一种充电器的制作方法

本实用新型涉及充电控制技术，特别涉及一种充电器，使电动车等设备的电池可以实现变频器方式的急速充电。

背景技术：

在电动车的变频器方式急速充电器中，目前为止的控制方式是只应用电流控制来管理输出电压。电流控制虽然能够急速充电但充满电时的电池电压会有误差，甚至有过充电的危险。

目前，一般是在急速充电器本体之外设置外部控制器，该外部控制器的其中一项功能是通过接收实际检测到的电池电压，并在电池电压达到设定值时，控制急速充电器内部设置的自动电流调节器（ACR）停止电池继续充电。然而，假如出现该外部控制器失灵或者不工作的情况，电池就会一直充电，导致过充，存在严重的安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种充电器，对变频器方式的急速充电进行电压控制及电流控制，使得充满电时的电池电压没有误差，并能实现双重的停止充电保护，有效防止电池过充电。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种充电器，在变频器内部设置有：

充电电路，其电性连接在主电源与待充电的电池之间；

自动电压调节器，对于电池充电的充电电压进行控制；所述自动电压调节器的输入信号包含：变频器外部向其提供的电池电压设定值，以及从充电电路或电池处实际测得的电池电压反馈值；所述自动电压调节器的输出信号是作为控制指令的充电电流设定值；

自动电流调节器，对于电池充电的充电电流进行控制；所述自动电流调节器的输入信号包含：所述自动电压调节器的输出信号，以及从充电电路或电池处实际测得的充电电流反馈值；所述自动电流调节器的输出信号，是被发送至所述充电电路的充电电流。

优选地，所述自动电压调节器输出给自动电流调节器的控制指令，是以下的任意一项：

所述控制指令是在电池电压反馈值没有达到设定的第一阈值时，驱使自动电流调节器输出达到或接近所允许的最大充电电流的第一指令；

所述控制指令是在电池电压反馈值达到第一阈值而没有达到大于第一阈值的电池电压设定值时，驱使自动电流调节器输出小于最大充电电流数值的充电电流的第二指令；

所述控制指令是在电池电压反馈值达到或超过电池电压设定值时，驱使自动电流调节器停止输出充电电流的第三指令。

优选地，所述变频器外部进一步设置有外部控制器，该外部控制器的输入信号包含：所述电池电压设定值，以及从充电电路或电池处实际测得的电池电压反馈值；

所述外部控制器的输出信号包含在电池电压反馈值达到或超过电池电压设定值时，驱使所述自动电流调节器停止输出充电电流的第四指令。

优选地，在变频器内部设置有矢量控制单元，其接收所述自动电流调节器输出的充电电流，形成相应的矢量控制信号并发送至所述充电电路中与该矢量控制单元连接的三极管的栅极。

优选地，所述充电器是对电动车的电池进行充电的充电器。

与现有技术相比，本实用新型所述充电器，其优点在于：本实用新型通过在急速充电器主体追加自动电压调节器，消除了输出电压的误差。不同于目前仅通过外部控制器进行过充电管理的方式，本实用新型中是在急速充电器主体通过自动电压调节器来防止过充电，并进一步保留外部控制器的辅助控制，实现充电停止的双重保护，更加安全。

附图说明

图1是本实用新型所述充电器的示意性框图；

图2、图3分别是在本实用新型的两个充电示例中表示充电电流随充电率变化的示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的充电器，在变频器内部同时设置AVR和ACR，对于输出的充电电压和充电电流分别进行控制。本实用新型可以应用于电动车等设备电池的急速充电控制。

其中，外部设定的电池电压设定值与实际检测获得的电池电压反馈值，分别作为AVR的输入信号；AVR的输出信号为充电电流设定值（作为控制指令），与实际检测获得的充电电流反馈值，分别作为ACR的输入信号；利用ACR的输出信号，实现对电池充电的控制。

例如，ACR的输出信号，进一步通过矢量控制等各种合适的控制方式，对三极管的栅极进行控制；受其控制的该三极管，处在变频器内部一个连接主电源与电池的充电电路之中。

所述变频器中，基于矢量控制或其他方式控制的电路、主电源至电池的充电电路、对电池电压或充电电流采集检测的电路等，都可以通过本领域技术人员认为合适的任意方式来设计，此处不一一列举。

本实用新型所述充电器的控制方法的一个具体示例中，包含以下的控制流程：

对电池电压进行设定，将电池电压设定值提供给AVR；

开始充电后，AVR接收实际检测的电池电压反馈值，判断其是否达到第一阈值；该第一阈值是小于电池电压设定值的某个电压值。

在不同的示例中，第一阈值的设定规则，比如是对不同的电池电压设定值都规定同一个合适的电压值作为第一阈值；也可以是将电池电压设定值按某个设定的百分比缩小得到的电压值作为第一阈值，不同电池电压设定值对应的百分比可以规定为相同或不相同，等等。可以由变频器外部的装置来设定第一阈值，令其随电池电压设定值一起发送给AVR；也可以由AVR自身基于预先内置的设定规则，在收到电池电压设定值后对第一阈值进行设定。

在充电初期，电池电压较低，即，AVR判断电池电压反馈值没有达到第一阈值之前，AVR向ACR发送指示该ACR提供最大充电电流的第一指令；

ACR根据收到的第一指令，输出所允许的最大充电电流，进行电池充电的控制；并且，该ACR接收实际检测的充电电流反馈值，判断其是否达到最大充电电流。

随着电池电压上升，当电池电压反馈值达到第一阈值时，AVR向ACR发送指示该ACR降低充电电流的第二指令；

ACR根据收到的第二指令，降低其输出的充电电流，继续执行电池充电的控制。

当AVR根据实际测得的电池电压反馈值，判断其达到电池电压设定值时，该AVR向ACR输出停止充电的第三指令，ACR据此停止输出充电电流，控制电池停止充电。

本实用新型所述充电器的控制方法，具有两个充电的阶段：从开始充电到电池电压反馈值达到第一阈值时的第一阶段中，控制电池以达到或接近（所允许的）最大充电电流进行充电；

在电池电压反馈值达到第一阈值到电池电压反馈值达到电池电压设定值的第二阶段中，控制电池以小于最大充电电流进行充电。在一些示例的第二阶段中，还可以是以小于最大充电电流且进一步逐渐减小的充电电流进行电池充电。

可以是将电池充满时的电压作为所述电池电压设定值，则根据上文描述，在电池电压反馈值达到设定值时控制充电停止。而在另一些不同的示例中，也可以是将大于第一阈值而小于充满时电池电压的第二阈值，作为电池电压设定值；可以将不同于第一阈值的另一个合适的电压值作为第二阈值，或者将充满时的电池电压按另一个百分比缩小得到的电压值作为第二阈值，使得AVR在判断电池电压反馈值达到第二阈值时，不再指示ACR以降低充电电流的方式进行电池充电控制，则能够在第二阶段之后进一步执行其他任意合适的一个或多个充电模式，比如恒压、恒流、浮充等等，直到电池充满。

如图2所示，以25kW充电器为例，从开始充电起约15分钟即可达到30%的充电率，再充电约30分钟可以达到80%充电率。本例中将充电率在0～70%的范围作为第一阶段，使ACR在AVR的指示下以输出接近最大充电电流60A进行电池充电控制；充电率超过70%后，ACR根据AVR的指示，使其输出的充电电流降低。

如图3所示，以50kW充电器为例，从开始充电起约10分钟即可达到30%的充电率，再充电约20分钟可以达到80%充电率。本例中将充电率在0～40%的范围作为第一阶段，使ACR在AVR的指示下以输出接近最大充电电流120A进行电池充电控制；充电率超过40%后，ACR根据AVR的指示，使其输出的充电电流急速降低。

充电器本体之外设置的外部控制器，与本实用新型所述的AVR分别具有停止充电的功能，其各自能够在另一方失灵或停止工作的情况下，执行停止充电的控制作用，防止电池过充电。

为了实现外部控制器对充电停止的辅助控制作用，本实用新型中将电池电压设定值和电池电压反馈值同时提供给AVR和外部控制器；假设电池电压反馈值达到设定值500V，若AVR正常工作，则根据本实用新型上述控制方法，AVR会指示ACR停止充电；若AVR失灵，外部控制器收到的电池电压反馈值有超过500V的可能，外部控制器例如以电池电压反馈值超过设定值的持续时间或以电池电压反馈值超过设定值的数值来设定规则，在规则满足时判断AVR失灵，即由外部控制器直接指示ACR执行停止充电的控制。因此，本实用新型所述充电器的控制方法，可以对电池起到双重保护，有效防止过充电，更加安全。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。