專利名稱：變頻脈沖智能快速充電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及充電機技術領域，尤其是一種變頻脈沖智能快速充電 裝置。
技術背景對于金融銀行系統(tǒng)、高速公路系統(tǒng)、國防軍用系統(tǒng)等都使用有不間斷電源、備用電源；交通車輛如電動助力車、電動摩托車、電動三輪車、電 動鏟車、電動汽車等都使用有可充電的電瓶，電瓶的性能涉及容量性能、 可充電性能和環(huán)保性能等，電瓶的性能也是千差萬別，同時與電瓶相關的 充電控制技術和充電所用的裝置在某種程度上直接影響這種電源的技術革新。目前在市場上占絕對主流的仍是鉛酸電池，可是鉛酸電池使用壽命太 短已成為越來越突出的問題，加上環(huán)境保護日趨嚴厲，鉛酸電池的弊端開 始突現(xiàn)，當然在市場上也出現(xiàn)了其它品種的二次電池，如鎳氫電池、鋰電 子電池、聚合物電池、燃料電池，它們各有特點，但同時又有它們的各種 弱點，如使用條件高、環(huán)境要求高、價格高和安全問題多等。國家863動力電池研究成果， 一種軍民兩用的新型環(huán)保電池——硅能 電池，能夠很好的解決動力電池的問題，這種電池具有以下特點-1. 沒有環(huán)保問題，電解質呈現(xiàn)中性，不會對環(huán)境造成污染；2. 大電流充放電性能優(yōu)于鋰電池，遠好于鉛酸電池；3. 沒有記憶性，可以深充深放，即便把電池正負極短路，電池電壓放 到零伏，硅能電池也不會損壞，這是硅能蓄電池特有的功能之一；4. 充放電基本不受環(huán)境條件的影響，可在-50°C +70°C， 6000米深海環(huán) 境下正常工作，這也是硅能電池特有的功能之一；
5. 循環(huán)次數(shù)遠多于同樣使用條件下的其它電池；
6. 充放電過程中的溫升幅度遠低于其它電池，即使是大電流充放，電 池的溫升也很??；
7. 衰減期特別長， 一般可在500個循環(huán)后才能觀察到有能量衰減跡象；
8. 性價比很高，在同等條件下，硅能電池的性價比目前為最高；
9. 軍民兩用的高效能電池，是從軍艦、坦克和通訊基地走向大眾的電
池；
10. 使用不受位置的影響，全方位放置也不會漏液，電解質中性沒有腐 蝕性；
11. 具有特有的可修復性，本電池極板涂層不會脫落，略加維護，極板 可以反復多次使用，經濟性很強。
一般的充電器不能適應硅能電池的充電要求，因為硅能電池屬于特種 半導體電池，必須用具有強勢脈沖才能對硅能電池進行有效的激活性充電。 而且，現(xiàn)有的充電技術一般采用的是開關電源電路、晶閘管電路和采用電 源變壓器降壓整流控制等電路。這些電路的缺陷是一般只能做成小電流充 電器，很難做成高電壓、大電流充電機，并且能量轉換效率低，能源損耗 大；即使做成大功率的也只是簡單的功能結構放大，會帶來更大的損耗和 更高的成本。 發(fā)明內容
本實用新型要解決的技術問題是提供一種充電機，能實現(xiàn)高電壓、 大電流充電，不僅能實現(xiàn)對普通電池的充電，更能滿足硅能電池的強勢大脈沖的充電要求，進一步要求充電機的體積小、重量輕、充電快、使用方 便。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是 一種變頻脈沖智能 快速充電裝置，充電電路中包括具有對市電進行變頻降壓限流控制的高壓 模塊部分，橋式整流部分，主充電回路，副充電回路，浮充電及輸出保護 回路，控制橋式整流部分、主充電回路、副充電回路、浮充電及輸出保護 回路動作的回路控制部分，對充電進行調控作用的控制模塊部分；所述的 回路控制部分的功能由設置在電路中的繼電器操縱。具體的說所述的充電電路中高壓模塊VVVF對市電進行變頻降壓限流 控制；功率模塊IGBT并聯(lián)在充電電路中，對充電電壓電流進行調控；第一 繼電器、第二繼電器的常開觸點并聯(lián)和第三繼電器的二組常開觸點串聯(lián)在 電路中，第一繼電器的常開觸點和第八電阻、第三電容并聯(lián)后一端與高壓 模塊VVVF第十四腳相接，另一端與整流橋輸入端相接；第二繼電器的常開 觸點和第九電阻、第四電容并聯(lián)后一端與高壓模塊VVVF第十二腳相接，另 一端與整流橋輸入端相接；第七電阻一端與高壓模塊VVVF第十六腳相接， 另一端與整流橋輸入端相接；高壓模塊VVVF第十腳與整流橋輸入端相接； 高壓模塊VVVF第九腳與整流橋輸入端的另一端相接；第五電容并聯(lián)在整流 橋輸入端的二端；第十電阻一端與電源正極相接，另一端與第一控制模塊 的TIN腳相接，第一控制模塊的GND腳與電源負極相接，第一控制模塊的 Vcc腳與電源正極相接，第十一電阻一端與電源正極相接，另一端與第一控 制模塊的CRM腳相接，第一繼電器一端與第一控制模塊的OUT腳輸出端相 接，另一端與電源負極相接；由第一控制模塊、第十電阻、第十一電阻、 第一繼電器組成的主充電控制第一回路，適時控制主充電；第十二電阻一端與電源正極相接，另一端與第二控制模塊的TIN腳相接，第二控制模塊 的GND腳與電源負極相接，第二控制模塊的Vcc腳與電源正極相接，第十 三電阻一端與電源正極相接，另一端與第二控制模塊的CRM腳相接，第二 繼電器一端與第二控制模塊的OUT腳輸出端相接，另一端與電源負極相接； 由第二控制模塊、第十二電阻、第十三電阻、第二繼電器組成的副充電控 制第二回路，適時控制副充電；第十七電阻一端與電源正極相接，另一端 與第三控制模塊的TIN腳相接，第三控制模塊的GND腳與電源負極相接， 第三控制模塊的Vcc腳與電源正極相接，第十八電阻一端與電源正極相接， 另一端與第三控制模塊的CRM腳相接，第三繼電器一端與第三控制模塊的 OUT腳輸出端相接，另一端與電源負極相接；由第三控制模塊、第十七電阻、 第十八電阻、第三繼電器組成的浮充電及輸出保護控制第三回路，控制浮 充電及輸出保護電路。主要技術指標輸入額定電壓AC220V 50Hz、 AC380V 50Hz、 AC110V 60Hz、 AC380V 60Hz; 充電終止電壓DC 12V±0. 2V 300V士0. 2V; 輸出脈沖峰值電流DC1A 500A; 適應蓄電池組充電3. 2Ah 2000Ah; 充電方式變頻脈沖智能快速； 空載輸出電壓〈DC 10 V。本實用新型的有益效果是1、本實用新型大電流高電壓輸出采用自主創(chuàng)新研發(fā)生產的高壓集成模塊對市電進行變頻降壓限流控制，取代笨重的效率較低的電源變壓器，能 節(jié)約大量電解銅矽鋼片等國家緊缺的原材料資源。2、 本實用新型能量轉換效率高，除電源整流管以外，其它元件基本不 發(fā)熱，上百安培電流的充電機不用風扇冷卻，能把無謂的損耗降到非常低 的水平。同樣的充電電流、電壓條件下，能節(jié)約大量能源。3、 本實用新型充電方式為變頻脈沖智能快速加負脈沖對電池進行有效 的激活性充電，具有非常明顯的對貧弱電池的修復功能，對壓差較大的電 池組有明顯的均衡作用，具有很強的防極化和防鈍化功能。4、 本實用新型充電全程實行智能自動化，精確控制各個階段的充電電 壓和電流。并且具有多種安全保護措施，配備了欠壓提升，過壓遏止，低 漂移，短路保護，反插保護，反接保護等諸多人性化功能，當電池完全充 滿后和有人誤操作斷開輸出端時，本機能自動切斷電流和電壓輸出，空載 輸出可為零伏，由此極大地提高和保護了操作人員的人身安全。5、 本實用新型由于不用笨重的電源變壓器和采用高壓集成模塊化結 構，所以本機重量輕，體積小，充電快，安裝移動使用都很方便，能減輕 工作人員的勞動強度。6、 該產品將對民用系統(tǒng)、國防軍用系統(tǒng)、交通系統(tǒng)帶來產業(yè)性變革。 節(jié)能環(huán)保，安全可靠，將為人類的生產、生活帶來極大的便利。


以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。 圖1是本發(fā)明變頻脈沖智能快速充電機的電原理圖。 圖2是圖1所示電路中輸入端交流市電輸入波形圖。 圖3是圖1所示電路中VVVF變頻降壓后的波形圖。圖4是圖1所示電路中輸出端正負脈沖輸出波形圖。
具體實施方式
附圖1中高壓模塊VVVF對市電進行變頻降壓限流控制，功率模塊IGBT 并聯(lián)在充電電路中，起到充電電壓電流調控作用，第一控制模塊IC1、第二 控制模塊IC2、第三控制模塊IC3為充電機控制模塊，可選ND系列。第一 繼電器Jl、第二繼電器J2的常開觸點JK1、 JK2并聯(lián)和第三繼電器J3的二 組常開觸點JK3-1、 JK3-2串聯(lián)在電路中。第一繼電器Jl的常開觸點JK1 和第八電阻R8、第三電容C3并聯(lián)后一端與高壓模塊VVVF第十四腳相接， 另一端與整流橋輸入端相接;第二繼電器J2的常開觸點JK2和第九電阻R9、 第四電容C4并聯(lián)后一端與高壓模塊VVVF第十二腳相接，另一端與整流橋 輸入端相接；第七電阻R7—端與高壓模塊VVVF第十六腳相接，另一端與 整流橋輸入端相接；高壓模塊VVVF第十腳與整流橋輸入端相接；高壓模塊 VVVF第九腳與整流橋輸入端的另一端相接;第五電容C5并聯(lián)在整流橋輸入 端的二端。第十四電阻R14—端與電源正極相接，另一端與功率模塊IGBT 第一腳相接，功率模塊IGBT第二腳與電源負極相接，第六電容C6—端與 功率模塊IGBT第三腳相接，另一端與電源負極相接，第九二極管VD9負極 端與功率模塊IGBT第四腳相接，另一端與電源負極相接，功率模塊IGBT 第五腳與電源正極相接。由第五二極管VD5、第六二極管VD6、第七二極管 VD7、第八二極管VD8組成橋式整流電路。至此連接圖1所示電路中已形成 基本充電電路。圖2是圖1所示電路中高壓模塊VVVF輸入端的交流市電輸 入波形圖，交流市電經高壓模塊VVVF變頻降壓后，在其輸出端輸出圖3所 示的變頻降壓后的波形圖，交變電經VD5、 VD6、 VD7、 VD8組成橋式整流輸 出脈沖電流，經功率模塊IGBT電壓電流調控，在充電機輸出端輸出圖4所示的正負脈沖輸出波形圖。主充電、副充電、浮充電及輸出保護電路控制 部分的具體實施方式
為第十電阻R10—端與電源正極相接，另一端與第 一控制模塊IC1的TIN腳相接，第一控制模塊IC1的GND腳與電源負極相 接，第一控制模塊IC1的Vcc腳與電源正極相接，第十一電阻Rll —端與 電源正極相接，另一端與第一控制模塊IC1的CRM腳相接，第一繼電器J1 一端與第一控制模塊IC1的OUT腳輸出端相接，另一端與電源的負極相接。 當接通電源，第一、二、三繼電器Jl、 J2、 J3吸合，JK1、 JK2、 JK3-1、 JK3-2導通時，主充交變電經VD5、 VD6、 VD7、 VD8組成橋式整流輸出脈沖 電流，形成主充電回路，適時對電池進行主充電；當電池充到主充電設定 電壓時，由第十電阻RIO、第十一電阻Rll、第一控制模塊IC1等電路通過 檢測對比分析后控制第一控制模塊IC1內部晶體管截止，第一控制模塊IC1 的OUT腳輸出端進入截止狀態(tài)，促使第一繼電器J1釋放，JK1斷開，完成 主充電。第十二電阻R12 —端與電源正極相接，另一端與第二控制模塊IC2 的TIN腳相接，第二控制模塊IC2的GND腳與電源負極相接，第二控制模 塊IC2的Vcc腳與電源正極相接，第十三電阻R13 —端與電源正極相接， 另一端與第二控制模塊IC2的CRM腳相接，第二繼電器J2 —端與第二控制 模塊IC2的OUT腳輸出端相接，另一端與電源負極相接。當主充電完成， 第一繼電器J1釋放，JK1斷開，第二繼電器J2、第三繼電器J3吸合，JK2、 JK3-1、 JK3-2導通時，副充交變電經VD5、 VD6、 VD7、 VD8組成橋式整流輸 出脈沖電流，形成副充電回路，適時對電池進行副充電；當電池充到副充 電設定電壓時，由第十二電阻R12、第十三電阻R13、第二控制模塊IC2等 電路通過檢測對比分析后控制第二控制模塊IC2內部晶體管截止，第二控 制模塊IC2的OUT腳輸出端進入截止狀態(tài)，促使第二繼電器J2釋放，JK2斷開，完成副充電。第十七電阻R17—端與電源正極相接，另一端與第三 控制模塊IC3的TIN腳相接，第三控制模塊IC3的GND腳與電源負極相接， 第三控制模塊IC3的Vcc腳與電源正極相接，第十八電阻R18 —端與電源 正極相接，另一端與第三控制模塊IC3的CRM腳相接，第三繼電器J3—端 與第三控制模塊IC3的0UT腳輸出端相接，另一端與電源負極相接。當主、 副充電完成，第一、第二繼電器J1、 J2釋放，JK1、 JK2斷開，第三繼電 器J3吸合，JK3-1、 JK3-2導通時，浮充交變電經VD5、 VD6、 VD7、 VD8組 成橋式整流輸出脈沖電流，形成浮充電回路，適時對電池進行小電流浮充 電；當電池完全充滿后或有人誤操作斷開輸出端時，由第十七電阻R17、第 十八電阻R18、第三控制模塊IC3等電路通過檢測對比分析后控制第三控制 模塊IC3內部晶體管截止，第三控制模塊IC3的OUT腳輸出端進入截止狀 態(tài)，促使第三繼電器J3釋放，JK3-1、 JK3-2斷開，從而完成充電全過程和 起到輸出安全保護作用。在具體實施過程中，將按不同類型的二次性電池的特性要求，選擇相 應的充電率，從而精確確定相應的主充電流、副充電流和浮充電流。
權利要求1. 一種變頻脈沖智能快速充電裝置，其特征是充電電路中包括具有對市電進行變頻降壓限流控制的高壓模塊部分，橋式整流部分，主充電回路，副充電回路，浮充電及輸出保護回路；控制橋式整流部分、主充電回路、副充電回路、浮充電及輸出保護回路動作的回路控制部分，對充電進行調控作用的控制模塊部分；所述的回路控制部分的功能由設置在電路中的繼電器操縱；所述的充電電路中高壓模塊VVVF對市電進行變頻降壓限流控制；功率模塊IGBT并聯(lián)在充電電路中，對充電電壓電流進行調控；第一繼電器(J1)、第二繼電器(J2)的常開觸點(JK1、JK2)并聯(lián)和第三繼電器(J3)的二組常開觸點(JK3-1、JK3-2)串聯(lián)在電路中；第一繼電器(J1)的常開觸點(JK1)和第八電阻(R8)、第三電容(C3)并聯(lián)后一端與高壓模塊VVVF第十四腳相接，另一端與整流橋輸入端相接；第二繼電器(J2)的常開觸點(JK2)和第九電阻(R9)、第四電容(C4)并聯(lián)后一端與高壓模塊VVVF第十二腳相接，另一端與整流橋輸入端相接；第七電阻(R7)一端與高壓模塊VVVF第十六腳相接，另一端與整流橋輸入端相接；高壓模塊VVVF第十腳與整流橋輸入端相接；高壓模塊VVVF第九腳與整流橋輸入端的另一端相接；第五電容(C5)并聯(lián)在整流橋輸入端的二端；第十電阻(R10)一端與電源正極相接，另一端與第一控制模塊(IC1)的TIN腳相接，第一控制模塊(IC1)的GND腳與電源負極相接，第一控制模塊(IC1)的Vcc腳與電源正極相接，第十一電阻(R11)一端與電源正極相接，另一端與第一控制模塊(IC1)的CRM腳相接，第一繼電器(J1)一端與第一控制模塊(IC1)的OUT腳輸出端相接，另一端與電源負極相接；由第一控制模塊(IC1)、第十電阻(R10)、第十一電阻(R11)、第一繼電器(J1)組成的主充電控制第一回路，適時控制主充電；第十二電阻(R12)一端與電源正極相接，另一端與第二控制模塊(IC2)的TIN腳相接，第二控制模塊(IC2)的GND腳與電源負極相接，第二控制模塊(IC2)的Vcc腳與電源正極相接，第十三電阻(R13)一端與電源正極相接，另一端與第二控制模塊(IC2)的CRM腳相接，第二繼電器(J2)一端與第二控制模塊(IC2)的OUT腳輸出端相接，另一端與電源負極相接；由第二控制模塊(IC2)、第十二電阻(R12)、第十三電阻(R13)、第二繼電器(J2)組成的副充電控制第二回路，適時控制副充電；第十七電阻(R17)一端與電源正極相接，另一端與第三控制模塊(IC3)的TIN腳相接，第三控制模塊(IC3)的GND腳與電源負極相接，第三控制模塊(IC3)的Vcc腳與電源正極相接，第十八電阻(R18)一端與電源正極相接，另一端與第三控制模塊(IC3)的CRM腳相接，第三繼電器(J3)一端與第三控制模塊(IC3)的OUT腳輸出端相接，另一端與電源負極相接；由第三控制模塊(IC3)、第十七電阻(R17)、第十八電阻(R18)、第三繼電器(J3)組成的浮充電及輸出保護控制第三回路，控制浮充電及輸出保護電路。
專利摘要本實用新型涉及充電機技術領域，尤其是一種變頻脈沖智能快速充電裝置，用作對二次性電池的充電及控制，特別適用于大電流、高電壓的大容量二次性電池的充電及控制；充電電路中包括對交流市電進行變頻降壓限流控制的高壓模塊部分，橋式整流部分，主充電回路，副充電回路，浮充電及輸出保護回路；控制橋式整流部分、主充電回路、副充電回路、浮充電及輸出保護回路動作的回路控制部分，對充電進行調控作用的控制模塊部分；回路控制部分的功能由設置在電路中的繼電器操縱。本實用新型的充電方式為智能變頻脈沖加負脈沖對二次性電池進行有效的激活性充電，充電全程實行智能自動化；本實用新型的充電機重量輕、體積小、充電快、安全可靠、節(jié)能環(huán)保。
文檔編號H02J7/02GK201113468SQ20072003713
公開日2008年9月10日 申請日期2007年4月25日 優(yōu)先權日2007年4月25日
發(fā)明者張浩方 申請人:江蘇奔騰電器有限公司