专利名称：变频脉冲智能快速充电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及充电机技术领域，尤其是一种变频脉冲智能快速充电机。
背景技术：
对于金融银行系统、高速公路系统、国防军用系统等都使用有不间断电源、备用电源；交通车辆如电动助力车、电动摩托车、电动三轮车、电动铲车、电动汽车等都使用有可充电的电瓶，电瓶的性能涉及容量性能、可充电性能和环保性能等，电瓶的性能也是千差万别，同时与电瓶相关的充电控制技术和充电所用的装置在某种程度上直接影响这种电源的技术革新。
目前在市场上占绝对主流的仍是铅酸电池，可是铅酸电池使用寿命太短已成为越来越突出的问题，加上环境保护日趋严厉，铅酸电池的弊端开始突现，当然在市场上也出现了其它品种的二次电池，如镍氢电池、锂电子电池、聚合物电池、燃料电池，它们各有特点，但同时又有它们的各种弱点，如使用条件高、环境要求高、价格高和安全问题多等。
国家863动力电池研究成果，一种军民两用的新型环保电池——硅能电池，能够很好的解决动力电池的问题，这种电池具有以下特点1.没有环保问题，电解质呈现中性，不会对环境造成污染；2.大电流充放电性能优于锂电池，远好于铅酸电池；3.没有记忆性，可以深充深放，即便把电池正负极短路，电池电压放到零伏，硅能电池也不会损坏，这是硅能蓄电池特有的功能之一；
4.充放电基本不受环境条件的影响，可在-50℃～+70℃，6000米深海环境下正常工作，这也是硅能电池特有的功能之一；5.循环次数远多于同样使用条件下的其它电池；6.充放电过程中的温升幅度远低于其它电池，即使是大电流充放，电池的温升也很小；7.衰减期特别长，一般可在500个循环后才能观察到有能量衰减迹象；8.性价比很高，在同等条件下，硅能电池的性价比目前为最高；9.军民两用的高效能电池，是从军舰、坦克和通讯基地走向大众的电池；10.使用不受位置的影响，全方位放置也不会漏液，电解质中性没有腐蚀性；11.具有特有的可修复性，本电池极板涂层不会脱落，略加维护，极板可以反复多次使用，经济性很强。
一般的充电器不能适应硅能电池的充电要求，因为硅能电池属于特种半导体电池，必须用具有强势脉冲才能对硅能电池进行有效的激活性充电。
而且，现有的充电技术一般采用的是开关电源电路、晶闸管电路和采用电源变压器降压整流控制等电路。这些电路的缺陷是一般只能做成小电流充电器，很难做成高电压、大电流充电机，并且能量转换效率低，能源损耗大；即使做成大功率的也只是简单的功能结构放大，会带来更大的损耗和更高的成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种充电机，能实现高电压、大电流充电，不仅能实现对普通电池的充电，更能满足硅能电池的强势大脉冲的充电要求，进一步要求充电机的体积小、重量轻、充电快、使用方便。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种变频脉冲智能快速充电机，其特征是充电电路中包括具有对市电进行变频降压限流控制的高压模块部分，桥式整流部分，主充电回路，副充电回路，浮充电及输出保护回路，控制桥式整流部分、主充电回路、副充电回路、浮充电及输出保护回路动作的回路控制部分，对充电进行调控作用的控制模块部分；所述的回路控制部分的功能由设置在电路中的继电器操纵。
具体的说所述的充电电路中高压模块VVVF对市电进行变频降压限流控制；功率模块IGBT并联在充电电路中，对充电电压电流进行调控；第一继电器、第二继电器的常开触点并联和第三继电器的二组常开触点串联在电路中，第一继电器的常开触点和第八电阻、第三电容并联后一端与高压模块VVVF第十四脚相接，另一端与整流桥输入端相接；第二继电器的常开触点和第九电阻、第四电容并联后一端与高压模块VVVF第十二脚相接，另一端与整流桥输入端相接；第七电阻一端与高压模块VVVF第十六脚相接，另一端与整流桥输入端相接；高压模块VVVF第十脚与整流桥输入端相接；高压模块VVVF第九脚与整流桥输入端的另一端相接；第五电容并联在整流桥输入端的二端；第十电阻一端与电源正极相接，另一端与第一控制模块的TIN脚相接，第一控制模块的GND脚与电源负极相接，第一控制模块的Vcc脚与电源正极相接，第十一电阻一端与电源正极相接，另一端与第一控制模块的CRM脚相接，第一继电器一端与第一控制模块的OUT脚输出端相接，另一端与电源负极相接；由第一控制模块、第十电阻、第十一电阻、第一继电器组成的主充电控制第一回路，适时控制主充电；第十二电阻一端与电源正极相接，另一端与第二控制模块的TIN脚相接，第二控制模块的GND脚与电源负极相接，第二控制模块的Vcc脚与电源正极相接，第十三电阻一端与电源正极相接，另一端与第二控制模块的CRM脚相接，第二继电器一端与第二控制模块的OUT脚输出端相接，另一端与电源负极相接；由第二控制模块、第十二电阻、第十三电阻、第二继电器组成的副充电控制第二回路，适时控制副充电；第十七电阻一端与电源正极相接，另一端与第三控制模块的TIN脚相接，第三控制模块的GND脚与电源负极相接，第三控制模块的Vcc脚与电源正极相接，第十八电阻一端与电源正极相接，另一端与第三控制模块的CRM脚相接，第三继电器一端与第三控制模块的OUT脚输出端相接，另一端与电源负极相接；由第三控制模块、第十七电阻、第十八电阻、第三继电器组成的浮充电及输出保护控制第三回路，控制浮充电及输出保护电路。
主要技术指标输入额定电压AC220V 50Hz、AC380V 50Hz、AC110V 60Hz、AC380V 60Hz；充电终止电压DC 12V±0.2V～300V±0.2V；输出脉冲峰值电流DC1A～500A；适应蓄电池组充电3.2Ah～2000Ah；充电方式变频脉冲智能快速；空载输出电压＜DC 10V。
本发明的有益效果是1、本发明大电流高电压输出采用自主创新研发生产的高压集成模块对市电进行变频降压限流控制，取代笨重的效率较低的电源变压器，能节约大量电解铜矽钢片等国家紧缺的原材料资源。
2、本发明能量转换效率高，除电源整流管以外，其它元件基本不发热，上百安培电流的充电机不用风扇冷却，能把无谓的损耗降到非常低的水平。同样的充电电流、电压条件下，能节约大量能源。
3、本发明充电方式为变频脉冲智能快速加负脉冲对电池进行有效的激活性充电，具有非常明显的对贫弱电池的修复功能，对压差较大的电池组有明显的均衡作用，具有很强的防极化和防钝化功能。
4、本发明充电全程实行智能自动化，精确控制各个阶段的充电电压和电流。并且具有多种安全保护措施，配备了欠压提升，过压遏止，低漂移，短路保护，反插保护，反接保护等诸多人性化功能，当电池完全充满后和有人误操作断开输出端时，本机能自动切断电流和电压输出，空载输出可为零伏。由此极大地提高和保护了操作人员的人身安全。
5、本发明由于不用笨重的电源变压器和采用高压集成模块化结构，所以本机重量轻，体积小，充电快，安装移动使用都很方便，能减轻工作人员的劳动强度。
6、该产品将对民用系统、国防军用系统、交通系统带来产业性变革。节能环保，安全可靠，将为人类的生产、生活带来极大的便利。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明变频脉冲智能快速充电机的电原理图。
图2是图1所示电路中输入端交流市电输入波形图。
图3是图1所示电路中VVVF变频降压后的波形图。
图4是图1所示电路中输出端正负脉冲输出波形图。
具体实施例方式
附图1中高压模块VVVF对市电进行变频降压限流控制，功率模块IGBT并联在充电电路中，起到充电电压电流调控作用，第一控制模块IC1、第二控制模块IC2、第三控制模块IC3为充电机控制模块，可选ND系列。第一继电器J1、第二继电器J2的常开触点JK1、JK2并联和第三继电器J3的二组常开触点JK3-1、JK3-2串联在电路中。第一继电器J1的常开触点JK1和第八电阻R8、第三电容C3并联后一端与高压模块VVVF第十四脚相接，另一端与整流桥输入端相接；第二继电器J2的常开触点JK2和第九电阻R9、第四电容C4并联后一端与高压模块VVVF第十二脚相接，另一端与整流桥输入端相接；第七电阻R7一端与高压模块VVVF第十六脚相接，另一端与整流桥输入端相接；高压模块VVVF第十脚与整流桥输入端相接；高压模块VVVF第九脚与整流桥输入端的另一端相接；第五电容C5并联在整流桥输入端的二端。第十四电阻R14一端与电源正极相接，另一端与功率模块IGBT第一脚相接，功率模块IGBT第二脚与电源负极相接，第六电容C6一端与功率模块IGBT第三脚相接，另一端与电源负极相接，第九二极管VD9负极端与功率模块IGBT第四脚相接，另一端与电源负极相接，功率模块IGBT第五脚与电源正极相接。由第五二极管VD5、第六二极管VD6、第七二极管VD7、第八二极管VD8组成桥式整流电路。至此连接图1所示电路中已形成基本充电电路。图2是图1所示电路中高压模块VVVF输入端的交流市电输入波形图，交流市电经高压模块VVVF变频降压后，在其输出端输出图3所示的变频降压后的波形图，交变电经VD5、VD6、VD7、VD8组成桥式整流输出脉冲电流，经功率模块IGBT电压电流调控，在充电机输出端输出图4所示的正负脉冲输出波形图。主充电、副充电、浮充电及输出保护电路控制部分的具体实施方式
为第十电阻R10一端与电源正极相接，另一端与第一控制模块IC1的TIN脚相接，第一控制模块IC1的GND脚与电源负极相接，第一控制模块IC1的Vcc脚与电源正极相接，第十一电阻R11一端与电源正极相接，另一端与第一控制模块IC1的CRM脚相接，第一继电器J1一端与第一控制模块IC1的OUT脚输出端相接，另一端与电源的负极相接。当接通电源，第一、二、三继电器J1、J2、J3吸合，JK1、JK2、JK3-1、JK3-2导通时，主充交变电经VD5、VD6、VD7、VD8组成桥式整流输出脉冲电流，形成主充电回路，适时对电池进行主充电；当电池充到主充电设定电压时，由第十电阻R10、第十一电阻R11、第一控制模块IC1等电路通过检测对比分析后控制第一控制模块IC1内部晶体管截止，第一控制模块IC1的OUT脚输出端进入截止状态，促使第一继电器J1释放，JK1断开，完成主充电。第十二电阻R12一端与电源正极相接，另一端与第二控制模块IC2的TIN脚相接，第二控制模块IC2的GND脚与电源负极相接，第二控制模块IC2的Vcc脚与电源正极相接，第十三电阻R13一端与电源正极相接，另一端与第二控制模块IC2的CRM脚相接，第二继电器J2一端与第二控制模块IC2的OUT脚输出端相接，另一端与电源负极相接。当主充电完成，第一继电器J1释放，JK1断开，第二继电器J2、第三继电器J3吸合，JK2、JK3-1、JK3-2导通时，副充交变电经VD5、VD6、VD7、VD8组成桥式整流输出脉冲电流，形成副充电回路，适时对电池进行副充电；当电池充到副充电设定电压时，由第十二电阻R12、第十三电阻R13、第二控制模块IC2等电路通过检测对比分析后控制第二控制模块IC2内部晶体管截止，第二控制模块IC2的OUT脚输出端进入截止状态，促使第二继电器J2释放，JK2断开，完成副充电。第十七电阻R17一端与电源正极相接，另一端与第三控制模块IC3的TIN脚相接，第三控制模块IC3的GND脚与电源负极相接，第三控制模块IC3的Vcc脚与电源正极相接，第十八电阻R18一端与电源正极相接，另一端与第三控制模块IC3的CRM脚相接，第三继电器J3一端与第三控制模块IC3的OUT脚输出端相接，另一端与电源负极相接。当主、副充电完成，第一、第二继电器J1、J2释放，JK1、JK2断开，第三继电器J3吸合，JK3-1、JK3-2导通时，浮充交变电经VD5、VD6、VD7、VD8组成桥式整流输出脉冲电流，形成浮充电回路，适时对电池进行小电流浮充电；当电池完全充满后或有人误操作断开输出端时，由第十七电阻R17、第十八电阻R18、第三控制模块IC3等电路通过检测对比分析后控制第三控制模块IC3内部晶体管截止，第三控制模块IC3的OUT脚输出端进入截止状态，促使第三继电器J3释放，JK3-1、JK3-2断开，从而完成充电全过程和起到输出安全保护作用。
在具体实施过程中，将按不同类型的二次性电池的特性要求，选择相应的充电率，从而精确确定相应的主充电流、副充电流和浮充电流。
权利要求
1.一种变频脉冲智能快速充电机，其特征是充电电路中包括具有对市电进行变频降压限流控制的高压模块部分，桥式整流部分，主充电回路，副充电回路，浮充电及输出保护回路；控制桥式整流部分、主充电回路、副充电回路、浮充电及输出保护回路动作的回路控制部分，对充电进行调控作用的控制模块部分；所述的回路控制部分的功能由设置在电路中的继电器操纵。
2.根据权利要求1所述的变频脉冲智能快速充电机，其特征是所述的充电电路中高压模块VVVF对市电进行变频降压限流控制；功率模块IGBT并联在充电电路中，对充电电压电流进行调控；第一继电器(J1)、第二继电器(J2)的常开触点(JK1、JK2)并联和第三继电器(J3)的二组常开触点(JK3-1、JK3-2)串联在电路中；第一继电器(J1)的常开触点(JK1)和第八电阻(R8)、第三电容(C3)并联后一端与高压模块VVVF第十四脚相接，另一端与整流桥输入端相接；第二继电器(J2)的常开触点(JK2)和第九电阻(R9)、第四电容(C4)并联后一端与高压模块VVVF第十二脚相接，另一端与整流桥输入端相接；第七电阻(R7)一端与高压模块VVVF第十六脚相接，另一端与整流桥输入端相接；高压模块VVVF第十脚与整流桥输入端相接；高压模块VVVF第九脚与整流桥输入端的另一端相接；第五电容(C5)并联在整流桥输入端的二端；第十电阻(R10)一端与电源正极相接，另一端与第一控制模块(IC1)的TIN脚相接，第一控制模块(IC1)的GND脚与电源负极相接，第一控制模块(IC1)的Vcc脚与电源正极相接，第十一电阻(R11)一端与电源正极相接，另一端与第一控制模块(IC1)的CRM脚相接，第一继电器(J1)一端与第一控制模块(IC1)的OUT脚输出端相接，另一端与电源负极相接；由第一控制模块(IC1)、第十电阻(R10)、第十一电阻(R11)、第一继电器(J1)组成的主充电控制第一回路，适时控制主充电；第十二电阻(R12)一端与电源正极相接，另一端与第二控制模块(IC2)的TIN脚相接，第二控制模块(IC2)的GND脚与电源负极相接，第二控制模块(IC2)的Vcc脚与电源正极相接，第十三电阻(R13)一端与电源正极相接，另一端与第二控制模块(IC2)的CRM脚相接，第二继电器(J2)一端与第二控制模块(IC2)的OUT脚输出端相接，另一端与电源负极相接；由第二控制模块(IC2)、第十二电阻(R12)、第十三电阻(R13)、第二继电器(J2)组成的副充电控制第二回路，适时控制副充电；第十七电阻(R17)一端与电源正极相接，另一端与第三控制模块(IC3)的TIN脚相接，第三控制模块(IC3)的GND脚与电源负极相接，第三控制模块(IC3)的Vcc脚与电源正极相接，第十八电阻(R18)一端与电源正极相接，另一端与第三控制模块(IC3)的CRM脚相接，第三继电器(J3)一端与第三控制模块(IC3)的OUT脚输出端相接，另一端与电源负极相接；由第三控制模块(IC3)、第十七电阻(R17)、第十八电阻(R18)、第三继电器(J3)组成的浮充电及输出保护控制第三回路，控制浮充电及输出保护电路。
全文摘要
本发明涉及充电机技术领域，尤其是一种变频脉冲智能快速充电机，用作对二次性电池的充电及控制，特别适用于大电流、高电压的大容量二次性电池的充电及控制；充电电路中包括具有对交流市电进行变频降压限流控制的高压模块部分，桥式整流部分，主充电回路，副充电回路，浮充电及输出保护回路；控制桥式整流部分、主充电回路、副充电回路、浮充电及输出保护回路动作的回路控制部分，对充电进行调控作用的控制模块部分；所述的回路控制部分的功能由设置在电路中的继电器操纵。本发明的充电方式为智能变频脉冲加负脉冲对二次性电池进行有效的激活性充电，充电全程实行智能自动化；本发明的充电机重量轻、体积小、充电快、安全可靠、节能环保。
文档编号H02J7/04GK101051753SQ20071002201
公开日2007年10月10日 申请日期2007年4月25日 优先权日2007年4月25日
发明者张浩方 申请人:江苏奔腾电器有限公司