专利名称：一种蓄电池充电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种充电装置，尤其是涉及一种用于电动车辆动力电池充电的装置。
背景技术：
市场现有的电动车辆动力电池充电装置，采用的方案有两类一类为采用工频变 压器经整流滤波后直接连至蓄电池，利用可控硅或变压器抽头切换调整充电装置的输出； 另一类采用高频开关电源，或限流、或限压调整充电器输出。上述之充电装置，前者存在电源转换效率低，能源消耗大，体积大，控制响应速度 慢等缺点。后者虽然转换效率有所提高，但由于只采用单一闭环回路，不能最大限度发挥充 电装置的功率容量，相对也增加蓄电池充电时间。本实用新型蓄电池充电装置，采用单端反激高频式的电路拓朴作为主电路，巧妙 加入双闭环控制方式，自动调整充电状态，自动控制散热风扇的停转。其不同于目前市场上 采用单一充电控制方式的同类型产品，既确保充分发挥充电器的充电效率，又使得电池既 能充满而又不过充，在缩短了充电时间的同时又保障了充电器的安全可靠工作。由于加入散热风扇的控制电路，缩短了风扇工作时间，当然，提高了整机的工作寿 命，整机具有相对较高的可靠性。
发明内容本实用新型的目的是提供一种电源转换效率高/节能性优，产品实用寿命长，充 电效率高，整机可靠性高的蓄电池充电装装置。本实用新型为了达到上述目的所采用技术方案是一种蓄电池充电装置，包括 EMI/AC-DC电路，单端反激高频逆变电路，高频变压器，高频整流、滤波电路，风扇控制电路， 初、次级检测电路，以及控制驱动电路，其中，EMI/AC-DC电路、单端反激高频逆变电路、高频 变压器、高频整流、滤波电路顺次串联于所述交流电源与所述蓄电池组之间，初级检测电路 与所述控制驱动电路连接于所述单端反激高频逆变电路上，所述风扇控制电路与所述高频 变压器相连，所述次级检测电路与所述高频整流、滤波电路相连，并且风扇控制电路和所述 次级检测电路均与所述控制驱动电路相连，其中所述EMI/AC-DC 电路，共模扼流圈 T2，电容 C1、C2、CY1、CY2、CY3、C7、C21，电阻 R3， 压敏电阻RVl，保险管F2，整流桥堆D9。由Cl、C2、T2、CYl、CY2、CY3组成EMI滤波装置。 D9、C21、R3、C7对输入交流电源进行整流与滤波，完成AC. DC转换。进一步地，本实用新型所述的蓄电池充电装置还具备双闭环的控制电路，所述检 测电路分别对充电装置的初、次级电流、电压、温度等参数进行采集与转换，并传送至控制 驱动电路，以负反馈的形式完成双闭环控制。进一步地，本实用新型所述的蓄电池充电装置还设置了散热风扇控制电路，在充 电装置进入涓流充电状态时，自动停止散热风扇的工作。[0011]所述单端反激高频逆变电路包括功率开关管Ql、Q2，电阻R4、R8、Rl、R12、R14、 R15，电容C9、ClO0 QU Q2并联运行，工作于开关状态。R4、R8为功率开关驱动限流电阻。 C9、C10、D5、D6、R14、R15为开关管的缓冲电路。所述高频变压器Tl，包含四个线圈(绕组)，分别连接高压电源、次级低压电路、风 扇电路、辅助电源电路。所述高频整流、滤波电路包含二极管01、02，电容(19、020、08，保险管？1 ；DU D2 对高频交流电压进行整流。C19、C20、C8平滑整流后的高频脉动电压。Fl用于保护次级整 流滤波电路，在电池反接时起作用。所述风扇控制电路包括三极管Q3，二极管D10、D11，电阻R7、R13，JP3连接散热风 扇。DlO在Q3关断瞬间提供风扇续流回路，保护Q3。R7，R13为Q3提供偏置。所述初级检测电路，包括R9、R10、R51。R9与RlO并联后，连接于开关管源极与高 压负极之间，将电流信号转换成为电压信号，R51将转换后的信号传送至控制驱动电路。所述次级检测电路，包括电阻R1，R26，R36，R39。R36串联于充电装置输出负极与 蓄电池负极之间，将流过的电流信号转换成为电压信号，R26将转换后的信号传送至控制驱 动电路。R39将充电装置输出端电压(蓄电池电压)传送至控制驱动电路。Rl为热敏电 阻，将温度变化转换为阻值变换，并将此阻值变化引起的电压变化传送至控制驱动电路，具 体实施电路中，安装于散热器上，散热器的温度直接影响其电阻阻值。所述控制驱动电路，包括电阻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,电容 C3、C4、C5、C6、Cll、C12，、C13、C14、C15、C16、C17、 C18、C22、C23、C24、C25，二极管 D3、D4、D7、D8，稳压二极管 DZl，发光二极管 LEDl、LED2、 LED3，光电耦合器U3，三端集成线性稳压器Ul，精密稳压源U5、U6，比较器U2，开关电源专用 控制芯片U4。其中，D3、R5、C22、C23、C24、U1为高频整流滤波及稳压电路，为次级控制电路 及散热风扇提供电源。D4、DZ1、R6、R16、C25也为高频整流滤波电路，为初级控制与驱动电 路提供工作电源，在上电初期，由于高频逆变电路未工作，控制驱动电路通过R2从输入的 高压直流端取电，当电路正常启动后，由上述辅助电源向控制驱动电路供电。光电耦合器U3 将次级信号以光的方式向初级传输，确保整机输入/输出电气隔离性。发光二极管LED1、 LED2、LED3根据蓄电池电压、电流状态，改变亮灭状态，向用户提供充电装置及蓄电池的当 前信息。其余元件为控制与驱动芯片的外围电路。
以下结合附图，对本实用新型的实施例作进一步的详细描述。
图1是本实用新型的组合结构示意图；图2为本实用新型的电原理图。
具体实施方式
见图1和所示，本实用新型的蓄电池充电装置包括EMI/AC-DC电路1，单端反激高 频逆变电路2，高频变压器3，高频整流、滤波电路4，风扇控制电路8，初级检测电路6，次级 检测电路9，以及控制驱动电路7。[0022]各元件的连接及在电路中的功能上文中已做叙述。见图2所示，其中本实用新型的充电装置，其单端反激高频逆变电路中，Q1、Q2并 联运行，工作于高频开关状态，其导通时，变压器Tl初级线圈储能，关断时，存储于初级线 圈中的能量向次级传送。本充电装置采用脉冲宽度调制(PWM)方式，即保持开关频率不变， 控制Q1、Q2导通的时间长短，来控制充电装置的输出大小，导通时间长，输出能量多，反之， 则少。R4、R8为功率开关控制端的限流电阻，确保Ql、Q2控制端安全运行，C9、CIO、D5、D6、 R14、R15为开关管的缓冲电路。采用此高频逆充电路，使得整机成本较低的同时具备较高的 转换效率，相对节省了电能消耗，并由于为高频运行，响应速度快，各项参数均稳定、优良。本实用新型的充电装置，其输入与输出能量通过高频变压器Tl传递，两者没有直 接的电气联结，只有磁的联系。控制信号采用光电耦合器U3以光的形式传递，整体电路电 气隔离，安全性优，可靠性高。本实用新型的充电装置，控制驱动电路采用双闭环(限功率与恒压限流运行)，根 据蓄电池的状态，自动转换工作方式。在充电初期，为限功率环路起作用，即通过检测初级 电路的电流(R9、RlO上的电压)限功率运行，由于电池剩余电量较低，电池电压较低，根据 欧姆定律，采用限功率的工作模式，使电池获得较大充电电流(不超过电池允许范围)，符 合电池的充电特性，也充分发挥充电器的充电效率。在充电后期，为恒压限流环路起作用， 通过检测次级电路的信号(电流，电压)进行恒压限流操作，在此模式下，对电池的充电电 流做了限制，确保充电器工作于安全工作区。同时，由于电池电量的不断增加，使得充电电 流逐渐减少，确保电池即能充满而又不过充电。采用了上述的双闭环控制环路，既确保充分 利用了充电器的功率裕量，发挥充电器的充电效率，又使得电池既能充满而又不过充，在缩 短了充电时间的同时又保障了充电器的安全可靠工作。本实用新型的充电装置，正常全速工作时，U2第14脚输出电平为高，Q3基极流入 足够偏置电流，Q3集电极-发射极为导通状态，与JP3连接的散热风扇全速工作。当电池 充满，U2第14脚输出电平为低，Q3因基极无足够偏置电流流过，其集电极-发射极由导通 变截止，散热风扇停止工作。由于电池充满后，整机输出功率相对较小，无需散热风扇强制 空气对流亦可正常工作，进一步降低了电能的消耗。另外，整机全速工作需要风扇进行强 制空气对流进行散热，从某种意义上说，整机寿命依赖于风扇的寿命，而风扇的机械转动部 分相对寿命较短，采用此种控制方式，风扇的工作寿命较连续工作方式有了较大的延长，当 然，整机工作寿命也得到了延长。
权利要求一种蓄电池充电装置，连接于交流电源(E)与蓄电池组(5)之间，其特征在于包括EMI/AC DC电路(1)，单端反激高频逆变电路(2)，高频变压器(3)，高频整流、滤波电路(4)，风扇控制电路(8)，初级检测电路(6)、次级检测电路(9)，以及控制驱动电路(7)，其中，所述EMI/AC DC电路(1)、所述单端反激高频逆变电路(2)、所述高频变压器(3)、所述高频整流、滤波电路(4)顺次串联于所述交流电源(E)与所述蓄电池组(5)之间，所述初级检测电路(6)与所述控制驱动电路(7)连接于所述单端反激高频逆变电路(2)上，所述风扇控制电路(8)与所述高频变压器(3)相连，所述次级检测电路(9)与所述高频整流、滤波电路(4)相连，并且风扇控制电路(8)和所述次级检测电路(9)均与所述控制驱动电路(7)相连。
2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于具备双闭环的控制电路，由检测电路 分别对充电装置的初、次级电流、电压、温度参数进行采集与转换传送至控制驱动电路(7)， 以负反馈的形式完成双闭环控制。
专利摘要本实用新型的目的是提供一种电源转换效率高/节能性优，产品使用寿命长，充电效率高，整机可靠性高的蓄电池充电装置。本实用新型为达到上述目的所采用的技术方案是一种蓄电池充电装置，包括EMI/AC-DC电路，单端反激高频逆变电路，高频变压器，高频整流、滤波电路，风扇控制电路，初、次级检测电路，以及控制驱动电路。
文档编号H02J7/02GK201708571SQ20092000266
公开日2011年1月12日 申请日期2009年2月22日 优先权日2009年2月22日
发明者陈兴仲 申请人:陈兴仲