子通过电容C2接地，集成块NE555的输出第3端子通过电阻R5与场效应管G1的栅极相连，场效应管G1的屏极通过电池组与连接光耦开关管K1初级的电压取样电路相连，场效应管G1的阴极与连接光耦开关管K2初级的电流取样电路相连；
其中的电压取样电路由串联的电阻R10、电位器W1与三级管G2的基极相连，三级管G2的集电极通过光耦开关管K1的输入端与连接电瓶正极的电阻R10端相连，三级管G2的发射极与连接电瓶负极的电位器W1端相连；
其中的电流取样电路由电位器W2通过电阻R5与集成块IC1输入端的正极相连，集成块IC1输入端的负极通过分压电阻R7、电阻R8分别与工作电压电源端和接地端相连。
一种车载式新能源电动汽车智能脉冲式充电的方法，通过变频脉冲修复电路多次变换频率的电信号与硫化原子产生谐振去硫化；通过恒压控制电路减少蓄电瓶内的水分蒸发，其步骤如下：
1）去硫化：首先将交流电变为直流电AC/DC，通过变频脉冲修复电路的脉冲发生器，产生脉冲信号；根据充电情况，通过取样电路取样，决定后极变频动作，当变频电路工作产生多次变换频率的电信号；具体工作如下：
（a）根据电瓶上所充电压的高低取样，改变脉冲宽度；电瓶上所充电压的高低由电阻R10、电位器W1完成, K1动作，取样脉冲宽度由K1动作改变R2阻值,K1变小R2阻值变小,K1变大R2阻值变大，从而改变脉冲宽度：百分之70逐渐变为百分之90；即K1动作改变NE555脉冲宽度；如图4c所示。
（b）根据电瓶上所充电流的大小取样改变脉冲宽度，电瓶上所充电流的大小由W2IC1完成,动作K2取样，K2动作改变R3阻值,K2变小R3阻值变小,K2变大R3阻值变大，脉冲宽度由百分之70逐渐变为百分之50；即K2动作改变NE555脉冲宽度；如图4b所示。
（c）通过K1的变化及 K2的变化，脉冲频率也做出相应改变，因K1变化, K2变化是非线性原因；
2）减少蓄电瓶内的水分蒸发：恒压电压控制由电瓶温度与恒压控制的电路控制，即通过恒压控制电路控制电压，是通过温度电路对恒压控制电路的电压进行微调；
取常温25度为准，标准充电电压，当60V电瓶标准充电电压为73.5V，温度上升1度标准，充电电压下降0.12V, 温度下降1度标准充电电压上升0.12V。
温度电路由热敏电阻取样,决定场效应管G1导通状态,开通K的导通状态对恒压电压控制电路进行微调控制。恒压电压应根据四季温度以及充电时电瓶温度自动调整恒压电压充电压，最大限度减少蓄电瓶内部水分蒸发；如图6所示。
本充电器是在三段式充电模式基础上增加变频脉冲电路，可增加一之二倍电池使用寿命，通过脉冲扫描振荡，以特定的扫描频率、连续变化的电压，对铅蓄电池硫酸盐化的电极表面持续的冲击、清洗，使电极表面的硫酸铅被击碎、溶解，能恢复充电活性，延长电池寿命。
其中的去硫化从原子物理学来说，硫离子具有5个不同的能级状态，处于亚稳定能级状态的离子趋向于迁落到稳定的共价健能级存在；在稳定的共价键能级状态，硫以包含8个原子的环形分子形式存在，这8个原子的环形分子模式是一种稳定的组合，难以跃变和被打碎，电池的硫化现象就是这种稳定的能级。要打碎这些硫化层的结构，就要给环形分子提供一定的能量，促使外层原子加带的电子被激活到下一个高能带，使原子之间解除束缚。每一个特定的能级都有唯一的谐振频率，谐振频率以外的能量过高会使跃迁的原子处于不稳定状态，过低能量不足以使原子脱离原子团的束缚，这样变频脉冲在频率多次变换中只要有一次与硫化原子产生谐振，就能使硫化原子转化为溶解于电解液的自由离子，重新参与电化学反应，在特定条件下转换回活性物质。蓄电瓶在每次充电工作中都将受到不同程度损坏，如：车辆上坡造成大电流放电以及超过半月不用等，使每次充电可对电瓶在使用中的受伤进行修复，进一步延长电瓶寿命。
Claims (2)
1.一种车载式新能源电动汽车智能脉冲式充电器，其特征是： 包括：AC/DC电路、变频脉冲修复电路、温度控制电路，所述的AC/DC电路的输出端与变频脉冲修复电路相连，所述的变频脉冲修复电路由脉冲电路、取样电路、变频的恒压控制电路组成，变频的恒压控制电路的输入信号端与温度控制电路的输出端相连，变频的恒压控制电路输出端与电瓶的电极相连；
变频的恒压控制电路由两个共发射极连接的光耦开关管K1、K2与集成块NE555连接组成，集成块NE555的第7端子与两个光耦开关管K1、K2的共发射极连接，其中一个光耦开关管K1的集电极通过分压电阻R1、电阻R2分别与集成块NE555的第4、8端子和第7端子相连；另一个光耦开关管K2的集电极与集成块NE555的第2、6端子相连，并且通过分压电阻R3、电阻R4分别与集成块NE555的第7端子和接地的电容C1相连；集成块NE555的第1端子接地，集成块NE555的第5端子通过电容C2接地，集成块NE555的输出第3端子通过电阻R5与场效应管G1的栅极相连，场效应管G1的屏极通过电池组与连接光耦开关管K1初级的电压取样电路相连，场效应管G1的阴极与连接光耦开关管K2初级的电流取样电路相连；
其中的电压取样电路由串联的电阻R10、电位器W1与三级管G2的基极相连，三级管G2的集电极通过光耦开关管K1的输入端与连接电瓶正极的电阻R10端相连，三级管G2的发射极与连接电瓶负极的电位器W1端相连；
其中的电流取样电路由电位器W2通过电阻R5与集成块IC1输入端的正极相连，集成块IC1输入端的负极通过分压电阻R7、电阻R8分别与工作电压电源端和接地端相连。
2.一种车载式新能源电动汽车智能脉冲式充电的方法，其特征是：通过变频脉冲修复电路多次变换频率的电信号与硫化原子产生谐振去硫化；通过恒压控制电路减少蓄电瓶内的水分蒸发，其步骤如下：
1）去硫化：首先将交流电变为直流电AC/DC，通过变频脉冲修复电路的脉冲发生器，产生脉冲信号；根据充电情况，通过取样电路取样，决定后极变频动作，当变频电路工作产生多次变换频率的电信号；具体工作如下：
（a）根据电瓶上所充电压的高低取样改变脉冲宽度，电瓶上所充电压的高低由电阻R10、电位器W1完成, K1动作， K1动作改变R2阻值,K1变小R2阻值变小,K1变大R2阻值变大.从而改变脉冲宽度)百分之70逐渐变为百分之90；即K1动作改变NE555脉冲宽度；
（b）根据电瓶上所充电流的大小取样改变脉冲宽度，电瓶上所充电流的大小由W2IC1完成,动作K2取样，K2动作改变R3阻值,K2变小R3阻值变小,K2变大R3阻值变大，脉冲宽度由百分之70逐渐变为百分之50；即K2动作改变NE555脉冲宽度；
（c）通过K1的变化及 K2的变化，脉冲频率也做出相应改变，因K1变化, K2变化是非线性原因；
2）减少蓄电瓶内的水分蒸发：是通过恒压控制电路控制电压，是通过温度电路对恒压控制电路的电压进行微调；
取常温25度为准，标准充电电压，当60V电瓶标准充电电压为73.5V，温度上升1度标准，充电电压下降0.12V, 温度下降1度标准充电电压上升0.12V；
温度电路由温度电阻取样,决定场效应管G1导通状态,开通K的导通状态对恒压电压控制电路进行微调控制。
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| CN108347214A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-07-31 | 苏州南海道电子科技有限公司 | 一种悬挂式新能源发电技术 |
| CN108494076A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-09-04 | 苏州南海道电子科技有限公司 | 一种新能源充电器 |
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