一种电池快速充电系统的制作方法

本发明涉及电池领域，尤其是一种电池快速充电系统。

背景技术：

电池（Battery）指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。具有正极、负极之分。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置。如太阳能电池。电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。利用电池作为能量来源，可以得到具有稳定电压，稳定电流，长时间稳定供电，受外界影响很小的电流，并且电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。

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技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种电池快速充电系统，它具有体积小、重量轻、效率高、调节范围大以及适用范围广等优点。

本发明采用的技术方案如下：

一种电池快速充电系统，其特征在于，所述系统包括：用于滤除电磁干扰的电磁干扰滤波模块；所述电磁干扰滤波模块信号连接于用于整流滤波的第一整流滤波模块；所述第一整流滤波模块分别信号连接于辅助电源和用于进行功率因数校正的校正电路；所述校正电路信号连接于高频逆变半桥；所述高频逆变半桥分别信号连接于用于生成驱动波形的驱动波形电路和、用于对系统进行控制和保护的控制及保护电路以及用于进行高频变压的高频变压器；所述高频变压器信号连接于第二整流滤波电路；所述第二整流滤波电路信号连接于蓄电池组；所述蓄电池组信号连接于用于对蓄电池组输出参数进行采样的输出参数采样电路；所述输出参数采样电路分别信号连接于双路脉冲宽度调制波生成电路和用于检测电池组电压、电压和温度数据信息的检测模块；所述检测模块信号连接于控制及保护电路；所述控制及保护电路信号连接于显示模块；所述双路脉冲宽度调制波生成电路信号连接于驱动波形电路；所述驱动波形电路信号连接于辅助电源。

进一步的，所述检测模块包括：电压检测装置、电流检测装置、温度检测装置和微控制器；所述微控制器分别信号连接于电压检测装置、电流检测装置和温度检测装置；所述微控制器分别信号连接于输出参数采样电路和控制及保护电路。

进一步的，所述高频逆变半桥电路由两只数值相等、容量大于1F的高压电容器组成的一个分压电路，通过控制一个桥臂上两个开关管交替导通和截止，在变压器原边产生高压开关脉冲，从而在副边感应出交变的方波，进而实现功率转换。

进一步的，所述控制及保护电路能够按照设定的输出电压电流值产生占空比可变的脉冲宽度调制波，进而对开关管进行驱动，实现功率变换；当出现过压、欠压、过流、过温等故障时， 控制充电电源的主回路停止工作，从而控制电源损坏的程度。

进一步的，所述驱动波形电路将电阻分压获取的输出电压信号以及电流霍尔传感器采集的输出电流信号送至双路脉冲宽度调制波生成电路的误差放大器的反相输入端，由其产生两路脉冲宽度调制方波信号。

进一步的，所述高频变压器的绕组匝数的确定方法包括以下步骤：

步骤1：确定变压器的初级绕组匝数，通过如下公式计算得到：

；

；

其中，D为变压器最大占空比；f为开关频率；N为初级绕组匝数；U为变压器初级输入电压幅值；T为初级输入脉冲电压宽度;

步骤2：确定变压器的次级绕组匝数，通过如下公式计算得到：

；

;

其中，n为初级绕组与次级绕组的匝数比； 为变压器副边输出电压；为计算所得次级绕组匝数。

进一步的，所述变压器中心抽头型。

进一步的，所述高频逆变半桥的转换功率的确定方法包括以下步骤：

步骤1：逆变半桥中的两个开关管的电压即为变换器的输入电压，得到上限电压为： ;

步骤2：计算得到上限电流为： ；

步骤3：根据上限电压和上限电流得到上限功率为： ；

其中，为负载电流；为变压器原边漏感。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：用了电压回路和电流回路的双闭环控制，可以提供恒流充电、恒压充电、慢脉冲快速充电以及它们之间的自动转换等功能，能够实现铅酸蓄电池快速无损伤充电的需求。充电电源作为车载变流器，采用功率因数校正以及隔离变压调制的方式，具有体积小、重量轻、可靠性高、整机变换效率高、对供电电网干扰小等特点。同时整个系统还增加了多种保护电路和改善电源动态特性的措施， 安全性符合车用设备的通用规范。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的一种电池快速充电系统的系统结构示意图。

图2是本发明的一种电池快速充电系统的矫正电路结构示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明实施例1中提供了一种电池快速充电系统，系统结构如图1所示，矫正电路结构示意图如图2所示：

一种电池快速充电系统，其特征在于，所述系统包括：用于滤除电磁干扰的电磁干扰滤波模块；所述电磁干扰滤波模块信号连接于用于整流滤波的第一整流滤波模块；所述第一整流滤波模块分别信号连接于辅助电源和用于进行功率因数校正的校正电路；所述校正电路信号连接于高频逆变半桥；所述高频逆变半桥分别信号连接于用于生成驱动波形的驱动波形电路和、用于对系统进行控制和保护的控制及保护电路以及用于进行高频变压的高频变压器；所述高频变压器信号连接于第二整流滤波电路；所述第二整流滤波电路信号连接于蓄电池组；所述蓄电池组信号连接于用于对蓄电池组输出参数进行采样的输出参数采样电路；所述输出参数采样电路分别信号连接于双路脉冲宽度调制波生成电路和用于检测电池组电压、电压和温度数据信息的检测模块；所述检测模块信号连接于控制及保护电路；所述控制及保护电路信号连接于显示模块；所述双路脉冲宽度调制波生成电路信号连接于驱动波形电路；所述驱动波形电路信号连接于辅助电源。

进一步的，所述检测模块包括：电压检测装置、电流检测装置、温度检测装置和微控制器；所述微控制器分别信号连接于电压检测装置、电流检测装置和温度检测装置；所述微控制器分别信号连接于输出参数采样电路和控制及保护电路。

进一步的，所述高频逆变半桥电路由两只数值相等、容量大于1F的高压电容器组成的一个分压电路，通过控制一个桥臂上两个开关管交替导通和截止，在变压器原边产生高压开关脉冲，从而在副边感应出交变的方波，进而实现功率转换。

进一步的，所述控制及保护电路能够按照设定的输出电压电流值产生占空比可变的脉冲宽度调制波，进而对开关管进行驱动，实现功率变换；当出现过压、欠压、过流、过温等故障时， 控制充电电源的主回路停止工作，从而控制电源损坏的程度。

进一步的，所述驱动波形电路将电阻分压获取的输出电压信号以及电流霍尔传感器采集的输出电流信号送至双路脉冲宽度调制波生成电路的误差放大器的反相输入端，由其产生两路脉冲宽度调制方波信号。

本发明实施例2中提供了一种电池快速充电系统的方法，系统结构如图1所示，矫正电路结构示意图如图2所示：

一种电池快速充电系统，其特征在于，所述系统包括：用于滤除电磁干扰的电磁干扰滤波模块；所述电磁干扰滤波模块信号连接于用于整流滤波的第一整流滤波模块；所述第一整流滤波模块分别信号连接于辅助电源和用于进行功率因数校正的校正电路；所述校正电路信号连接于高频逆变半桥；所述高频逆变半桥分别信号连接于用于生成驱动波形的驱动波形电路和、用于对系统进行控制和保护的控制及保护电路以及用于进行高频变压的高频变压器；所述高频变压器信号连接于第二整流滤波电路；所述第二整流滤波电路信号连接于蓄电池组；所述蓄电池组信号连接于用于对蓄电池组输出参数进行采样的输出参数采样电路；所述输出参数采样电路分别信号连接于双路脉冲宽度调制波生成电路和用于检测电池组电压、电压和温度数据信息的检测模块；所述检测模块信号连接于控制及保护电路；所述控制及保护电路信号连接于显示模块；所述双路脉冲宽度调制波生成电路信号连接于驱动波形电路；所述驱动波形电路信号连接于辅助电源。

进一步的，所述检测模块包括：电压检测装置、电流检测装置、温度检测装置和微控制器；所述微控制器分别信号连接于电压检测装置、电流检测装置和温度检测装置；所述微控制器分别信号连接于输出参数采样电路和控制及保护电路。

进一步的，所述高频逆变半桥电路由两只数值相等、容量大于1F的高压电容器组成的一个分压电路，通过控制一个桥臂上两个开关管交替导通和截止，在变压器原边产生高压开关脉冲，从而在副边感应出交变的方波，进而实现功率转换。

进一步的，所述控制及保护电路能够按照设定的输出电压电流值产生占空比可变的脉冲宽度调制波，进而对开关管进行驱动，实现功率变换；当出现过压、欠压、过流、过温等故障时， 控制充电电源的主回路停止工作，从而控制电源损坏的程度。

进一步的，所述驱动波形电路将电阻分压获取的输出电压信号以及电流霍尔传感器采集的输出电流信号送至双路脉冲宽度调制波生成电路的误差放大器的反相输入端，由其产生两路脉冲宽度调制方波信号。

进一步的，所述高频变压器的绕组匝数的确定方法包括以下步骤：

步骤1：确定变压器的初级绕组匝数，通过如下公式计算得到：

；

；

其中，D为变压器最大占空比；f为开关频率；N为初级绕组匝数；U为变压器初级输入电压幅值；T为初级输入脉冲电压宽度;

步骤2：确定变压器的次级绕组匝数，通过如下公式计算得到：

；

;

其中，n为初级绕组与次级绕组的匝数比； 为变压器副边输出电压；为计算所得次级绕组匝数。

进一步的，所述变压器中心抽头型。

进一步的，所述高频逆变半桥的转换功率的确定方法包括以下步骤：

步骤1：逆变半桥中的两个开关管的电压即为变换器的输入电压，得到上限电压为： ;

步骤2：计算得到上限电流为： ；

步骤3：根据上限电压和上限电流得到上限功率为： ；

其中，为负载电流；为变压器原边漏感。

本发明实施例3中提供了一种电池快速充电系统，系统结构如图1所示，矫正电路结构示意图如图2所示：

一种电池快速充电系统，其特征在于，所述系统包括：用于滤除电磁干扰的电磁干扰滤波模块；所述电磁干扰滤波模块信号连接于用于整流滤波的第一整流滤波模块；所述第一整流滤波模块分别信号连接于辅助电源和用于进行功率因数校正的校正电路；所述校正电路信号连接于高频逆变半桥；所述高频逆变半桥分别信号连接于用于生成驱动波形的驱动波形电路和、用于对系统进行控制和保护的控制及保护电路以及用于进行高频变压的高频变压器；所述高频变压器信号连接于第二整流滤波电路；所述第二整流滤波电路信号连接于蓄电池组；所述蓄电池组信号连接于用于对蓄电池组输出参数进行采样的输出参数采样电路；所述输出参数采样电路分别信号连接于双路脉冲宽度调制波生成电路和用于检测电池组电压、电压和温度数据信息的检测模块；所述检测模块信号连接于控制及保护电路；所述控制及保护电路信号连接于显示模块；所述双路脉冲宽度调制波生成电路信号连接于驱动波形电路；所述驱动波形电路信号连接于辅助电源。

进一步的，所述检测模块包括：电压检测装置、电流检测装置、温度检测装置和微控制器；所述微控制器分别信号连接于电压检测装置、电流检测装置和温度检测装置；所述微控制器分别信号连接于输出参数采样电路和控制及保护电路。

进一步的，所述高频逆变半桥电路由两只数值相等、容量大于1F的高压电容器组成的一个分压电路，通过控制一个桥臂上两个开关管交替导通和截止，在变压器原边产生高压开关脉冲，从而在副边感应出交变的方波，进而实现功率转换。

进一步的，所述控制及保护电路能够按照设定的输出电压电流值产生占空比可变的脉冲宽度调制波，进而对开关管进行驱动，实现功率变换；当出现过压、欠压、过流、过温等故障时， 控制充电电源的主回路停止工作，从而控制电源损坏的程度。

进一步的，所述驱动波形电路将电阻分压获取的输出电压信号以及电流霍尔传感器采集的输出电流信号送至双路脉冲宽度调制波生成电路的误差放大器的反相输入端，由其产生两路脉冲宽度调制方波信号。

进一步的，所述高频变压器的绕组匝数的确定方法包括以下步骤：

步骤1：确定变压器的初级绕组匝数，通过如下公式计算得到：

；

；

其中，D为变压器最大占空比；f为开关频率；N为初级绕组匝数；U为变压器初级输入电压幅值；T为初级输入脉冲电压宽度;

步骤2：确定变压器的次级绕组匝数，通过如下公式计算得到：

；

;

其中，n为初级绕组与次级绕组的匝数比；为变压器副边输出电压；为计算所得次级绕组匝数。

进一步的，所述变压器中心抽头型。

进一步的，所述高频逆变半桥的转换功率的确定方法包括以下步骤：

步骤1：逆变半桥中的两个开关管的电压即为变换器的输入电压，得到上限电压为： ;

步骤2：计算得到上限电流为： ；

步骤3：根据上限电压和上限电流得到上限功率为：；

其中， 为负载电流；为变压器原边漏感。

进一步的，保护电路具有过压、欠压、过流、过温等保护功能， 在出现上述故障时， 控制系统首先对故障的紧急程度进行判断， 当出现过欠压或者过温警示信号时， 实行限制输出功率保护方案； 在出现过流、短路等故障时， 控制主电路停止工作， 保护充电电源免受损坏。要使系统正常工作， 需要重新开机。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。