专利名称：斩波稳压充电机的制作方法
技术领域：
一种快速充电机，可作为铅酸蓄电池，镍隔、镍氢电池和锂离子电池等蓄 电池的充电设备，特别适合于汽车蓄电池，电动汽车的动力蓄电池和井下电力 机车的动力蓄电池的充电之用。
背景技术：
目前比较流行的充电设备有两种，即定流充电机和脉冲快速充电机。
1、 定流充电机。在充电过程中，充电电流是恒定不变的，有以下不足
a、 充电时间长。 一般在10小时以上。
b、 能耗大。在充电过程的后期，要出现过充电，必然要增加能耗。
c、 损坏蓄电池。过充电流都用来产生大量的气泡，使极板活性物质脱落而 造成蓄电池的使用寿命缩短。
2、 脉冲快速充电机。这种充电机在充电过程中还穿插有放电的过程，即 充电(正脉冲)——停充——放电(负脉冲)——停放——充电……，在充电 的每一个循环中，各个环节的技术参数均有严格的要求。所以，脉冲快速充电 机有以下不足
a、控制技术要求高。 B、结构复杂、成本高。
实用新型内容
本实用新型提供的是充电速度快，既不过充也不欠充，而且结构简单，工 作可靠，成本低的充电设备，即斩波调制稳压快速充电机。该机由变压器(1)、 整流器(2)、控制器(3)和机箱等部分构成，如图1所示。其特征在于控制
器(3)是一个斩波调制稳压器，其结构如图2所示，由基准电压源(5)、比较 电路(6)、触发电路(7)、调整元件(8)和采样电路(9)等构成。
在充电的初期，被充蓄电池(4)的端电压U。较低，调整元件(8)处于正 常的斩波状态， 一个波接着一个波地对蓄电池充电，充电机可以提供很大的充 电电流。这一过程可以缩短充电时间，即提高充电速度。随着充电过程的进行， 蓄电池容量的增加，其端电压U。不断上升，达到某一设定值时就要进行调整， 以铅酸蓄电池为例，当单格电压充到2.4V时，充电量达到70 80%，电解液中
开始冒出明显的气泡，这个电压称气泡点，到此就停止充电，显然欠充太多。 若按传统的定流充电法继续充电，则会冒出大量气泡，即过充，必将增加能耗， 更重要的是损坏蓄电池极板，缩短蓄电池使用寿命。本实用新型就是为了解决
"欠充"和"过充"问题而设计的充电设备。当采样电路(9)检测到蓄电池端 电压U。达到设定值时，与基准电压(5)比较后，比较电路(6)输出截止信号， 触发电路(7)不提供触发信号，调整元件(8)处于截止状态，停止充电。停 充后极化电压消除，端电压U。下降，降到设定电压以下时，通过一系列的控制， 调整元件(8)又开始导通充电。但是，经过瞬间的停充，已经斩掉了一个或几 个波。再次充电，端电压又要上升，达到设定值又要被停充，这样周而复始地 调节，使充电电压不再升高，充电电流越来越小，充足后电流趋近于0。根据被 充蓄电池的亏电程度，自动控制充电电流的大小，既不欠充，也不过充，充电 速度快，实现本实用新型的目的。
图l——斩波调制稳压充电机的总体方案示意图。其中U为输入电压，一 般为220V和380V，也可以是660V。 (1)是变压器，(2)是整流器，(3)是控 制器，即斩波调制稳压器，(4)是被充电的蓄电池。
图2——斩波调制稳压器的方框示意图。其中(5)是基准电压源，(6)是 比较电路，(7)是触发电路，(8)是调整元件，(9)是采样检测电路。
图3——采用三极管作为调整元件的电路原理图。其中BT是变压器，Q 是桥式整流器，Vi是作为调整元件的三极管，也可以采用IGBT管或场效应管， C是滤波电容，Id是触发电路，E是被充电的蓄电池。
图4~~采用可控硅作为调整元件的电路原理图。其中V2是作为调整元 件的可控硅，V5是提供基准电压的稳压二极管，^是触发限流电阻，Vs是极性 反接保护的二极管，二极管V3、 V5、 V6、三极管V4、 V7和电阻^、R2、 R3、 R4、 Rs构成一个输出端短路保护电路，蜂鸣器H和二极管V9构成极性反接报警
指示电路。
图5——可控硅共阴极连接桥式半控斩波整流稳压电路原理图。其中可控
硅Vkj和Vu既是整流元件又是斩波器的开关调整元件，两只可控硅为共阴极连
接。二极管Vw和Vi5构成的副整流半桥，作用是与主整流桥隔离后提供触发电源。
图6——可控硅共阳极连接桥式半控斩波整流稳压电路原理图。其中可控
硅V化和Vw既是整流元件又是斩波器的开关调整元件，两只可控硅为共阳极连
接。
具体实施方案
实施例l，如图4所示，变压器BT的一次绕阻l4接交流电源，电源电压U 一般为220V或380V，也可以是660V。 二次绕组L2的输出经桥式整流器Q整 流后，得到正弦波的准直流电源，可控硅V2及其触发电路根据充电情况进行斩
波调制后对蓄电池充电。该例充电的波形为准直流正弦波，其工作过程如下
1. 大电流充电正弦波的准直流电源经RJ艮流，通过三极管V4，再经稳压 二极管Vs稳压后，为可控硅V2提供触发电流。充电初期，蓄电池电压Uo较低， 与稳压二极管V5提供的基准电压进行比较，稳压二极管V5提供电压相对高，触
发电流经二极管V3进入可控硅触发极，可控硅V2导通，进行大电流充电。
2. 斩波调制稳压充电随着充电过程的进行，蓄电池容量的增加，其端电压 Uo不断上升，以铅酸蓄电池为例，充电量达到70 80%，单格电压充到2.4V时，
蓄电池电压Uo与稳压二极管V5提供的基准电压进行比较的结果发生了变化，由
于蓄电池电压Uo提高了，稳压二极管Vs提供的基准电压还是那么高，触发电路 不能提供触发电流，可控硅V2截止。经过瞬间的停充，极化电压消除，蓄电池 电压U()下降，降到设定电压以下时，触发电路又能提供触发电流，可控硅V2 又开始导通充电。但是，经过瞬间的停充，已经斩掉了一个或几个波。再次充 电，端电压又要上升，达到设定值又要被停充，这样周而复始地调节，充电电 压不再升高，充电电流越来越小，充足后电流趋近于O。根据被充蓄电池的亏电 程度，自动控制充电电流的大小，既不欠充，也不过充，充电速度快，实现本 实用新型的目的。
3. 极性反接保护充电机与蓄电池E正确连接时，蓄电池电压Uo经过R4
和Rs分压后为三极管V7提供正向偏压，三极管V7的导通又为三极管V4提供反
向偏压，使三极管V4导通，触发电流经RJ艮流，通过三极管V4，再经二极管
V3进到可控硅V2的触发极，保证充电机能正常工作，同时二极管V9截止，蜂
鸣器H不工作。
如果蓄电池极性接反，二极管Vs和V6都截止，三极管V7和V4也截止，切 断了可控硅V2的触发电流，可控硅V2截止，蓄电池和充电机得到保护，同时,
二极管V9导通，蜂鸣器H工作，即反接报警。
4. 短路保护当充电机输出端的正负极短路时，三极管V7没有正向偏压而
截止，三极管V4也得不到反向偏压而截止，切断了可控硅V2的触发电流，使可 控硅V2截止，实现了短路保护。
实施例2，如图3所示。变压器BT的二次绕组L2的输出经经整流器Q整 流，滤波电容C滤波后得到纯直流电源。控制电路K4根据被充蓄电池的情况， 为三极管Vi提供导通和截止的斩波调制信号，Vi工作在开关斩波状态，输出方 波电源对蓄电池充电。该例中也可采用IGBT管或场效应管来替代三极管Vp 作为斩波器的开关调整元件。
实施例3，如图5所示。可控硅Vh)和Vh既是整流元件，又是斩波器的开 关调整元件，两只可控硅在桥式半控整流电路中为共阴极连接。
实施例4，如图6所示。可控硅V^和Vw既是整流元件，又是斩波器的开 关调整元件，两只可控硅在桥式半控整流电路中为共阳极连接，控制电路K2根 据被充蓄电池的情况，为可控硅V^和V^提供导通和截止的斩波调制信号，充 电机工作在斩波调制状态，输出正弦波准直流电源对蓄电池充电。
权利要求1.斩波稳压充电机，由变压器(1)、整流器(2)、控制器(3)和机箱等构成，其特征在于控制器(3)是一个斩波调制稳压器。
2. 根据权利要求1所述的充电机，其特征在于在斩波调制稳压器(3)中，利用功率三极管Vi或IGBT管、场效应管作为调整元件。
3. 根据权利要求1所述的充电机，其特征在于在斩波调制稳压器(3)中，采用可控硅V2作为调整元件。
4. 根据权利要求3所述的斩波稳压器，其特征在于可控硅Vm、 Vu为共 阴极连接。
5. 根据权利要求3所述的斩波稳压器，其特征在于可控硅Vm、 Vw为共 阳极连接。
专利摘要一种快速充电机，由变压器(1)、整流器(2)、控制器(3)和机箱等部分构成，采用斩波调制稳压的充电法，根据被充蓄电池的亏电程度，自动控制充电电流的大小，方法科学，充电速度快，并有明显的去硫化作用。在充电过程中不冒大量气泡，不损伤蓄电池极板，蓄电池寿命长，还节省电能，减少环境污染；不过充，不欠充，充电性能好，成本低，工作可靠。可作为铅酸蓄电池，镍隔、镍氢电池和锂离子电池等蓄电池的充电设备，特别适合于汽车蓄电池、电动汽车的动力蓄电池和井下电力机车的动力蓄电池的充电之用。
文档编号H02J7/10GK201066799SQ20072012316
公开日2008年5月28日 申请日期2007年7月20日 优先权日2007年7月20日
发明者张晓英, 彬 王, 自 王 申请人:自 王