一種智能化快速充電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種新能源汽車用充電機，尤其涉及一種智能化快速充電機。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著石油能源危機和日益嚴重的環境污染問題，人們越來越關注新能源汽車產業的發展，并將目光投向電動汽車領域，各級政府部門也通過制定具有針對性的行業規劃布局，為新能源汽車行業發展確立了切實可行的技術路線和階段目標。但是電動汽車產業的發展，離不開電池和充電機技術的發展。
[0003]充電機是新能源概念下的產物，是一種專為電動汽車、充電粧、充換電站、電力通訊、鐵路航空及風電儲能等場合所使用的蓄電池組充電的電能轉換設備，若按蓄電池的種類設計可分為鉛酸電池充電機、鋰電池充電機、超級電容充電機等。鉛酸蓄電池由于價格低廉、電壓穩定、供電可靠等優點在電動汽車領域的應用十分廣泛，但是當前的電動車輛動力電源的鉛酸蓄電池常規充電往往需要10小時以上，過長的充電時間使電動設備的利用率大大下降，也在一定程度上影響了我國電動汽車產業的發展。為提高其利用率，現有技術采取提高一次充電的里程數，即增加電池容量，或備份一組電池的方法，但是會大大提高電池、設備的成本和更換電池帶來的麻煩。同時受電池原材料品質、生產工藝、工作環境溫度等因數影響，即使是同一型號、同一批次的電池，其性能也不可能完全相同，包括容量、電壓、內阻、充電性能及荷電狀態等。當這些電池串聯在一起多次使用后，電池間的差異就會漸漸顯現，各電池的電壓出現差異，造成個別電池過充或未充飽，電池組可用容量明顯降低，甚至還可能出現爆炸等危險，這些都是由于電池的不均衡導致的，因此，設計開發一種智能化快速充電機，縮短鉛酸蓄電池充電時間，克服現有多節電池充電所存在的不均衡問題，提高電動設備的利用率具有十分重要的意義。
【發明內容】
[0004]為克服上述不足，本發明的目的在于提供一種智能化快速充電機，其通過EMC整流濾波電路可將交流電轉化成直流電，諧振轉換電路可大幅度提升電路中的電流，同時充放電采樣電路可以檢測每節電池的充電電壓及電流信息，反饋至微處理器，來控制PWM控制器，使每一節電池的電壓及容量達到均衡，提高了電池容量的利用率，延長了電池的壽命O
[0005]本發明的方案如下:一種智能化快速充電機，包括:輸入保護電路、EMC整流濾波電路、諧振轉換電路，所述輸入保護電路通過功率因數補償電路和EMC整流濾波電路與諧振轉換電路相連接，其特征在于:所述充電機還包括PWM控制器、輔助電源電路、微處理器、充放電采樣電路和過壓過流短路保護電路，所述PWM控制器通過微處理器控制給被充電蓄電池組充電，所述充放電采樣電路、過壓過流短路保護電路的一端分別與充電蓄電池組相連接，另一端分別與微處理器相連接；所述EMC整流濾波電路通過輔助電源電路為微處理器供電。
[0006]所述電路還包括功率因數補償電路，所述功率因數補償電路的一端與輸入保護電路相連，另一端與EMC整流濾波電路相連。
[0007]所述充電蓄電池組為4節、8節或者16節單電池組成。
[0008]本發明的有益效果:
[0009]1、電源體積小，重量輕；2、電源轉換效率高，充電時間短；3、充電均衡性好，有利于延長電池的使用壽命。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明的結構示意圖。
[0011]圖2為EMC整流濾波電路圖。
[0012]圖3為諧振轉換電路圖。
[0013]圖4為過壓過流短路保護電路圖。
[0014]圖5為充放電采樣電路圖。
[0015]附圖中:
[0016]1、輸入保護電路；2、功率因數補償電路；3、EMC整流濾波電路；
[0017]4、諧振轉換電路；5、PffM控制器；6、輔助電源電路
[0018]7、微處理器；8、充放電采樣電路； 9、過壓過流短路保護電路；
[0019]10、充電蓄電池組；
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本發明做進一步說明。
[0021]如圖1所示，一種智能化快速充電機，包括:輸入保護電路⑴、功率因數補償電路
(2)、EMC整流濾波電路(3)、諧振轉換電路(4)、PffM控制器(5)、輔助電源電路(6)、微處理器(7)、充放電采樣電路(8)和過壓過流短路保護電路(9)。所述輸入保護電路(I)的一端外接充電電源，另一端與功率因數補償電路⑵相連接，提高充電機的電能利用率，減少線路的功率損失；所述功率因數補償電路(2)與EMC整流濾波電路(3)相連接，通過EMC整流濾波電路(3)可將交流電轉化成直流電，整流后的電路再與諧振轉換電路(4)相連接，其目的是在電源電壓不變的情況下，通過諧振轉換，提升電路中的電流到最大值，以提升充電機的快速充電能力；
[0022]所述PffM控制器(5)的一端與諧振轉換電路⑷相連，另一端與待充電的蓄電池組(10)相連，可通過PffM控制器(5)的控制來為待充電的蓄電池組(10)充電；所述EMC整流濾波電路⑵與輔助電源電路(6)相連，經過EMC整流濾波電路⑵將交流電經過整流濾波后，轉化成直流電給微處理器(7)供電；所述PffM控制器(5)通過微處理器(7)控制，同時所述充電蓄電池組(10)與充放電采樣電路(8)和過壓過流短路保護電路(9)相連接，并分別與微處理器(7)相連，通過微處理器(7)對充電過程進行監控和保護，實現充電機的充電智能化。
[0023]下面對各部分電路進行簡單介紹:
[0024]功率因數補償電路:所述功率因數補償電路⑵主要是為了提高用電設備的利用率，減少線路的功率損失，節約電能，提升電力系統的電氣運行環境，我們通過采用常見的并聯電容器來提高整個電路的功率因數。
[0025]EMC整流濾波電路:所述EMC整流濾波電路(3)主要是為了提升充電機電磁抗干擾能力，主要包括:充電機在正常運行過程中對所在環境產生的電磁干擾不能超過一定的限值和充電機對所在環境中存在的電磁干擾具備的抗擾度，我們采用橋式電路并聯電容器的方式來實現電路的整流和濾波，具體電路見圖2。
[0026]諧振轉換電路:所述諧振轉換電路(4)可以采用串聯諧振轉換電路，具體見圖3，通過該電路，可以提升充電電路的電流值，實現快速充電。
[0027]輔助電源電路:所述輔助電源電路(6)主要是將整流后的直流電壓轉換成24V，并給微處理器(7)供電。
[0028]過壓過流短路保護電路:所述過壓過流短路保護電路(9)可以采用如圖4所示的由Wl和ICl (比較器)組成比較電路，SCRl組成記憶電路，LEDl和R6組成顯示電路以及Dl和R8組成的邏輯電路構成。當中頻靜止逆變電源處于正常工作時輸入比較器同相端的電流信號形成輸入電壓小于反相端定值電壓(即所要求的保護定值電壓)，比較器輸出低電平，SCRl處于截止狀態，過流指示燈LEDl不亮；當電流信號形成的輸入電壓大于Wl設定的定值電壓(即保護值)時，比較器輸出高電平，SCRl導通，點亮過流指示燈LEDl，并記憶故障信號。同時，通過Dl和R8使微處理器的Pl端變成高電平，從而使整流觸發脈沖的控制角大于90°，使整流橋處于逆變工作狀態，起到了保護作用。
[0029]微處理器(7)選用W0LFS0N系列WM8770單片機，該型微處理器價格較低，功能強大。所述微處理器(7)可根據蓄電池實時檢測的電壓、電流等參數，將充放電參數送儀表顯示。通過快速充電的數學模型得到實時的充、放電控制指令，從而控制PWM控制器(5)進行充電輸出和放電回路的放電，達到快速充電的目的。
[0030]在工作時，可事先對微處理器(7)進行設置，通過微處理器(7)可以分別設置單電池的電壓值，由于微處理器(7)可接收到待充電蓄電池組(10)各單體電池的電壓信號，故在充電過程中，微處理器會通過預設值與各單體電池的電壓情況進行分析對比，當單節電池的電壓值達到微處理器(7)事先設定的預設值時，微處理器(7)發出控制指令至PffM控制器(5)，通過控制PffM控制器(5)從而停止為單節電池進行充電。當然，在整個充電過程中，因為充電器、電池、線路電壓等各種因素導致單體電池充電結束時間不一致，但由于PWM控制器(5)可以直接對單體電池的充電過程進行控制，故在充電過程中，當第I節單電池的電壓達到了微處理器的設定值后，只對該已完成充電的單電池進行斷電，不影響其他單體電池的充電；當第2節單電池的電壓達到了微處理器的設定值后，同樣也只對該已完成充電的單電池進行斷電，以此類推，不再贅述，從而達到所有單電池間不存在壓差，具體充放電電路如圖5所示。
[0031]盡管上文對本發明的【具體實施方式】給予了詳細描述和說明，但是應該指明的是，我們可以依據本發明的構想對上述實施方式進行各種等效改變和修改，其所產生的功能作用仍未超出說明書附圖所涵蓋的精神時，均應在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種智能化快速充電機，包括:輸入保護電路(1)、EMC整流濾波電路(3)、諧振轉換電路(4)，所述輸入保護電路(I)通過EMC整流濾波電路(3)與諧振轉換電路(4)相連接，其特征在于:所述充電機還包括PWM控制器(5)、輔助電源電路￠)、微處理器(7)、充放電采樣電路⑶和過壓過流短路保護電路(9)，所述PffM控制器(5)通過微處理器(7)控制給被充電蓄電池組(10)充電，所述充放電采樣電路⑶、過壓過流短路保護電路(9)的一端分別與充電蓄電池組(10)相連接，另一端分別與微處理器(7)相連接；所述EMC整流濾波電路⑶通過輔助電源電路(7)為微處理器⑶供電。2.根據權利要求1所述的充電機，其特征在于:所述電路還包括功率因數補償電路(2)，所述功率因數補償電路(2)的一端與輸入保護電路⑴相連，另一端與EMC整流濾波電路⑵相連。3.根據權利要求1所述的充電機，其特征在于:所述充電蓄電池組(10)為4節、8節或者16節單電池組成。
【專利摘要】本發明公開了一種智能化快速充電機，包括：輸入保護電路、EMC整流濾波電路、諧振轉換電路，所述輸入保護電路通過EMC整流濾波電路與諧振轉換電路相連接，其特征在于：所述充電機還包括PWM控制器、輔助電源電路、微處理器、充放電采樣電路和過壓過流短路保護電路，所述PWM控制器通過微處理器控制給被充電蓄電池組充電，所述充放電采樣電路、過壓過流短路保護電路的一端分別與充電蓄電池組相連接，另一端分別與微處理器相連接；所述EMC整流濾波電路通過輔助電源電路為微處理器供電。所述智能化快速充電機提升充電機的快速充電能力，同時充電均衡性好，有利于延長電池的使用壽命。
【IPC分類】H02J7/02
【公開號】CN105006873
【申請號】CN201510287424
【發明人】余紹華, 潘光亮
【申請人】合肥協力儀表控制技術股份有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年5月26日