專利名稱：一種蓄電池充電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種充電裝置，尤其是涉及一種用于電動車輛動力電池充電的裝置。
背景技術：
市場現有的電動車輛動力電池充電裝置，采用的方案有兩類一類為采用工頻變 壓器經整流濾波后直接連至蓄電池，利用可控硅或變壓器抽頭切換調整充電裝置的輸出； 另一類采用高頻開關電源，或限流、或限壓調整充電器輸出。上述之充電裝置，前者存在電源轉換效率低，能源消耗大，體積大，控制響應速度 慢等缺點。后者雖然轉換效率有所提高，但由于只采用單一閉環回路，不能最大限度發揮充 電裝置的功率容量，相對也增加蓄電池充電時間。本實用新型蓄電池充電裝置，采用單端反激高頻式的電路拓樸作為主電路，巧妙 加入雙閉環控制方式，自動調整充電狀態，自動控制散熱風扇的停轉。其不同于目前市場上 采用單一充電控制方式的同類型產品，既確保充分發揮充電器的充電效率，又使得電池既 能充滿而又不過充，在縮短了充電時間的同時又保障了充電器的安全可靠工作。由于加入散熱風扇的控制電路，縮短了風扇工作時間，當然，提高了整機的工作壽 命，整機具有相對較高的可靠性。
發明內容本實用新型的目的是提供一種電源轉換效率高/節能性優，產品實用壽命長，充 電效率高，整機可靠性高的蓄電池充電裝裝置。本實用新型為了達到上述目的所采用技術方案是一種蓄電池充電裝置，包括 EMI/AC-DC電路，單端反激高頻逆變電路，高頻變壓器，高頻整流、濾波電路，風扇控制電路， 初、次級檢測電路，以及控制驅動電路，其中，EMI/AC-DC電路、單端反激高頻逆變電路、高頻 變壓器、高頻整流、濾波電路順次串聯于所述交流電源與所述蓄電池組之間，初級檢測電路 與所述控制驅動電路連接于所述單端反激高頻逆變電路上，所述風扇控制電路與所述高頻 變壓器相連，所述次級檢測電路與所述高頻整流、濾波電路相連，并且風扇控制電路和所述 次級檢測電路均與所述控制驅動電路相連，其中所述EMI/AC-DC 電路，共模扼流圈 T2，電容 C1、C2、CY1、CY2、CY3、C7、C21，電阻 R3， 壓敏電阻RVl，保險管F2，整流橋堆D9。由Cl、C2、T2、CYl、CY2、CY3組成EMI濾波裝置。 D9、C21、R3、C7對輸入交流電源進行整流與濾波，完成AC. DC轉換。進一步地，本實用新型所述的蓄電池充電裝置還具備雙閉環的控制電路，所述檢 測電路分別對充電裝置的初、次級電流、電壓、溫度等參數進行采集與轉換，并傳送至控制 驅動電路，以負反饋的形式完成雙閉環控制。進一步地，本實用新型所述的蓄電池充電裝置還設置了散熱風扇控制電路，在充 電裝置進入涓流充電狀態時，自動停止散熱風扇的工作。[0011]所述單端反激高頻逆變電路包括功率開關管Ql、Q2，電阻R4、R8、Rl、R12、R14、 R15，電容C9、ClO0 QU Q2并聯運行，工作于開關狀態。R4、R8為功率開關驅動限流電阻。 C9、C10、D5、D6、R14、R15為開關管的緩沖電路。所述高頻變壓器Tl，包含四個線圈(繞組)，分別連接高壓電源、次級低壓電路、風 扇電路、輔助電源電路。所述高頻整流、濾波電路包含二極管01、02，電容(19、020、08，保險管？1 ；DU D2 對高頻交流電壓進行整流。C19、C20、C8平滑整流后的高頻脈動電壓。Fl用于保護次級整 流濾波電路，在電池反接時起作用。所述風扇控制電路包括三極管Q3，二極管D10、D11，電阻R7、R13，JP3連接散熱風 扇。DlO在Q3關斷瞬間提供風扇續流回路，保護Q3。R7，R13為Q3提供偏置。所述初級檢測電路，包括R9、R10、R51。R9與RlO并聯后，連接于開關管源極與高 壓負極之間，將電流信號轉換成為電壓信號，R51將轉換后的信號傳送至控制驅動電路。所述次級檢測電路，包括電阻R1，R26，R36，R39。R36串聯于充電裝置輸出負極與 蓄電池負極之間，將流過的電流信號轉換成為電壓信號，R26將轉換后的信號傳送至控制驅 動電路。R39將充電裝置輸出端電壓(蓄電池電壓)傳送至控制驅動電路。Rl為熱敏電 阻，將溫度變化轉換為阻值變換，并將此阻值變化引起的電壓變化傳送至控制驅動電路，具 體實施電路中，安裝于散熱器上，散熱器的溫度直接影響其電阻阻值。所述控制驅動電路，包括電阻R2、R5、R6、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、 R24、R25、R27、R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35、R37、R38、R40、R41、R42、R43、R44、 R45、R46、R47、R48、R49、R50、R52,電容 C3、C4、C5、C6、Cll、C12，、C13、C14、C15、C16、C17、 C18、C22、C23、C24、C25，二極管 D3、D4、D7、D8，穩壓二極管 DZl，發光二極管 LEDl、LED2、 LED3，光電耦合器U3，三端集成線性穩壓器Ul，精密穩壓源U5、U6，比較器U2，開關電源專用 控制芯片U4。其中，D3、R5、C22、C23、C24、U1為高頻整流濾波及穩壓電路，為次級控制電路 及散熱風扇提供電源。D4、DZ1、R6、R16、C25也為高頻整流濾波電路，為初級控制與驅動電 路提供工作電源，在上電初期，由于高頻逆變電路未工作，控制驅動電路通過R2從輸入的 高壓直流端取電，當電路正常啟動后，由上述輔助電源向控制驅動電路供電。光電耦合器U3 將次級信號以光的方式向初級傳輸，確保整機輸入/輸出電氣隔離性。發光二極管LED1、 LED2、LED3根據蓄電池電壓、電流狀態，改變亮滅狀態，向用戶提供充電裝置及蓄電池的當 前信息。其余元件為控制與驅動芯片的外圍電路。
以下結合附圖，對本實用新型的實施例作進一步的詳細描述。
圖1是本實用新型的組合結構示意圖；圖2為本實用新型的電原理圖。
具體實施方式
見圖1和所示，本實用新型的蓄電池充電裝置包括EMI/AC-DC電路1，單端反激高 頻逆變電路2，高頻變壓器3，高頻整流、濾波電路4，風扇控制電路8，初級檢測電路6，次級 檢測電路9，以及控制驅動電路7。[0022]各元件的連接及在電路中的功能上文中已做敘述。見圖2所示，其中本實用新型的充電裝置，其單端反激高頻逆變電路中，Q1、Q2并 聯運行，工作于高頻開關狀態，其導通時，變壓器Tl初級線圈儲能，關斷時，存儲于初級線 圈中的能量向次級傳送。本充電裝置采用脈沖寬度調制(PWM)方式，即保持開關頻率不變， 控制Q1、Q2導通的時間長短，來控制充電裝置的輸出大小，導通時間長，輸出能量多，反之， 則少。R4、R8為功率開關控制端的限流電阻，確保Ql、Q2控制端安全運行，C9、CIO、D5、D6、 R14、R15為開關管的緩沖電路。采用此高頻逆充電路，使得整機成本較低的同時具備較高的 轉換效率，相對節省了電能消耗，并由于為高頻運行，響應速度快，各項參數均穩定、優良。本實用新型的充電裝置，其輸入與輸出能量通過高頻變壓器Tl傳遞，兩者沒有直 接的電氣聯結，只有磁的聯系。控制信號采用光電耦合器U3以光的形式傳遞，整體電路電 氣隔離，安全性優，可靠性高。本實用新型的充電裝置，控制驅動電路采用雙閉環(限功率與恒壓限流運行)，根 據蓄電池的狀態，自動轉換工作方式。在充電初期，為限功率環路起作用，即通過檢測初級 電路的電流(R9、RlO上的電壓)限功率運行，由于電池剩余電量較低，電池電壓較低，根據 歐姆定律，采用限功率的工作模式，使電池獲得較大充電電流(不超過電池允許范圍)，符 合電池的充電特性，也充分發揮充電器的充電效率。在充電后期，為恒壓限流環路起作用， 通過檢測次級電路的信號(電流，電壓)進行恒壓限流操作，在此模式下，對電池的充電電 流做了限制，確保充電器工作于安全工作區。同時，由于電池電量的不斷增加，使得充電電 流逐漸減少，確保電池即能充滿而又不過充電。采用了上述的雙閉環控制環路，既確保充分 利用了充電器的功率裕量，發揮充電器的充電效率，又使得電池既能充滿而又不過充，在縮 短了充電時間的同時又保障了充電器的安全可靠工作。本實用新型的充電裝置，正常全速工作時，U2第14腳輸出電平為高，Q3基極流入 足夠偏置電流，Q3集電極-發射極為導通狀態，與JP3連接的散熱風扇全速工作。當電池 充滿，U2第14腳輸出電平為低，Q3因基極無足夠偏置電流流過，其集電極-發射極由導通 變截止，散熱風扇停止工作。由于電池充滿后，整機輸出功率相對較小，無需散熱風扇強制 空氣對流亦可正常工作，進一步降低了電能的消耗。另外，整機全速工作需要風扇進行強 制空氣對流進行散熱，從某種意義上說，整機壽命依賴于風扇的壽命，而風扇的機械轉動部 分相對壽命較短，采用此種控制方式，風扇的工作壽命較連續工作方式有了較大的延長，當 然，整機工作壽命也得到了延長。
權利要求一種蓄電池充電裝置，連接于交流電源(E)與蓄電池組(5)之間，其特征在于包括EMI/AC DC電路(1)，單端反激高頻逆變電路(2)，高頻變壓器(3)，高頻整流、濾波電路(4)，風扇控制電路(8)，初級檢測電路(6)、次級檢測電路(9)，以及控制驅動電路(7)，其中，所述EMI/AC DC電路(1)、所述單端反激高頻逆變電路(2)、所述高頻變壓器(3)、所述高頻整流、濾波電路(4)順次串聯于所述交流電源(E)與所述蓄電池組(5)之間，所述初級檢測電路(6)與所述控制驅動電路(7)連接于所述單端反激高頻逆變電路(2)上，所述風扇控制電路(8)與所述高頻變壓器(3)相連，所述次級檢測電路(9)與所述高頻整流、濾波電路(4)相連，并且風扇控制電路(8)和所述次級檢測電路(9)均與所述控制驅動電路(7)相連。
2.根據權利要求1所述的充電裝置，其特征在于具備雙閉環的控制電路，由檢測電路 分別對充電裝置的初、次級電流、電壓、溫度參數進行采集與轉換傳送至控制驅動電路(7)， 以負反饋的形式完成雙閉環控制。
專利摘要本實用新型的目的是提供一種電源轉換效率高/節能性優，產品使用壽命長，充電效率高，整機可靠性高的蓄電池充電裝置。本實用新型為達到上述目的所采用的技術方案是一種蓄電池充電裝置，包括EMI/AC-DC電路，單端反激高頻逆變電路，高頻變壓器，高頻整流、濾波電路，風扇控制電路，初、次級檢測電路，以及控制驅動電路。
文檔編號H02J7/02GK201708571SQ20092000266
公開日2011年1月12日 申請日期2009年2月22日 優先權日2009年2月22日
發明者陳興仲 申請人:陳興仲