专利名称：一种大功率便携式智能充放电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种充放电机，尤其涉及一种大功率便携式智能充放电机。
背景技术：
蓄电池是目前世界上生产量最大、用途最广的一种能源产品。长期以来人们一直 在研究探索如何提高蓄电池的充电质量、缩短充电时间，于是出现了各种充放电设备。国内 市场上大功率充放电设备仍以工频模式为主，设备体积大而笨重，效率低；高频充放电设备 则多采用全桥或半桥工作方式，始终处于小电流输出状态，充电和放电均采用两套分立式 电路器件。机内的充电控制工艺，充电时间长、蓄电池温升高、温度难以控制、导致蓄电池电 解液挥发快，极大的降低了蓄电池容量和缩短了蓄电池的正常使用寿命。
发明内容
为了改变国内目前充放电设备的诸多不足，本发明提供了一种大功率便携式智能 充放电机，能根据环境温度的不同变化自动采用不同的充放电控制工艺给蓄电池充放电、 缩短了蓄电池的充电时间、提高了蓄电池容量和延长了蓄电池的正常使用寿命。本发明的技术方案如下一种大功率便携式智能充放电机，包括机箱和安装在所 述机箱内的电气主回路，其特征在于所述电气主回路包括微处理器控制电路、与双路LC 滤波电路中的检测分流器相连接的取样电路、充放电控制电路、三相桥式整流滤波电路、软 启动电路、PWM控制及驱动电路、IGBT模块电路、双路LC滤波电路；所述取样电路将检测到 的模拟电压、电流信号送到所述微处理器控制电路；所述微处理器控制电路根据所述取样 电路检测到的参数确定蓄电池的状况；所述三相桥式整流滤波电路将三相交流电转换成直 流电，通过所述软启动电路为所述IGBT模块电路提供工作电源；所述充放电控制电路和所 述PWM控制及驱动电路接受所述微处理器控制电路内置的充放电程序控制；所述充放电控 制电路控制所述IGBT模块电路是工作在充电状态、还是工作在放电状态；所述PWM控制及 驱动电路输出开关脉冲信号使所述IGBT模块电路根据充放电程序的要求按一定的占空比 导通或关断；所述双路LC滤波电路将所述IGBT模块电路输出的脉动电压滤波后，提供一平 滑直流电给蓄电池充放电；所述软启动电路接受所述微处理器控制电路的指令，采用电阻 降压方式降低电网接入时的冲击电流。所述微处理器控制电路包括微处理器、与所述微处理器相连接的电子开关电路、 显示电路、按键电路、控制电路、温度自动识别电路、缺相保护电路、断电保持电路、控制电 源电路；所述温度自动识别电路在开机时自动检测识别环境温度；所述微处理器根据检测 到的环境温度选择内置的最佳充放电程序给蓄电池充放电，并同时产生控制信号给所述控 制电路及所述电子开关电路；所述控制电路发出充放电控制信号、软启动控制信号、风机旋 转控制信号，分别用于控制蓄电池充电和放电、控制软启动电阻是否串入主回路、和控制风 机旋转；所述电子开关电路通过控制继电器来切换所述取样电路检测到的模拟电压、电流 信号；所述微处理器将所述电子开关电路送来的电压、电流信号运算后得到的参数和所述微处理器内置充放电程序设定的参数进行比较，将比较计算后的结果转换成模拟电压传输 出去控制所述PWM控制及驱动电路的占空比，驱动所述IGBT模块电路工作；通过所述按键 电路，使所述微处理器按照用户的指令选择微处理器内置的功能及最佳充放电程序工作； 所述显示电路用来显示充放电电量的进度；所述缺相保护电路用来检测三相交流电是否缺 相；所述断电保持电路在交流电断电后能保存断电前的充放电数据；所述控制电源电路向 所述微处理器控制电路的各部分电路提供电源。所述微处理器采用C8051F020芯片；所述电子开关电路采用三个HRS1H-S-DC5V继 电器组成；所述显示电路采用十二个LED发光二极管组成；所述按键电路采用薄膜式按键； 所述温度自动识别电路采用DS18B20温度传感器；所述控制电路采用继电器控制。所述取样电路采用电阻电位器分压电路和LM358芯片用于完成充放电电流信号 和电压信号的转换。所述充放电控制电路采用接触器切换蓄电池充电和放电的工作状态。所述三相桥式整流滤波电路包括三相桥式整流模块和滤波电路组成；所述三相桥 式整流模块将电网提供的三相交流电进行整流、再经滤波电路滤波成直流电后通过所述软 启动电路为所述IGBT模块电路提供工作电源。所述PWM控制及驱动电路采用TL494芯片和EXB841芯片；所述TL494芯片在所 述微处理器控制电路内置的充放电程序控制下，提供一定的占空比的开关脉冲信号给所述 EXB841芯片进行功率放大后驱动所述IGBT模块电路工作。 所述IGBT模块电路包括一单元IGBT模块及由RC构成的缓冲网络；所述IGBT模 块内部的IGBT单管在所述PWM控制及驱动电路提供导通脉冲信号下导通，为后级提供能 量；所述IGBT模块内部的续流二极管在内部的IGBT单管关断时导通，为后级提供能量；所 述缓冲网络用以控制所述IGBT模块内部的IGBT单管关断时的浪涌电压和内部的续流二极 管恢复时的浪涌电压。所述双路LC滤波电路采用两级双路LC滤波电路。本发明的有益效果如下本发明使用了高频开关电源技术，采用一单元IGBT大功率模块为功率器件，将高 频充放电机两套分立式电路器件改变为一套完整的充放电电路器件，在保持大电流输出状 态下，使得设备的体积和重量都大幅度减小，达到了便携式的要求，效率大幅度提高。控制 部分以单片机微处理器为核心构成智能控制器，达到了智能化控制，完全实现了无人值守； 并且采用了温度自动识别技术，能根据环境气候温度的不同变化自动采用不同的最佳充电 和激活功能给蓄电池充放电，缩短了充电时间、有效防止了蓄电池极板硫化、提高了蓄电池 容量和延长了蓄电池的正常使用寿命，从而确保了电动汽车等电动设备的正常使用。
图1是本发明的系统方框图。图2是本发明中的微处理器控制电路的电路原理图。图3是本发明中的取样电路的电路原理图。图4是本发明中的充放电控制电路的电路原理图。图5是本发明中的三相桥式整流滤波电路的电路原理图。
图6是本发明中的软启动电路的电路原理图。图7是本发明中的PWM控制及驱动电路的电路原理图。图8是本发明中的IGBT模块电路的电路原理图。图9是本发明中的双路LC滤波电路的电路原理图。图中，微处理器控制电路1、微处理器11、电子开关电路12、显示电路13、按键电路 14、温度自动识别电路15、控制电路16、缺相保护电路17、断电保持电路18、控制电源电路 19、取样电路2、电阻电位器分压电路21、LM358芯片22、充放电控制电路3、三相桥式整流滤 波电路4、三相桥式整流模块41、滤波电路42、软启动电路5、PffM控制及驱动电路6、TL494 芯片61、EXB841芯片62、IGBT模块电路7、IGBT模块71、缓冲网络72、双路LC滤波电路8、 检测分流器FL。
具体实施例方式下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步的详细说明。参见图1，包括机箱、安装在机箱内的电气主回路，所述电气主回路包括微处理器 控制电路1、与双路LC滤波电路8中的检测分流器FL相连接的取样电路2、与所述微处理 器控制电路1相连接的充放电控制电路3、三相桥式整流滤波电路4、软启动电路5、PWM控 制及驱动电路6、IGBT模块电路7、双路LC滤波电路8。取样电路2将检测到的模拟电压、 电流信号送到微处理器控制电路1 ；微处理器控制电路1根据取样电路2检测到的参数确 定蓄电池的状况；三相桥式整流滤波电路4将三相交流电转换成直流电，该直流电在微处 理器控制电路1内置的充放电程序控制下，自动控制充放电控制电路3，从而控制PWM控制 及驱动电路6的开关脉冲信号输出，使IGBT模块电路7根据充放电程序的要求按一定的占 空比导通或关断，经双路LC滤波电路8滤波后，提供一平滑直流电给蓄电池充放电。软启 动电路5接受微处理器控制电路1的指令，采用电阻降压方式降低电网接入时的冲击电流， 为IGBT模块电路7提供工作电源。参见图2，微处理器控制电路1包括微处理器11、与微处理器11相连接的电子开 关电路12、显示电路13、按键电路14、温度自动识别电路15、控制电路16、缺相保护电路 17、断电保持电路18和控制电源电路19。温度自动识别电路15在开机时自动检测识别环 境温度，微处理器11再根据不同的环境温度选择不同的充放电程序给蓄电池充放电，并同 时产生控制信号给控制电路16及电子开关电路12。控制电路16发出充放电控制信号、软 启动控制信号、风机旋转控制信号，充放电控制信号控制充放电控制电路3中的继电器J2 和接触器KMl吸合或断开，控制蓄电池充电或放电；软启动控制信号控制软启动电路5中 的继电器J3的吸合或断开，电网接通时继电器J3断开，继电器J3断开后将电阻串入主回 路，降低电网接入时的冲击电流，延时继电器J3吸合，电阻脱离电路使主回路直接得电，此 时的冲击电流很小，大大提高器件的可靠性；风机旋转控制信号控制继电器Jl的吸合或断 开，继电器Jl吸合后得电，风机旋转，来降低机箱内温度；电子开关电路12通过控制三极管 的导通或关断，继而控制三个继电器的吸合或断开；电子开关电路12利用三个继电器的吸 合或断开切换取样电路2检测到的模拟电压、电流信号。微处理器11将电子开关电路12 传送来的电压、电流信号进行运算，运算后得到的参数和微处理器11内置充放电程序设定 的参数进行比较计算，并将比较计算后的结果转换成模拟电压用来控制PWM控制及驱动电
6路6的占空比，驱动IGBT模块电路7工作。按键电路14由薄膜式按键组成，按动某按键使 微处理器11按照用户指令选择微处理器11内置的功能及最佳充放电程序工作。显示电路 13由十二个发光二极管组成，充电时显示电路上13的发光二极管随蓄电池内电量的增加 由左到右依次点亮、放电时发光二极管随蓄电池内电量的减少由右到左依次熄灭，用来显 示充放电电量的进度。控制电源电路16由控制变压器、整流二极管、滤波电容、及三端稳压 块组成；380V交流电经控制变压器变压、整流二极管整流、滤波电容滤波及三端稳压块稳 压后向微处理器控制电路1的各部分电路提供电源。缺相保护电路17检测三相交流电是否 缺相，用来保护设备不因交流电缺相而损坏。断电保持电路18在交流电断电后能保存断电 前的充放电数据，等电网恢复供电时能自动接着继续充放电。微处理器11采用C8051F020 芯片，该芯片内置的A/D转换电路和存储电路使电路集成度大大提高。参见图3，取样电路2采用电阻电位器分压电路21和一块LM358芯片22用于完成 充放电电流信号和电压信号的取样转换。参见图4，图4中的f’端和g’端分别与图8中的f端和g端相连，e’端与图9中 的e端相连。充放电控制电路3由一个继电器J2和一个接触器KMl组成。充电时继电器 J2在微处理器11输出控制信号的控制下吸合，继电器J2吸合后使接触器KMl线圈得电，接 触器KMl也吸合，接触器KMl吸合后，使得g’端与f ’端端连通，也即IGBT模块71的g端 与插件CZ2的f端连通，同时双路LC滤波电路8的e端与OUT+端连通，使IGBT模块电路 7工作在充电状态；放电时继电器J2在微处理器11输出控制信号的控制下，继电器J2断 开不吸合使接触器KMl线圈不通电，接触器KMl也不吸合，使得IGBT模块71的g端与OUT+ 端连通，同时双路LC滤波电路8的e端与OUT-端连通，使IGBT模块电路7工作在放电状 态。参见图5，图5中的a端和b端分别与图6中的a’端和b’端相连。三相桥式整流 滤波电路4包括一块三相桥式整流模块41和滤波电路42。三相桥式整流模块41将电网提 供的三相交流电进行整流，整流后经滤波电路42滤波成直流电，该直流电为IGBT模块电路 7提供工作电源。参见图6，图6中的a’端和b’端分别与图5中的a端和b端相连。软启动电路由 一个继电器J3和一个电阻组成。电网接通时继电器J3在微处理器11输出控制信号的控 制下断开，继电器J3将电阻接入主回路，采用电阻降压方式降低电网接入时的冲击电流， 有效地提高了整机的可靠性。参见图7，PWM控制及驱动电路6由TL494芯片61和EXB841芯片62组成。TL494芯 片61在微处理器11内置的充放电程序控制下，提供一定占空比的开关脉冲信号给EXB841 芯片62进行功率放大后驱动IGBT模块电路7工作。参见图8，图8中的c端和d端分别与图9中的c ’端和d’端相连，f端和g端分 别与图4中的f’端和g’端相连。IGBT模块电路7包括由一个IGBT模块71及由两组电 阻电容构成的缓冲网络72组成。IGBT模块71内部的IGBT单管在PWM控制及驱动电路6 提供导通脉冲信号下导通，为后级提供能量；IGBT模块71内部的续流二极管在内部的IGBT 单管关断时导通，为后级提供能量。缓冲网络72用以控制IGBT模块71内部的IGBT单管 关断时的浪涌电压和内部的续流二极管恢复时的浪涌电压，以保护IGBT模块71不致损坏。参见图9，图9中的C’端和d’端分别与图8中的c端和d端相连，e端与图4中的e’端相连。双路LC滤波电路8采用两级双路LC滤波电路使输出的直流电压纹波小，滤 波效果更好。
权利要求
一种大功率便携式智能充放电机，包括机箱和安装在所述机箱内的电气主回路，其特征在于所述电气主回路包括微处理器控制电路(1)、与双路LC滤波电路(8)中的检测分流器相连接的取样电路(2)、充放电控制电路(3)、三相桥式整流滤波电路(4)、软启动电路(5)、PWM控制及驱动电路(6)、IGBT模块电路(7)、双路LC滤波电路(8)；所述取样电路(2)将检测到的模拟电压、电流信号送到所述微处理器控制电路(1)；所述微处理器控制电路(1)根据所述取样电路(2)检测到的参数确定蓄电池的状况；所述三相桥式整流滤波电路(4)将三相交流电转换成直流电，通过所述软启动电路(5)为所述IGBT模块电路(7)提供工作电源；所述充放电控制电路(3)和所述PWM控制及驱动电路(6)接受所述微处理器控制电路(1)内置的充放电程序控制；所述充放电控制电路(3)控制所述IGBT模块电路(7)是工作在充电状态、还是工作在放电状态；所述PWM控制及驱动电路(6)输出开关脉冲信号使所述IGBT模块电路(7)根据充放电程序的要求按一定的占空比导通或关断；所述双路LC滤波电路(8)将所述IGBT模块电路(7)输出的脉动电压滤波后，提供一平滑直流电给蓄电池充放电；所述软启动电路(5)接受所述微处理器控制电路(1)的指令，采用电阻降压方式降低电网接入时的冲击电流。
2.根据权利要求1所述的一种大功率便携式智能充放电机，其特征在于所述微处理 器控制电路(1)包括微处理器(11)、与所述微处理器(11)相连接的电子开关电路(12)、显 示电路(13)、按键电路(14)、温度自动识别电路(15)、控制电路(16)、缺相保护电路(17)、 断电保持电路(18)、控制电源电路(19)；所述温度自动识别电路(15)在开机时自动检测识 别环境温度；所述微处理器(11)根据检测到的环境温度选择内置的充放电程序给蓄电池 充放电，并同时产生控制信号给所述控制电路(16)及所述电子开关电路(12)；所述控制电 路(16)发出充放电控制信号、软启动控制信号、风机旋转控制信号，分别用于控制蓄电池 充电和放电、控制软启动电阻是否串入主回路、和控制风机旋转；所述电子开关电路(12) 利用继电器来切换所述取样电路(2)检测到的模拟电压、电流信号；所述微处理器(11)将 所述电子开关电路(12)送来的电压、电流信号运算后得到的参数和所述微处理器(11)内 置充放电程序设定的参数进行比较，将比较计算后结果转换成模拟电压传输出去控制所述 PWM控制及驱动电路(6)的占空比，驱动所述IGBT模块电路(7)工作；通过所述按键电路 (14)使所述微处理器(11)按照用户指令选择所述微处理器(11)内置的功能及充放电程序 工作；所述显示电路(13)用来显示充放电电量的进度；所述缺相保护电路(17)检测三相 交流电是否缺相；所述断电保持电路(18)在交流电断电后能保存断电前的充放电数据；所 述控制电源电路(19)向所述微处理器控制电路(1)的各部分电路提供电源。
3.根据权利要求2所述的一种大功率便携式智能充放电机，其特征在于所述微处理 器(11)采用C8051F020芯片；所述电子开关电路(12)采用三个HRS1H-S-DC5V继电器组成； 所述显示电路(13)采用十二个LED发光二极管组成；所述按键电路(14)采用薄膜式按键； 所述控制电路(16)采用继电器控制；所述温度自动识别电路(15)采用DS18B20温度传感ο
4.根据权利要求1所述的一种大功率便携式智能充放电机，其特征在于所述取样电 路⑵采用电阻电位器分压电路(21)和LM358芯片(22)用于完成充放电电流信号和电压 信号的转换。
5.根据权利要求1所述的一种大功率便携式智能充放电机，其特征在于所述充放电控制电路(3)采用接触器切换蓄电池充电和放电的工作状态。
6.根据权利要求1所述的一种大功率便携式智能充放电机，其特征在于所述三相桥 式整流滤波电路(4)包括三相桥式整流模块(41)和滤波电路(42)组成；所述三相桥式整 流模块(41)将电网提供的三相交流电进行整流、再经滤波电路(42)滤波成直流电后通过 所述软启动电路(5)为所述IGBT模块电路(7)提供工作电源。
7.根据权利要求1所述的一种大功率便携式智能充放电机，其特征在于所述PWM控 制及驱动电路(6)采用TL494芯片(61)和EXB841芯片(62)；所述TL494芯片(61)在所 述微处理器控制电路(1)内置的充放电程序控制下，提供一定的占空比的开关脉冲信号给 所述EXB841芯片(62)进行功率放大后驱动所述IGBT模块电路(7)工作。
8.根据权利要求1所述的一种大功率便携式智能充放电机，其特征在于所述IGBT模 块电路⑵包括由一单元IGBT模块(71)及由RC构成的缓冲网络(72)；所述IGBT模块 (71)内部的IGBT单管在所述PWM控制及驱动电路(6)提供导通脉冲信号下导通，为后级提 供能量；所述IGBT模块(71)内部的续流二极管在内部的IGBT单管关断时导通，为后级提 供能量；所述缓冲网络(72)用以控制所述IGBT模块(71)内部的IGBT单管关断时的浪涌 电压和内部的续流二极管恢复时的浪涌电压。
9.根据权利要求1所述的一种大功率便携式智能充放电机，其特征在于所述双路LC 滤波电路⑶采用两级双路LC滤波电路。
10.根据权利要求1所述的一种大功率便携式智能充放电机，其特征在于所述软启动 电路(5)由继电器和电阻组成，通电时继电器在微处理器(11)输出控制信号的控制下断 开，继电器将电阻接入主回路。
全文摘要
本发明涉及一种充放电机，尤其涉及一种大功率便携式智能充放电机。一种大功率便携式智能充放电机，包括机箱和安装在所述机箱内的电气主回路，其中，电气主回路包括微处理器控制电路、与双路LC滤波电路中的检测分流器相连接的取样电路、充放电控制电路、三相桥式整流滤波电路、软启动电路、PWM控制及驱动电路、IGBT模块电路、双路LC滤波电路。本发明在保持大电流输出状态下，使得设备的体积和重量都大幅度减小，达到了便携式的要求，效率大幅度提高，并且能根据环境气候温度的不同变化自动采用不同的最佳充电和激活功能给蓄电池充放电，提高了蓄电池容量和延长了蓄电池的正常使用寿命。
文档编号H02J7/04GK101888110SQ201010045859
公开日2010年11月17日 申请日期2010年1月21日 优先权日2010年1月21日
发明者彭绍岛, 郭江南, 魏洪印 申请人:彭绍岛