专利名称：电动车用大功率恒流充放电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电动车供电技术，特别提供了一种电动车用大功率恒流充放电装置。
电动车用蓄电池为大容量NiMH电池，电动车行车实验时为确定一次充电续驶里程，每次实验时要将电池按规定的放电制(10h放电率)放电直至规定的终止电压，然后按照规定的充电制(10h充电率)和充电时间充电直至额定电池容量，这样每次试验的结果才有可比性，因此需要研制一种大功率的恒流冲放电设备。
本实用新型的目的在于提供一种电动车用大功率恒流充放电装置，其体积小、重量轻、功率大、使用方便、工作稳定。
本实用新型提供了一种电动车用大功率恒流充放电装置，由恒流充电装置电路、恒流放电装置主电路和恒流放电装置控制电路组成，其中所述装置采用脉宽调制型开关电源集成控制器TL494作为控制核心，其内部为一个误差放大器构成电流调节器，利用其死区时间控制控功能来调节脉冲的宽度，达到电压调节的目的；其输出脉冲直接加到逆变器功率器件的驱动电路上，构成恒流放电控制电路；其输出脉冲经低通滤波器滤波后，加到整流电路的控制端，构成恒流充电控制电路。
具体电路为恒流充电电路前面为交流220V联接可控硅整流模块，其输出经低频滤波与镍氢电池联接，整流模块输入端与控制电路联接，在输出端上跨接霍尔电压互感器并串联霍尔电流互感器。
恒流充电控制电路由开关电源集成控制器TL494及辅助电路构成，霍尔电流互感器的输出电流信号经运算放大器LM324放大后加到TL494误差放大器A1的同相端相接，形成电流反馈信号，TL494的输出经低通滤波器滤波后的再输出的直流信号加到集成移相调控晶闸管整流模块的控制端(如
图1所示)，霍尔电压互感器输出经放大器LM339联接晶体三极管，输出端与整流模块控制端相接。
恒流放电电路其电路结构由功率晶体管及相应的控制电路构成脉宽调制型逆变器，镍氢电池联接变压器原端，变压器付端输出串接功率晶体管V1与电阻负载并接，变压器输入端并接霍尔电压互感器，输出端串接霍尔电流互感器，互感器输出与控制电路相接，控制电路输出端与功率晶体管控制端相接，在功率晶体管V1两端和电阻负载两端分别加有保护电路(如图2所示)。
恒流放电控制电路控制电路与充电电路相类似，不同的是TL494的输出端直接加到功率晶体管集成驱动电路M57962上，由M57962驱动工作。
本实用新型的优点电路结构体积小、重量轻、功率大、使用方便、工作稳定的优点。可以达到的性能指标为充电电压0～300V；充放电电流0～50A。
本实用新型详细结构由以下实施例及附图给出。
图1为恒流充电装置电路图图2为恒流放电装置主电路图图3为恒流放电装置PWM控制电路主电路结构及工作原理(如图1所示)220V交流电经集成移相调控晶闸管整流模块变成脉动直流电，经大容量电解电容C滤波后变成平滑的直流电，通过保护二极管D加到待充电的镍氢电池两端。霍尔电压互感器和霍尔电路互感器分别检测充电回路的电压和电流信号，其输出作为控制电路的反馈信号。
恒流控制电路由开关电源集成控制器TL494及辅助电路构成。
霍尔电流互感器的输出信号经运算放大器LM324放大后加到TL494误差放大器A1的同相端1脚，形成电流反馈信号，TL494的14脚输出的5V基准电压经R8、POT3分压后，经电阻R4加到2脚(即误差放大器A1的反相端)，以提供比较的参考电压。2脚、3脚之间的电阻R5和电容C2构成比例-积分(PI)调节器。5脚、6脚接定时元件(电容C3和电阻R6)，以构成固定的控制电路振荡频率(f=1.1/Rt*Ct)。其13脚接地，形成单端输出。通过调节电位器POT4，调节TL494的4脚端电压，利用其死区时间控制控功能来调节控制电路信号的脉冲宽度，从而调节其输出平均电压。电阻R10和电容C4构成低通滤波器，其输出的控制电路脉冲平均电压加到集成移相调控晶闸管模块的控制端。
运放LM339构成终止电压检测电路。霍尔电压互感器的输出信号经电位器POT6分压后加到运放的同相端5脚，其反相端4脚接设定比较电压，运放的输出端2脚输出信号经三极管T放大后控制集成移相调控晶闸管模块的输入。充电终止时，比较器翻转，模块的输入信号为零，停止充电。
图2恒流放电装置主电路待放电电池经过电抗器、电容C滤波后加到由功率晶体管及相应的控制电路构成的脉宽调制型逆变器上。功率晶体管V1选用SIEMENS的BSM75GB170DN2，其额定电流为75A。Rs、Cs、Ds为浪涌电压吸收电路，抑制IGBT和续流二极管D上的开关浪涌电压。Rs、Cs为无感电阻和无感电容，Ds为快恢复型二极管。D为续流二极管，在功率器件截止过程中，负载的自感电动势使续流二极管正向导通，给负载电流提供一个续流回路，同时将功率晶体管端电压钳位于电源电压Us。电抗器可以稳定镍氢电池放电电流，反过来，可以抑制逆变器的高频脉冲反馈到电池两端，起高频滤波的作用。提供负载短路保护。霍尔电流互感器为控制电路提供电流信号。霍尔电流互感器检测电流信号，由控制电路调整脉冲宽度，实现恒流放电。霍尔电压互感器检测电池端电压，控制放电终止电压。
图3恒流放电装置PWM控制电路控制原理跟充电电路相类似，不同的是TL494的输出端⑨脚经过限流电阻R16直接加到功率晶体管集成驱动电路M57962L上，由M57962L驱动功率晶体管工作。当放电电压达到设定的终止电压时，比较器LM358翻转，其输出通过三极管T控制M57962L停止工作，放电过程结束。
权利要求1.一种电动车用大功率恒流充放电装置，其特征在于该装置由恒流充电装置电路、恒流放电装置主电路和恒流放电装置控制电路组成，其中所述装置采用脉宽调制型开关电源集成控制器TL494作为控制核心，其内部为一个误差放大器构成电流调节器，利用其死区时间控制控功能来调节脉冲的宽度，达到电压调节的目的；其输出脉冲直接加到逆变器功率器件的驱动电路上，构成恒流放电控制电路；其输出脉冲经低通滤波器滤波后，加到整流电路的控制端，构成恒流充电控制电路。
2.按照权利要求1所述充放电装置，其特征在于恒流充电电路，前面为交流220V联接可控硅整流模块，其输出经低频滤波与镍氢电池联接，整流模块输入端与控制电路联接，在输出端上跨接霍尔电压互感器并串联霍尔电流互感器。
3.按照权利要求1所述充放电装置，其特征在于恒流充电控制电路，由开关电源集成控制器TL494及辅助电路构成，霍尔电流互感器的输出电流信号经运算放大器LM324放大后加到TL494误差放大器A1的同相端相接，形成电流反馈信号，TL494的输出经低通滤波器滤波后的再输出的直流信号加到集成移相调控晶闸管整流模块的控制端霍尔电压互感器输出经放大器LM339联接晶体三极管，输出端与整流模块控制端相接。
4．按照权利要求1所述充放电装置，其特征在于恒流放电电路，其电路结构由功率晶体管及相应的控制电路构成脉宽调制型逆变器，镍氢电池联接变压器原端，变压器付端输出串接功率晶体管V1与电阻负载并接，变压器输入端并接霍尔电压互感器，输出端串接霍尔电流互感器，互感器输出与控制电路相接，控制电路输出端与功率晶体管控制端相接，在功率晶体管V1两端和电阻负载两端分别加有保护电路。
5．按照权利要求1所述充放电装置，其特征在于恒流放电控制电路，控制电路与充电电路相类似，不同的是TL494的输出端直接加到功率晶体管集成驱动电路M57962上，由M57962驱动工作。
专利摘要一种电动车用大功率恒流充放电装置,由恒流充电装置电路、恒流放电装置主电路和恒流放电装置PWM控制电路组成。采用脉宽调制型开关电源集成控制器(TL494)作为控制核心,利用其内部的一个误差放大器构成电流调节器,利用其死区时间控制控功能来调节脉冲的宽度,达到电压调节的目的。其输出脉冲经低通滤波器滤波后,加到整流电路的控制端,构成恒流充电控制电路。本装置体积小、重量轻、功率大、使用方便、工作稳定。
文档编号H02J7/10GK2464001SQ0025352
公开日2001年12月5日 申请日期2000年12月21日 优先权日2000年12月21日
发明者刘炳东, 李兴华, 姜志民 申请人:中国科学院金属研究所