CN2702512Y - 快速充电过程的放电去极化装置 - Google Patents

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CN2702512Y CNU2004200247330U CN200420024733U CN2702512Y CN 2702512 Y CN2702512 Y CN 2702512Y CN U2004200247330 U CNU2004200247330 U CN U2004200247330U CN 200420024733 U CN200420024733 U CN 200420024733U CN 2702512 Y CN2702512 Y CN 2702512Y
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张红
邓立荣
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Hefei Tongzhi Electrical Control Technology Co., Ltd.
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Hefei Tongzhi Technologies Co ltd
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Abstract

本实用新型公开一种快慢两用充电机在快速充电过程中的放电去极化装置,市电经抗干扰滤波电路EMI后通过三相整流模块和滤波平衡电路U1,转换成为充电电流或电压,通过输出控制电路U3连接到蓄电池的正极;本实用新型还包括参数取样电路U4和CPU微机控制中心,由CPU微机控制中心输出控制信号到移相脉冲驱动电路U5和放电去极化驱动保护电路U6,放电去极化驱动保护电路U6经电子开关管IGBT和电阻元件接到蓄电池两端。

Description

快速充电过程的放电去极化装置
技术领域
本实用新型公开一种快速充电机技术领域,具体讲快慢两用充电机在快速充电过程中的放电去极化装置。
背景技术
蓄电池作为一种储能式电源,在交通运输、通讯电力、工农业生产、尤其在军队的武器装备等领域,有着极为广泛的应用。对蓄电池来说,其性能的好坏和使用寿命的长短与蓄电池的充电方式密切相关,好的充电机能大大提高蓄电池的工作性能和使用寿命。蓄电池常规充电方法的充电时间一般在12~24个小时,充电效率低下,尤其在一些要求快速充电的特殊场合,常规充电方法显然满足不了要求。充电效率低还容易造成严重的“析气”和“过热”现象发生,使极板腐蚀和钝化,导致蓄电池加速老化或损坏,严重地影响了蓄电池的使用寿命。因此,既能提高充电质量,加快充电速度,又不影响蓄电池的使用寿命的新型高效、快速、无损的充电机逐步成为市场关注的焦点。
技术内容本实用新型的目的是提供一种快速充电过程的放电去极化装置,实现正脉冲充电、负脉冲放电去极化的快速充电过程,能有效提高蓄电池的充电质量和使用寿命。
为实现上述目的,本实用新型采用了以下技术方案:快速充电过程的放电去极化装置,其特征在于:将输入的三相380V交流电经抗干扰滤波电路EMI后通过三相整流模块和滤波平衡电路U1,转换成为高压直流电压,经软开关DC/DC变流模块U2转换成为蓄电池的充电电流或电压,通过输出控制电路U3连接到蓄电池的正极;参数取样电路U4对充电的电流、蓄电池两端的电压、电解液的温度进行取样反馈,通过A/D转换送入CPU微机控制中心,由CPU微机控制中心通过程序计算,输出控制信号到移相脉冲驱动电路U5,调节输出的电流和电压,构成闭环负反馈,使恒流组件模块输出适合蓄电池最佳充电要求的电流或电压;CPU微机控制中心发出控制信号到放电去极化驱动保护电路U6,放电去极化驱动保护电路U6输出控制信号到电子开关管IGBT的控制极G,使放电回路接通;电子开关管IGBT的两输出极经电阻元件接到蓄电池两端。
所述的蓄电池的正极依次通过放电功率消耗电阻R1和大功率快恢复二极管D1与电子开关管IGBT的D极相连,蓄电池的负极通过放电电流取样反馈电阻R2接到电子开关管IGBT的S极和放电去极化驱动保护电路U6之间。
由上述技术方案可知,采用软开关电源技术,将电网三相380V电压,转换成为可控的直流恒流输出,作为该实用新型装置的可控型恒流源组件模块,以满足快/慢充电过程的主电路功率变换和控制需要,与快/慢充电和放电去极化控制模块有机结合,实现不同容量不同状态的蓄电池快速或常规充电功能;蓄电池在恒流充电过程中会产生各种极化,其中有电阻极化和浓差极化,这些极化的产生都影响着充电过程的进度和充电质量。为此,在大电流充电过程中,必须要消除这些极化电压,才能缩短充电时间,提高充电质量。本实用新型在快速充电的每个周期,使可控型恒流源组件实现短暂的停止输出充电,以消除电阻极化,再控制蓄电池的放电回路,使蓄电池进行瞬间大电流放电,以消除浓差极化,然后再控制恒流源组件输出充电,周期循环。这样在每个充放电周期,都有效地消除了极化效应,提高充电效率,缩短充电时间。
附图概述图1是本实用新型的电路原理图;图2是本实用新型在使用过程中的具体控制原理框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1所示,本实用新型的主电路采用PWM移相式软开关拓朴结构,将输入的三相380V交流电经抗干扰滤波电路EMI后通过三相整流模块和滤波平衡电路U1,转换成为高压直流电压,经软开关DC/DC变流模块U2转换成为蓄电池的充电电流或电压,通过输出控制电路U3,对蓄电池进行充电。参数取样电路U4对充电的电流、蓄电池两端的电压、电解液的温度进行取样反馈,通过A/D转换送入CPU微机控制中心,由CPU微机控制中心通过程序计算,输出控制信号到移相脉冲驱动电路U5,调节输出的电流和电压,构成闭环负反馈,使恒流组件模块输出适合蓄电池最佳充电要求的电流或电压。
在快充状态下,CPU微机控制中心通过程序控制,在每个充电周期发出一个控制信号到放电去极化驱动保护电路U6,由U6驱动电路触发“放电去极化电路”的电子开关管IGBT的控制极G,使放电回路接通,此时,充电回路关闭,由单片机程序控制,蓄电池通过放电回路进行瞬间大电流放电,以消除充电过程的极化效应。R1是放电功率消耗电阻,用以限制最大放电电流If,D1是大功率快恢复二极管,用以防止蓄电池反接,R2是放电电流取样反馈电阻,If经过R2产生的Uf反馈电压,送到U6单元,够成放电去极化电流的闭环负反馈。根据蓄电池的不同容量,通过初始状态参数的设置,由CPU微机控制中心调节放电去极化电流的放电频率,从而得到调节放电去极化电流的目的。IGBT大功率高频开关管是该实用新型装置的关键器件,任何机械式开关都无法比拟,开关寿命长,高频化,无电子干扰。通过专用(快慢充电控制模块)的驱动模块,很容易实现快速充电过程的控制。该大功率IGBT高频开关管的容量可以根据放电电流的大小或蓄电池容量的大小选择一个以上的同型号管子相并联,以满足不同容量蓄电池放电去极化需求。
本实用新型装置在快速充电状态下的充电过程,通过在线跟踪检测和控制,使输出电流转换成为正脉冲充电和负脉冲放电去极化的快速充电过程,随着充电过程的进行以及状态参数的检测反馈,微机控制中心时刻在调节充放电频率,改变充放电脉宽,达到微量析气和高效快速充电的目的。
常规充电即慢速充电,根据充电过程或充电模式的要求,取消放电去极化过程,由CPU控制放电去极化电路U6,使U6输出的触发信号始终处于低电平屏蔽状态,IGBT开关管断开,切断放电回路。CPU通过程序,采用PID调节,实现在线检测和控制,首先恒流均充电,再恒压减流充电,最后通过检测充电电流,自动转为涓流浮充电的过程。该实用新型装置在这两种充电过程中,通过快/慢充电控制模块中的CPU微机控制中心,实现功能切换,满足不同充电过程的需求,得到快速充电和常规充电的有机结合。
在充电过程中由于单片机在线跟踪检测控制,时刻调节充电脉冲的宽度,改变充放电频率,使蓄电池充电始终保持在微量析气、有效温升和最佳的充电状态。
本实用新型装置所采用的快/慢充电和放电去极化控制模块,该模块具有16位微处理器,对蓄电池充电过程的各状态参数(标称电压、块数、电流、电压、容量、环境温度和充电模式)进行设定、识别和在线检测,通过编程技术实现功能转换、自适应调节和跟踪控制。其主要过程如图2所示:正脉冲充电、负脉冲放电去极化是控制模块在快速充电状态下的充电控制模式,与常规充电状态下的区别在于充电控制模式的不同,取消放电去极化控制过程,采用先恒流均充,再恒压减流充电,最后通过检测充电电流的大小,自动转为涓流浮充,实现充电过程的自动控制和无人值守。本实用新型具有故障自诊断和保护功能,可以满足蓄电池不同充电过程的特殊需要。采用本能实现两种功能的结合,有利于该电源的推广和应用,为电动汽车的发展和普及,解决了后顾之忧。
本实用新型装置在多种功率型号的快慢充电机中配套使用,经过多次实验,性能稳定可靠。其主要性能如下:输出功率13.6KW,电源效率≥90%,输出电流0~120A可调,快速充电时间≤2小时,蓄电池温升≤10℃(环境温度35℃下),常规充电时间达到充电率的100%~110%,蓄电池温升≤5℃。据客户反应(提供使用一年以上),充电效果显著,使用方便,性能稳定可靠。

Claims (2)

1.一种快速充电过程的放电去极化装置,其特征在于:将输入的三相380V交流电经抗干扰滤波电路EMI后通过三相整流模块和滤波平衡电路U1,转换成为高压直流电压,经软开关DC/DC变流模块U2转换成为蓄电池的充电电流或电压,通过输出控制电路U3连接到蓄电池的正极;参数取样电路U4对充电的电流、蓄电池两端的电压、电解液的温度进行取样反馈,通过A/D转换送入CPU微机控制中心,由CPU微机控制中心通过程序计算,输出控制信号到移相脉冲驱动电路U5,调节输出的电流和电压,构成闭环负反馈,使恒流组件模块输出适合蓄电池最佳充电要求的电流或电压;CPU微机控制中心发出控制信号到放电去极化驱动保护电路U6,放电去极化驱动保护电路U6输出控制信号到电子开关管IGBT的控制极G,使放电回路接通;电子开关管IGBT的两输出极经电阻元件接到蓄电池两端。
2.根据权利要求1所述的快速充电过程的放电去极化装置,其特征在于:所述的蓄电池的正极依次通过放电功率消耗电阻R1和大功率快恢复二极管D1与电子开关管IGBT的D极相连,蓄电池的负极通过放电电流取样反馈电阻R2接到电子开关管IGBT的S极和放电去极化驱动保护电路U6之间。
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