CN214227917U - 一种用于叉车的大功率智能充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于新能源设备电池通信技术领域，尤其涉及一种用于叉车的大功率智能充电器。包括交流输入开关、整流桥、两个电阻、两个接触器、三个电感、三个电容、触摸显示屏、四个开关管、六个二极管、变压器、电流传感器和单片机控制BMS通信板。本实用新型的用于叉车的大功率智能充电器，采用全隔离设计，智能充电器控制部分与输入、输出主电路全隔离设计，保证当由于外部因素对叉车大功率智能充电器的输入、输出部分产生过电压时，智能充电器内部控制电路不会损坏，具有输入输出欠压过压、过流、短路、防雷电、电池防反接等全功能保护，调整范围大，适合不同阶段的锂电池充电，单片机实时检测电压、电流和温度，确保充电过程的安全可靠。

Description

一种用于叉车的大功率智能充电器

技术领域

本实用新型属于新能源设备电池通信技术领域，尤其涉及一种用于叉车的大功率智能充电器。

背景技术

目前市面的铅酸电池高频充电机主要有三个方面缺点，一是输出电压电流范围窄，只适合固定负载的电池充电；二是充电时，充电机只是单一检测电池的端电压而做为电池被充满电的唯一依据，三是铅酸蓄电池没有管理功能，充不满电或有时将电池充鼓包，存在安全隐患。这种充电方式的充电机，不可能保证蓄电池完全充满，该充电机的电压电流可调整范围小，不能适合不同阶段的充电。不能满足不过充、不欠充的要求，也不能实时监控外围电路的故障，整个充电过程的安全得不到保障。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种用于叉车的大功率智能充电器，应用拓扑综和方法，解决已有充电机通用性差的问题，以满足充电需求配置不同输出能力的充电机麻烦，避免因无电池管理系统造成锂电池损坏的风险。

本实用新型提出的用于叉车的大功率智能充电器，包括交流输入开关K1、整流桥D1、第一电阻R0、第二电阻R2、第一接触器K2、第二接触器K4、第一电感L0、第二电感Rf、第三电感L1、第一电容C0、第二电容Cf、第三电容C2、触摸显示屏，第一开关管QA、第二开关管Qb、第三开关管Qc、第四开关管Qd、第一二极管D5、第二二极管D6、第三二极管D7、第四二极管D8、第五二极管D9、第六二极管D10、变压器T0、电流传感器RL和单片机控制BMS通信板；

所述的交流输入开关K1的一端A、B、C分别相连高压整流桥D1的三个交流输入端，所述的高压整流桥D1的正极同时连接第一电阻R0的一端和第一接触器K2的一端，高压整流桥D1的负极同时连接第一电容的负极、第二开关管Qb的发射极、第四开关管Qd的发射极、第二二极管D6的正极和第四二极管D8的正极，第一电阻R0的另一端和接触器 K2的另一端分别连接电感L0的一端，电感L0的另一端同时连接第一开关管Qa的集电极、第三开关管Qc的集电极、第一二极管D5的负极和第三二极管D7的负极；所述的第一开关管Qa的发射极和第一二极管D5的正极分别连接第二开关管Qb的集电极和第二二极管 D6的负极；所述的第三开关管Qc的发射极和第三二极管D7的正极分别连接第四开关管 Qd的集电极和第四二极管D8的负极；所述的第一开关管Qa、第二开关管Qb、第三开关管 Qc、第四开关管Qd的集电极分别连接单片机控制BMS通信板；所述的第一开关管Qa的发射极与第二开关管Qb的集电极连接处的中点A连接第二电感Rf的一端，第二电感Rf的另一端连接高频变压器T0初级线包一端，高频变压器T0初级线包的另一端连接第三开关管Qc的发射极与第四开关管Qd的集电极连接处的中点B，变压器T0次级线包的两边分别连接第五二极管D9的正极和第六二极管D10的正极，变压器T0次级线包的中心点C分别连接第三电容C2的负极和电流传感器RL的输入端，第五二极管D9和第六二极管D10的负极连接第三电感L1的一端，第三电感L1的另一端同时连接第三电容C2的正极和第二接触器K4的一端，第二接触器K4的另一端连接大功率智能充电器的输出V+和第二电阻 R2的一端，第二电阻R2的另一端连接单片机控制BMS通信板，电流传感器RL的输出端连接大功率智能充电器的输出V0；电流传感器RL的信号端连接单片机控制BMS通信板。

本实用新型提出的用于叉车的大功率智能充电器，其优点是：

本实用新型提出的用于叉车的大功率智能充电器，采用全隔离设计，充电机内置单片机CAN通信系统，与锂电池BMS控制系统通信握手，实时根据电池系统BMS发送的数据需求，调整智能充电机的输出电压，电流和充电曲线等。本实用新型的大功率智能充电器的控制部分与输入、输出主电路的全隔离设计，可以有效地保证当由于外部因素对大功率智能充电器的输入、输出部分产生过电压时，大功率智能充电器内部控制电路不会损坏，因此具有输入输出欠压、过压、过流、短路、防雷电、电池防反接等全功能保护，调整范围大，适合不同阶段的锂电池充电，充满自动停机，可以实现充电全程无人值守，单片机可以实时检测蓄电池电压、电流和温度，确保完全满充电和整个充电过程的安全可靠。大功率智能充电器的所有电路板及器件外露部分做三防处理，从而延长电池的使用寿命和大功率智能充电器使用寿命。本实用新型的大功率智能充电器，可以用于各种容量大小不同的电池组或不同的应用场合，输出功率大，充电速度快，控制精度高，安全可靠，能有效解决叉车锂电池引发的相关问题。

附图说明

图1是本实用新型提出的用于叉车的大功率智能充电器的电路原理图。

图2是本实用新型提出的用于叉车的大功率智能充电器的使用状态图。

图2中，1是交流输入接线盒，2是触摸显示屏，3提手，4是输出充电线接线端子， 5是充电线及通信线，6是充电插头，7交流输入开关。

具体实施方式

本实用新型提出的用于叉车的大功率智能充电器，其电路原理如图1所示，包括交流输入开关K1、整流桥D1、第一电阻R0、第二电阻R2、第一接触器K2、第二接触器K4、第一电感L0、第二电感Rf、第三电感L1、第一电容C0、第二电容Cf、第三电容C2、触摸显示屏(图中未示出)、第一开关管QA、第二开关管Qb、第三开关管Qc、第四开关管Qd、第一二极管D5、第二二极管D6、第三二极管D7、第四二极管D8、第五二极管D9、第六二极管D10、变压器T0、电流传感器RL和单片机控制BMS通信板；

所述的交流输入开关K1的一端A、B、C分别相连高压整流桥D1的三个交流输入端，所述的高压整流桥D1的正极同时连接第一电阻R0的一端和第一接触器K2的一端，高压整流桥D1的负极同时连接第一电容的负极、第二开关管Qb的发射极、第四开关管Qd的发射极、第二二极管D6的正极和第四二极管D8的正极，第一电阻R0的另一端和接触器 K2的另一端分别连接电感L0的一端，电感L0的另一端同时连接第一开关管Qa的集电极、第三开关管Qc的集电极、第一二极管D5的负极和第三二极管D7的负极；所述的第一开关管Qa的发射极和第一二极管D5的正极分别连接第二开关管Qb的集电极和第二二极管 D6的负极；所述的第三开关管Qc的发射极和第三二极管D7的正极分别连接第四开关管 Qd的集电极和第四二极管D8的负极；所述的第一开关管Qa、第二开关管Qb、第三开关管 Qc、第四开关管Qd的集电极分别连接单片机控制BMS通信板的8、9、13、14引脚；所述的第一开关管Qa的发射极与第二开关管Qb的集电极连接处的中点A连接第二电感Rf的一端，第二电感Rf的另一端连接高频变压器T0初级线包一端，高频变压器T0初级线包的另一端连接第三开关管Qc的发射极与第四开关管Qd的集电极连接处的中点B，变压器 T0次级线包的两边分别连接第五二极管D9的正极和第六二极管D10的正极，变压器T0次级线包的中心点C分别连接第三电容C2的负极和电流传感器RL的输入端，第五二极管D9 和第六二极管D10的负极连接第三电感L1的一端，第三电感L1的另一端同时连接第三电容C2的正极和第二接触器K4的一端，第二接触器K4的另一端连接大功率智能充电器的输出V+(正极)和第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端连接单片机控制BMS通信板的 3引脚，电流传感器RL的输出端连接大功率智能充电器的输出V0(负极)；电流传感器RL 的信号端连接单片机控制BMS通信板的5引脚。

本实用新型提出的用于叉车的大功率智能充电器的使用状态图，如图2所示，在本大功率智能充电器外壳上安装交流输入接线盒1、交流输入开关K1即图2中的7、触摸显示屏2和充电整流器(图中未示出)，通过提手3、输出充电线接线端子4、充电线及通信线 5和充电插头6组成直流输出接入电池组。

以下结合图1与图2详细介绍本实用新型的叉车大功率智能充电器的工作原理：

交流输入开关K1闭合，AC380V电压加到高压整流桥D1交流输入端～，高压整流桥的输出(+)正极输出脉动DC550V电压，经第一接触器K2和第二电阻R0组成的缓启动电路限流延时，加到输入第一电感L0储能输入一端，另一输出的脉动DC550V电压加到第一电容C0的正极，同时高压整流桥D1的输出(-)负极连接第一电容C0的负极，滤波后的DC550V 正极电压加到全桥变换器的第一开关管Qa与第三开关管Qc的D极上，滤波后的DC550V 负极电压加到全桥变换器的第二开关管Qb与第四开关管Qd的S极上。变换器采用全桥电路，在单片机控制BMS通信板的驱动控制下，第一开关管Qa与第二开关管Qb导通/截止(第三开关管Qc与第四开关管Qd导通/截止)。通过单片机控制BMS通信板驱动信号控制第一开关管Qa和第二开关管Qb的导通/截止(第三开关管Qc和第四开关管Qd导通/截止)的宽度，第一周期电压经过第一开关管Qa导通变成高频电压，经第二电感Rf谐振和第二电容 Cf谐振加到高频变压器T0的初级一端，流过变压器T0初级另端加到第四开关管Qd的D 极，第四开关管Qd导通回馈到高压地完成第一周期变换；第二周期电压经过第三开关管 Qc导通变成高频电压，加到高频变压器T0的初级一端，流过变压器T0初级另端加到第二电容Cf谐振和第二电感Rf谐振到第二开关管Qb的D极，第二开关管Qb导通回馈到高压地完成第二周期变换。接收到锂电池BMS通信数据以控制变压器T0次级输出电压幅度大小，根据单片机指令控制实现直流功率的传递，第五二极管D9和第六二极管D10轮流整流输出低压脉动电压，经第三电感L1储能和第三电容C2滤波电路，加到电池防反接第二接触器K4的A1；变压器T0次级中心点C经第三电容C2负极到电流传感器RL的1；电流传感器RL的3脚电流采集信号送到单片机控制BMS通信板的5脚，控制直流输出电流大小使充电器工作于恒流状态；第二接触器K4的A2一路到输出V+(正极)，另一路经电压采集第二电阻R2到单片机控制BMS通信板的3脚，控制直流输出电压幅度大小使充电器工作于恒压状态；电流传感器RL的2到V0(负极)。全桥变换器采用电压外环、电流内环的双闭环控制方式，电压外环经单片机控制BMS通信板受控，稳定直流母线电压产生参考电流信号。再通过电流内环经单片机控制BMS通信板受控实现调节输出电流大小，以提高充电系统的动态性能并实现限流保护，实现无人值守完成充电。

将AC380V供电接入本大功率智能充电器外壳上的交流输入接线盒1上，闭合交流输入开关7，上电等待触摸显示屏2自检完成，首次使用叉车大功率智能充电器须根据电池组的参数进行预设置：输入密码123456进入设置界面，设置输出功率、充电电压、充电电流、充电方式(手动或自动)、通信协议等，然后再将充电插头6与锂电池充电口连接，充电机接收到电池BMS发送的通信信号充电机自动开启进入充电工作状态，蓄电池充满电时充电机自动退出充电状态，整个充电进行全程无人值守。

本实用新型的一个实施例中，使用的单片机控制BMS通信板中的单片机由美国爱特梅尔公司生产公司生产，ATmega128是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器，产品型号为ATmega128。

Claims (1)

1.一种用于叉车的大功率智能充电器，其特征在于，包括交流输入开关K1、整流桥D1、第一电阻R0、第二电阻R2、第一接触器K2、第二接触器K4、第一电感L0、第二电感Rf、第三电感L1、第一电容C0、第二电容Cf、第三电容C2、触摸显示屏、第一开关管QA、第二开关管Qb、第三开关管Qc、第四开关管Qd、第一二极管D5、第二二极管D6、第三二极管D7、第四二极管D8、第五二极管D9、第六二极管D10、变压器T0、电流传感器RL和单片机控制BMS通信板；

所述的交流输入开关K1的一端A、B、C分别相连高压整流桥D1的三个交流输入端，所述的高压整流桥D1的正极同时连接第一电阻R0的一端和第一接触器K2的一端，高压整流桥D1的负极同时连接第一电容的负极、第二开关管Qb的发射极、第四开关管Qd的发射极、第二二极管D6的正极和第四二极管D8的正极，第一电阻R0的另一端和接触器K2的另一端分别连接电感L0的一端，电感L0的另一端同时连接第一开关管Qa的集电极、第三开关管Qc的集电极、第一二极管D5的负极和第三二极管D7的负极；所述的第一开关管Qa的发射极和第一二极管D5的正极分别连接第二开关管Qb的集电极和第二二极管D6的负极；所述的第三开关管Qc的发射极和第三二极管D7的正极分别连接第四开关管Qd的集电极和第四二极管D8的负极；所述的第一开关管Qa、第二开关管Qb、第三开关管Qc、第四开关管Qd的集电极分别连接单片机控制BMS通信板；所述的第一开关管Qa的发射极与第二开关管Qb的集电极连接处的中点A连接第二电感Rf的一端，第二电感Rf的另一端连接高频变压器T0初级线包一端，高频变压器T0初级线包的另一端连接第三开关管Qc的发射极与第四开关管Qd的集电极连接处的中点B，变压器T0次级线包的两边分别连接第五二极管D9的正极和第六二极管D10的正极，变压器T0次级线包的中心点C分别连接第三电容C2的负极和电流传感器RL的输入端，第五二极管D9和第六二极管D10的负极连接第三电感L1的一端，第三电感L1的另一端同时连接第三电容C2的正极和第二接触器K4的一端，第二接触器K4的另一端连接大功率智能充电器的输出V+和第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端连接单片机控制BMS通信板，电流传感器RL的输出端连接大功率智能充电器的输出V0，电流传感器RL的信号端连接单片机控制BMS通信板。

Images