CN202949267U - 智能快慢充电机 - Google Patents

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Abstract

一种智能快慢充电机,涉及充电器技术领域,包括输入电源采样电路、输入整流滤波电路和集成控制电路,所述的输入电源采样电路及输入整流滤波电路均连接到380V交流电压输入端,所述的输入电源采样电路连接到集成控制电路,所述的输入整流滤波电路连接到IGBT逆变器,所述的IGBT逆变器经主变压器连接到输出整流电路,所述的输出整流电路经滤波电路进行充电输出,所述滤波电路的输出端连接到集成控制电路,对输出电流电压进行采样。本实用新型能够在紧急和正常条件下对蓄电池充电,更有效的保护蓄电池的使用寿命。

Description

智能快慢充电机
技术领域
[0001] 本实用新型涉及充电器技术领域,具体涉及一种智能快慢充电机。
背景技术
[0002] 由于科学技术的飞速发展,人类开始大量使用化石燃料,使得能源与自然资源的使用与消耗急剧增加,能源枯竭与环境污染问题已是全世界面临的重大问题。铅酸蓄电池因其可循环再充电的特性,以及成本低廉、使用安全、无污染等优点,目前仍在通讯、交通、电力和煤矿等行业得到广泛的使用。二十世纪中后期,信息、通信和电子技术等的蓬勃发展,大大推动了电池工业的进程。特别近30年,蓄电池发展迅猛,历史悠久的电池采用新技术、新材料和新工艺,研发和生产出一批高性能、高可靠性的现代蓄电池。新型高性能蓄电池的研发,使产品具有更广阔的市场空间,电池工业就是二十一世纪最有发展前途的产业之一。目前,我国已经成为世界上最大的铅酸蓄电池生产和出口国,铅酸蓄电池产量约占世界产量的三分之一。我国也引进了一些先进的生产线,生产阀控式密封铅酸蓄电池,产品用于邮电、通信、电力、UPS电源、铁路运输等领域。我国规模最大的阀控式密封铅酸蓄电池制造企业的年产能力为3.7xl05kVAh。
[0003] 电池容量是蓄电池使用过程中的一个重要参数,它是指在规定的条件下,完全充电的蓄电池能够提供的电量。单元电池内活性物质的数量决定了单元电池含有的电荷量,因此,电池越大,它的容量越高。电池容量用C表示,其单位用Ah、mAh表示。蓄电池充足电时,极板上的活性物质已达到保护状态,再继续充电,蓄电池的电压也不会上升,此时的电压称为充电终止电压。放电终止电压是指蓄电池可放电的最低电压,如果电压低于放电终止电压后继续放电,电池两段电压会迅速下降,形成过放电。这极易对电池造成永久性损害,影响蓄电池的使用寿命。铅酸电池放电具有两个基本特征,电池的放电容量与放电电流有关,放电电流越大,在该电流下所放出的有效容量就越少,简称容量特性。铅酸电池的容量特性直接影响到电池汽车的动力特性和充电周期;电池的工作电压与放电电流和放电深度有关,放电电流及放电深度越大,电池的工作电压下降越多,简称电压特性。
[0004] 上个世纪初,随着蓄电池的研究成功,与之相配套的充电装置应运而生,相应地充电技术也引起了普遍的关注。
[0005] 恒流充电是指电流维持在恒定值的充电,该电流是用调整充电装置来达到的,是一种广泛采用的充电方法。蓄电池的初充电,运行中的蓄电池的容量检查,运行中的牵引蓄电池的充电以及蓄电池极板的化成充电,多采用恒流或分阶段恒流电。此法的优点是有较大的适应性,可以根据蓄电池的容量确定充电电流值,直接计算充电量并确定充电完成的时间。该法的主要缺点是开始阶段的充电电流过小,中后期电流又过大,所以整个充电过程时间长、析气严重、对极板的冲击大、能耗高、效率低,且整个充电过程必须有专人看管。
[0006] 恒压充电是指每只单体电池均以某一恒定电压进行充电,随着蓄电池端电压的逐渐升高,电流逐渐减少。充电初期电流相当大,蓄电池电动势和电解液相对密度上升较快,随着充电的延续,充电电流逐渐减小,在充电终期只有很小的电流通过,与恒流充电法相t匕,充电时间短、能耗低,一般充电4-5h后蓄电池即可获得本身容量的90% -95%,如果充电电压选择得当,Sh即可完成整个充电过程,且整个充电过程不需人照管,所以广泛应用于补充充电。其主要缺点为由于充电初始电流过大,对放电深度过大的蓄电池充电时,会弓I起初期充电电流急骤上升,易造成被充蓄电池过流及充电设备损坏等情况。鉴于这种缺点,恒压充电很少使用,只有在充电电源电压低而电流大时使用。如在汽车运行过程中,蓄电池就是以恒压充电法充电的。
[0007] 恒压限流充电主要是用来补救恒压充电时充电电流过大的缺点(方法同恒压充电),通过在充电电源和被充蓄电池之间串联一个电阻(限流电阻)来自动调充电电流。当充电电流过大时,其限流电阻上的压降也大,从而减小了充电电压;当充电电流小时,限流电阻上的压降也很小,充电设备输出的电压损失也小。这样,就自动调节了充电电流,使之不超过某个限度。该方法目前被广泛应用于免维护蓄电池的初充电和普通电池的补充充电。
[0008] 采用传统充电方法,铅酸蓄电池充电速度慢,为了缩短充电时间,人们分析了电池的化学反应原理,知道了电池在充放电的过程中主要产生氧气。在以前的开口电池中,产生的氧气会慢慢的排放到外界空气中,因此要不断的加入水和新的电解液。而在密封式铅酸蓄电池中,正极产生的氧气通过隔膜和气室被负极吸收,整个化学反应是一个循环的反应形式,从而达到免维护的目的。但对于密封式电池,其内压是有限的,导致阴极吸收速度也是有限的。如果充电电压过高,正极产生氧气的速度过快,吸收速度跟不上氧气产生的速度,长时间后会造成电池失水,诱发电池的微短路、硫酸化等失效现象,损害电池的质量和使用寿命。同时,高速率充电时电池的极化会造成电池内部压力上升、电池温度上升、电池内阻升高等,不仅会缩短电池寿命,而且有可能对电池造成永久性伤害,使电池可接收的充电电流下降,使其充不到额定容量。
[0009] 蓄电池的这一化学反应原理是研究制定快速充电方法的根本。所谓的快速充电是指利用蓄电池在充电初、中期可接受较大充电电流的特性,在充电初期以大电流充电,并以一定频率对蓄电池停止充电和释放一定量的极化电压提高蓄电池可以接受的充电电流,从而大大缩短充电时间。一方面,快速充电要想方设法加快电池的化学反应速度也即是增大充电电流,使之充电速度得到最大的提高;另一方面,快速充电要保证负极的吸收能力,使负极能够跟得上正极氧气产生的速度,还要尽可能的消除电池内部的极化电压,这步是关键,因为充电电流大时,极化电压也随之增大。这也表明,蓄电池快速充电的速度是有上限的,我们不可能无限提高蓄电池的充电速度。
实用新型内容
[0010] 本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种智能快慢充电机。
[0011] 本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
[0012] 一种智能快慢充电机,包括输入电源采样电路、输入整流滤波电路和集成控制电路,所述的输入电源采样电路及输入整流滤波电路均连接到380V交流电压输入端,所述的输入电源采样电路连接到集成控制电路,所述的输入整流滤波电路连接到IGBT逆变器,所述的IGBT逆变器经主变压器连接到输出整流电路,所述的输出整流电路经滤波电路进行充电输出,所述滤波电路的输出端连接到集成控制电路,对输出电流电压进行采样。[0013] 所述的IGBT逆变器与集成控制电路之间并联有温度检测电路、驱动电路及电流检测电路。
[0014] 所述的集成控制电路上连接有保护电路和故障指示电路。
[0015] 本实用新型的有益效果是:本实用新型能够在紧急和正常条件下对蓄电池充电,更有效的保护蓄电池的使用寿命,与传统的充电技术相比,充电时间约减少了一半,充电效率也提升至90 %附近,并具有快速充电和常规充电两种充电方式,充电机具有电池充满自动关断的的功能。
附图说明
[0016] 图1为本实用新型原理方框图。
具体实施方式
[0017] 为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本实用新型。
[0018] 如图1所示,一种智能快慢充电机,包括输入电源采样电路、输入整流滤波电路和集成控制电路,输入电源采样电路及输入整流滤波电路均连接到380V交流电压输入端,输入电源采样电路连接到集成控制电路,输入整流滤波电路连接到IGBT逆变器,IGBT逆变器经主变压器连接到输出整流电路,输出整流电路经滤波电路进行充电输出,滤波电路的输出端连接到集成控制电路,对输出电流电压进行采样。IGBT逆变器与集成控制电路之间并联有温度检测电路、驱动电路及电流检测电路,驱动电路的结构为推挽结构的跟随电路,其输出峰值电流可达500mA,可以直接驱动主电路的开关器件。集成控制电路上连接有保护电路和故障指示电路。380V交流电经过交流接触器吸合作为输入整流模块的输入电压,经全桥整流输出的直流电压作为DC/DC变换器的输入电压,经全桥IGBT逆变器电路变换成20kHZ高频脉冲,经高频变压器传输、高频整流滤波、闭环反馈、微处理器检测控制,无论是输入电压变化,还是负载变化,都使输出产生适应蓄电池充电要求的直流电。
[0019] 充电机的高频输出整流滤波电路通常采用全波整流加直流电感滤波,在全波整流中有全波中心抽头和桥式之分,虽然桥式整流电路中高频变压器利用率高,但中心抽头全波整流电路少用一个二极管,可以减少一个二极管的正向压降,对于大功率充电机,则可减少效率损失5%左右。因而,输出整流电路采用中心抽头全波整流方式。
[0020] 在选择整流二极管时,应尽可能选用正向压降低的整流器件,也可以采用大电流器件多只并联起来,以便减少正向压降。同时,单个二极管的正向电流的减小,也有利于缩小反向恢复时间和反向恢复电流,从而有益于减小功率开关管的开通瞬间集电极电流和损耗。若采用普通整流管,由于二极管在导通瞬间出现比稳定正向管压降高得多的正向峰值电压,关断时又有较长的反向恢复时间,故而会导致输出电压下降、整流管和功率开关管发热严重等不良情况。
[0021]肖特基势垒二极管正向压降很小,反向恢复时间也极短,是首选元件,在实际设计中考虑到二极管的容量,采用四组管子并联整流,经过电抗器滤波后建立稳定电压。输出滤波电感,除滤波作用外,还有限制短路电流上升速度,改善电源动特性的作用。由于频率很高,所以用于高频逆变整流回路的电抗器的电感量比工频电源整流回路中电抗器的电感量要小得多。
[0022] 以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解,本实用新型不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.智能快慢充电机,包括输入电源采样电路、输入整流滤波电路和集成控制电路,所述的输入电源采样电路及输入整流滤波电路均连接到380V交流电压输入端,所述的输入电源采样电路连接到集成控制电路,所述的输入整流滤波电路连接到IGBT逆变器,所述的IGBT逆变器经主变压器连接到输出整流电路,所述的输出整流电路经滤波电路进行充电输出,所述滤波电路的输出端连接到集成控制电路,对输出电流电压进行采样。
2.根据权利要求1所述的智能快慢充电机,其特征在于:所述的IGBT逆变器与集成控制电路之间并联有温度检测电路、驱动电路及电流检测电路。
3.根据权利要求1所述的智能快慢充电机,其特征在于:所述的集成控制电路上连接有保护电路和故障指不电路。
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CN103337893A (zh) * 2013-06-09 2013-10-02 上海理工大学 太阳能汽车电池充电系统
CN104506042A (zh) * 2014-12-23 2015-04-08 刘孝涛 一种高可靠性恒流车载dcdc变换器及控制方法

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