专利名称：一种智能充电机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于充电机电子技术领域，涉及一种智能充电机。
背景技术：
充电机是采用高频电源技术，运用先进的智能动态调整充电技术给蓄电池充电的设备。它采用恒流、恒压和小恒流智能三个阶段充电方式，具有充电效率高，操作简单，重量轻，体积小等特点。充电机适用于电动搬运车、电动升降车、电动托盘车、汽车、中小型发电机组上的启动蓄电池等设备。充电机从用途上来分可以大体分为叉车充电机、电动车充电机、智能充电机、浮充充电机和可调充电机。蓄电池有很多种，并且所需的充电电压不是单一的，但是目前单个智能充电机只具备一个充电电压，这就导致了单个智能充电机的适用范围不广，并不是十分的便利。且中国专利文献公开了申请号为200720073137. 5的智能充电机，包括主充电电路和充电控制电路组成，主充电电路包括滤波器电路、整流滤波电路、脉冲分压电路、半桥逆变电路、驱动控制电路、高频整流充电电路，充电控制电路包括电源电路、稳压电路、自循环电路、电流监测电路、电压检测电路、温度检测电路，其充电控制电路还包括控制显示电路和脉冲调制开关电源集成控制电路。该装置过程中的每个阶段都采用单片机控制，充电效率高，操作简便，但是也没有解决单个智能充电机只具备一个充电电压的问题，适用范围不广。
发明内容本实用新型针对现有的技术存在上述问题，提出了一种智能充电机，该智能充电机具有两个充电电压，可以根据蓄电池的实际需要来调整充电电压的大小，适用范围广并且电路较为简单。本实用新型通过下列技术方案来实现一种智能充电机，其特征在于，本智能充电机包括用于将市电转换为直流电的电源电路，所述的电源电路的输出端连接有用于将交流电转换为蓄电池所需的直流电并给蓄电池充电的充电电路，所述的电源电路输出端还连接有用于将直流电转换为交流电并控制输出交流电电压大小与控制电源电路输出端通断的电源控制电路，所述的电源控制电路连接有根据蓄电池所需充电电压大小选择两个充电电压里的一个发送充电电压信号的电压选择电路。操作人员可以根据蓄电池所需的充电电压大小，选择智能充电机两个充电电压里的其中一个，通过电压选择电路发送这个充电电压信号给电源控制电路。电源电路将市电转换为直流电并输出给电源控制电路，电源控制电路将直流电转换为交流电，并根据电压选择电路发送的充电电压信号改变输出交流电电压大小，充电电路接收经过电源控制电路处理后电源电路发送的交流电，充电电路将交流电电压转换为蓄电池所需的直流电压并输出给蓄电池充电。在上述的智能充电机中，所述的电压选择电路包括选择选择开关K1、电阻R1、电阻R2、三极管BG和滑动变阻器W，所述的选择开关Kl的输入端连接电源控制电路，选择开关Kl的输出端一连接电阻Rl，输出端二连接电阻R2，所述的电阻Rl和电阻R2分别连接三极管BG的集电极，所述的滑动变阻器W两端分别连接三极管BG的发射极和基极，所述三极管BG的基极还连接电源控制电路。通过选择开关Kl可以选择导通电阻Rl或者电阻R2，通过滑动变阻器W可调整三极管BG导通时的电阻，发送信号给电源控制电路，来改变本智能充电机输出的充电电压。在上述的智能充电机中，所述的电源控制电路连接有用于采样蓄电池充电时电压的电压采样电路，所述的电压采样电路包括选择开关K2、电阻R3和电阻R4，所述的选择开关K2的输入端连接电源控制电路，选择开关K2的输出端一连接电阻R3，输出端二连接电阻R4，所述的选择开关K2和选择开关Kl联动同时使电阻Rl和电阻R3导通或者电阻R2和电阻R4导通，所述的电阻R3和电阻R4连接有继电器，所述的电阻R3和电阻R4分别连接继电器的常开开关的一端，所述继电器的常开开关另一端用于连接蓄电池正极，所述继电器的线圈连接电源控制电路。选择开关K2和选择开关Kl联动同时使电阻Rl和电阻R3导通或者电阻R2和电阻R4导通，使电源控制电路接收到的采样电压和选择开关Kl发送的充电电压信号相对应。在上述的智能充电机中，所述的电源控制电路包括单片机控制单元、IGBT元器件QUIGBT元器件Q2和用于驱动和控制IGBT元器件Ql和IGBT元器件Q2的驱动单元，所述的单片机控制单元两路输出端分别连接驱动单元，所述的单片机控制单元连接继电器的线圈，所述的单片机控制单元和驱动单元分别连接选择开关K2，所述的单片机控制单元连接驱动单元的一路输出端还连接选择开关Kl，所述的驱动单元还分别连接IGBT元器件Ql和IGBT元器件Q2的栅极，所述的IGBT元器件Ql的源极连接IGBT元器件Q2的漏极，所述的IGBT元器件Ql的漏极和IGBT元器件Q2源极连接电源电路的输出端。IGBT是InsulatedGate Bipolar Transistor的英文简称，中文名称为绝缘栅双极型晶体管,是由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。单片机控制单元控制整个电路的通断，并发送控制信号给驱动单元，驱动单元发送方波脉冲来驱动IGBT元器件Ql和IGBT元器件Q2将电源电路发送的直流电转换为交流电，选择开关Kl选择导通电阻Rl或者电阻R2对驱动单元进行分压，改变驱动单元发送的方波脉冲的脉宽来改变IGBT元器件Ql和IGBT元器件Q2输出交流电的电压的大小。驱动单元在蓄电池电压充满时不驱动IGBT元器件Ql和IGBT元器件Q2工作。 在上述的智能充电机中，所述的电源电路包括EMC、用于改变市电电压大小的电源变换电路、全桥式整流电路和滤波电路一，所述的全桥式整流电路通过EMC连接市电，所述的全桥式整流电路连接滤波电路一，所述的滤波电路一连接IGBT元器件Ql的漏极和IGBT元器件Q2的源极，所述的电源变换电路连接全桥式整流电路，所述的电源变换电路还连接单片机控制单元和驱动单元。EMC是Electro Magnetic Compatibility的英文简称,具有使设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力，市电通过EMC避免干扰其他设备工作，并发送交流电通过全桥式整流电路和滤波电路一进行整流滤波，输出直流电给IGBT元器件Ql和IGBT元器件Q2作为工作电压。电源变换电路将市电的电压变换为两个较小的直流电压分别输送给单片机控制单元和驱动单元作为它们的工作电源。[0012]在上述的智能充电机中，所述的充电电路包括变压器、滤波电路二、高频整流电路和用于连接蓄电池负极的滤波电路三，所述的滤波电路二分别连接IGBT元器件Ql的源极和IGBT元器件Q2的漏极，所述的滤波电路二还分别连接变压器的初级和滤波电路一，所述的变压器的次级连接高频整流电路，所述的高频整流电路连接滤波电路三，所述继电器的常开开关连接电阻R3和电阻R4的一端还连接滤波电路三。滤波电路二接收IGBT元器件Ql和IGBT元器件Q2发送的交流电压进行滤波，发送给变压器的初级，经过变压器变压输出较小的交流电压，再经过高频整流电路进行整流，输出蓄电池所需的直流电压，最后经过滤波电路三滤波给蓄电池充电。在上述的智能充电机中，所述的驱动单元还连接有用于检测电路温度并在温度过大时使驱动单元不发送控制信号的温控器。温控器实时检测电路的温度，当温度过高时温控器发送信号给驱动单元，使驱动单元不发送控制信号。这样可以对本智能充电机进行过热保护。在上述的智能充电机中，所述的单片机控制单元还连接有电流互感器，所述的电流互感器设置在滤波电路二连接IGBT元器件Ql的源极和IGBT元器件Q2的漏极的连接线上。电流互感器对电路进行电流采样发送给单片机控制单元，当电路中的电流过大时，单片机控制单元控制继电器常开开关断开，保护电路。在上述的智能充电机中，所述的单片机控制单元还连接有用于显示充电实时电压和电流的数码管。单片机控制单元通过接收选择开关K2发送的采样电压和电流互感器发送的电流，通过数码管进行显示。与现有技术相比，本智能充电机具有以下优点I、本实用新型具有两个充电电压，可以根据蓄电池所需充电电压大小，人为的改变智能充电机输出的充电电压大小，适用范围广。2、本实用新型增加了电压选择电路，通过电压选择电路可以选择两个充电电压里的其中一个，操作方便，实用性强。
图I是本实用新型的结构示意图。图中，I、单片机控制单元；2、驱动单元；3、EMC ;4、电源变换电路；5、全桥式整流电路；6、滤波电路一 ；7、滤波电路_. ;8、滤波电路二 ；9、变压器；10、闻频整流电路；11、温控器；12、数码管；Km、继电器；P、电流互感器。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。如图I所示，本智能充电机，本智能充电机包括用于将市电转换为直流电的电源电路，电源电路的输出端连接有用于将交流电转换为蓄电池所需的直流电并给蓄电池充电的充电电路，电源电路输出端还连接有用于将直流电转换为交流电并控制输出交流电电压大小与控制电源电路输出端通断的电源控制电路，电源控制电路连接有根据蓄电池所需充电电压大小选择两个充电电压里的一个发送充电电压信号的电压选择电路。电压选择电路包括选择选择开关K1、电阻R1、电阻R2、三极管BG、滑动变阻器W，电阻Rl的阻值是电阻R2的两倍，选择开关Kl的输入端连接电源控制电路，选择开关Kl的输出端一连接电阻R1，输出端二连接电阻R2，电阻Rl和电阻R2分别连接三极管BG的集电极，滑动变阻器W两端分别连接三极管BG的发射极和基极，三极管BG的基极还连接电源控制电路。电源控制电路连接有用于采样蓄电池充电时电压的电压采样电路，电压采样电路包括选择开关K2、电阻R3和电阻R4，电阻R3是电阻R4的两倍，选择开关K2的输入端连接电源控制电路，选择开关K2的输出端一连接电阻R3，输出端二连接电阻R4，选择开关K2和选择开关Kl联动同时使电阻Rl和电阻R3导通或者电阻R2和电阻R4导通，所述的电阻R3和电阻R4连接有继电器Km，电阻R3和电阻R4分别连接继电器Km的常开开关的一端，继电器Km的常开开关另一端用于连接蓄电池正极，继电器Km的线圈连接电源控制电路。上述的电源控制电路包括单片机控制单元I、IGBT元器件Ql、IGBT元器件Q2和用于驱动和控制IGBT元器件Ql和IGBT元器件Q2的驱动单元2，单片机控制单元I两路输出端分别连接驱动单元2，单片机控制单元I连接继电器Km的线圈，单片机控制单元I和驱动单元2分别连接选择开关K2，驱动单元2还连接有用于检测电路温度并在温度过大时使驱动单元2不发送控制信号的温控器11，单片机控制单元I连接驱动单元2的一路输出端还连接选择开关K1，驱动单元2还分别连接IGBT元器件Ql和IGBT元器件Q2的栅极，IGBT元器件Ql的源极连接IGBT元器件Q2的漏极，IGBT元器件Ql的漏极和IGBT元器件Q2源极连接电源电路的输出端，单片机控制单元I还连接有电流互感器P和有用于显示蓄电池电压与充电电流的数码管12，电流互感器P设置在滤波电路二 7连接IGBT元器件Ql的源极和IGBT元器件Q2的漏极的连接线上。电源电路包括EMC3、用于改变市电电压大小的电源变换电路4、全桥式整流电路5和滤波电路一 6，全桥式整流电路5通过EMC3连接市电，全桥式整流电路5连接滤波电路一 6，滤波电路一 6连接IGBT元器件Ql的漏极和IGBT元器件Q2的源极，电源变换电路4连接全桥式整流电路5，电源变换电路4还连接单片机控制单元I和驱动单元2。充电电路包括变压器9、滤波电路二 7、高频整流电路10、和用于连接蓄电池负极的滤波电路三8，滤波电路二 7分别连接IGBT元器件Ql的源极和IGBT元器件Q2的漏极，滤波电路二 7还分别连接变压器9的初级和滤波电路一 6，变压器9的次级连接高频整流电路10，高频整流电路10连接滤波电路三8，继电器Km的常开开关连接电阻R3和电阻R4的一端还连接滤波电路三8。本智能充电机具有两个充电电压分别为12V和24V，操作人员可以根据蓄电池所需的充电电压大小，通过选择开关Kl选择导通电阻Rl或者电阻R2，电阻Rl的阻值是电阻R2阻值的两倍，通过分压的原理控制智能充电机输出的充电电压。当选择导通Rl时，可以使智能充电机输出12V的充电电压，当选择导通电阻R2时，使智能充电机输出24V的充电电压。当智能充电机接入交流电压220V的市电后，单片机控制单元I控制继电器Km的常开开关闭合导通。未接蓄电池或蓄电池的极性接反，单片机控制单元I输出控制信号给数码管12控制数码管12都显示数字8，本智能充电机不能工作，只有正确接入蓄电池的极性单片机控制单元I才会正常工作，此时单片机控制单元I控制数码管12的数字从8转变0，本智能充电机开始正常工作。当蓄电池需要12V的充电电压时，操作人员使选择开关Kl选择导通电阻R1，同时与选择开关Kl联动的选择开关K2选择导通电阻R3，电阻R3的阻值是电阻R4阻值的两倍，导通电阻R3使输入单片机控制单元I的采样电压与当前12V的充电电压相对应。市电220V交流电电压通过全桥式整流电路5进行整流和滤波电路一 6进行滤波，转换为300V的直流电压。滤波电路一 6将300V的直流电压输出作为IGBT元器件Ql和IGBT元器件Q2的工作电压，同时驱动单元2接收单片机控制单元I发送的控制信号，并发送方波脉冲来驱动IGBT元器件Ql和IGBT元器件Q2将300V的直流电转换为交流电。由于选择开关Kl选择导通电阻R1，对单片机控制单元I输出给驱动单元2的控制电压进行分压，使输入驱动单元2的控制电压改变，同时滑动变阻器W可调整充电电流大小，来改变三极管BG导通时的阻值，使输入驱动单元2的控制电压改变。输入驱动单元2的控制电压改变使驱动单元2输出的方波脉冲带宽改变，从而IGBT元器件Ql和IGBT元器件Q2输出的交流电电压的大小改变，滤波电路二 7接收IGBT元器件Ql和IGBT元器件Q2发送的交流电并进行滤波后发送给变压器9，变压器9将输入交流电的电压变小后发送给高频整流电路10进行整流。经过整流后交流电转变为直流电，并且直流电电压为12V，直流电经过滤波电路三8进行滤波后，作为蓄电池的充电电压。电阻R3采样电路的电压发送给单片机控制单元I，通过单片机控制单元I上的按键操作可以实现对充电电压实时显示，并且驱动单元2接收电阻R3采样电路的电压和单片机控制单元I实时发送给驱动单元2的固定电压进行比较，当电路的电压大于固定电压时，驱动单元2不工作，表示蓄电池的电已被充满。电流互感器P采样电路工作时的电流，发送给单片机控制单元1，通过单片机控制单元I上的按键操作可以实现对充电电流实时显示，当电路中的电流过大时，单片机控制单元I控制继电器Km的常开开关断开，使蓄电池得不到电。温控器11实时检测驱动单元2的工作温度，当温度过高时，温控器11发送信号给驱动单元2,使驱动单元2不发送控制信号,对本智能充电机进行过热保护。当蓄电池需要24V的充电电压时，只需使选择开关Kl导通电阻R2，同时选择开关K2导通电阻R4。电阻Rl阻值是电阻R2阻值的两倍，当导通电阻R2后，驱动单元2分到的电压是导通电阻Rl时分到电压的两倍，因此，驱动IGBT元器件Ql和IGBT元器件Q2的方波脉宽也是原来的两倍。最后经过变压器9变压、高频整流电路10整流和滤波电路三8滤波后，输出给蓄电池的充电电压为24V。同时电阻R4采样电路的电压发送给单片机控制单元1，单片机控制单元I输出的固定电压改变为原来的两倍，驱动单元2接收电阻R4采样电路的电压和单片机控制单元I实时发送给驱动单元2的两倍固定电压进行比较，当电路的电压大于固定电压时，驱动单元2不工作，表示蓄电池的电已被充满。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。尽管本文较多地使用了单片机控制单元I、驱动单元2、EMC3、电源变换电路4、全桥式整流电路5、滤波电路一 6、滤波电路二 7、滤波电路三8、变压器9、高频整流电路10、温控器11、数码管12、继电器Km、电流互感器P等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
权利要求1.一种智能充电机，其特征在于，本智能充电机包括用于将市电转换为直流电的电源电路，所述的电源电路的输出端连接有用于将交流电转换为蓄电池所需的直流电并给蓄电池充电的充电电路，所述的电源电路输出端还连接有用于将直流电转换为交流电并控制输出交流电电压大小与控制电源电路输出端通断的电源控制电路，所述的电源控制电路连接有根据蓄电池所需充电电压大小选择两个充电电压里的一个发送充电电压信号的电压选择电路。
2.根据权利要求I所述的智能充电机，其特征在于，所述的电压选择电路包括选择选择开关K1、电阻R1、电阻R2、三极管BG和滑动变阻器W，所述的选择开关Kl的输入端连接电源控制电路，选择开关Kl的输出端一连接电阻R1，输出端二连接电阻R2，所述的电阻Rl和电阻R2分别连接三极管BG的集电极，所述的滑动变阻器W两端分别连接三极管BG的发射极和基极，所述三极管BG的基极还连接电源控制电路。
3.根据权利要求2所述的智能充电机，其特征在于，所述的电源控制电路连接有用于采样蓄电池充电时电压的电压采样电路，所述的电压采样电路包括选择开关K2、电阻R3和电阻R4，所述的选择开关K2的输入端连接电源控制电路，选择开关K2的输出端一连接电阻R3，输出端二连接电阻R4，所述的选择开关K2和选择开关Kl联动同时使电阻Rl和电阻R3导通或者电阻R2和电阻R4导通，所述的电阻R3和电阻R4连接有继电器(Km)，所述的电阻R3和电阻R4分别连接继电器(Km)的常开开关的一端，所述继电器(Km)的常开开关另一端用于连接蓄电池正极，所述继电器(Km)的线圈连接电源控制电路。
4.根据权利要求3所述的智能充电机，其特征在于，所述的电源控制电路包括单片机控制单元(I)、IGBT元器件Ql、IGBT元器件Q2和用于驱动和控制IGBT元器件Ql和IGBT元器件Q2的驱动单元(2)，所述的单片机控制单元(I)两路输出端分别连接驱动单元(2)，所述的单片机控制单元(I)连接继电器(Km)的线圈，所述的单片机控制单元(I)和驱动单元(2)分别连接选择开关K2，所述的单片机控制单元(I)连接驱动单元(2)的一路输出端还连接选择开关Kl，所述的驱动单元(2)还分别连接IGBT元器件Ql和IGBT元器件Q2的栅极，所述的IGBT元器件Ql的源极连接IGBT元器件Q2的漏极，所述的IGBT元器件Ql的漏极和IGBT元器件Q2源极连接电源电路的输出端。
5.根据权利要求2或3或4所述的智能充电机，其特征在于，所述的电源电路包括EMC(3)、用于改变市电电压大小的电源变换电路(4)、全桥式整流电路(5)和滤波电路一(6)，所述的全桥式整流电路(5)通过EMC (3)连接市电，所述的全桥式整流电路(5)连接滤波电路一(6)，所述的滤波电路一(6)连接IGBT元器件Ql的漏极和IGBT元器件Q2的源极，所述的电源变换电路(4 )连接全桥式整流电路(5 )，所述的电源变换电路(4 )还连接单片机控制单元(I)和驱动单元(2)。
6.根据权利要求5所述的智能充电机，其特征在于，所述的充电电路包括变压器(9)、滤波电路二(7)、高频整流电路(10)和用于连接蓄电池负极的滤波电路三(8)，所述的滤波电路二(7)分别连接IGBT元器件Ql的源极和IGBT元器件Q2的漏极，所述的滤波电路二(7)还分别连接变压器(9)的初级和滤波电路一(6)，所述的变压器(9)的次级连接高频整流电路(10)，所述的高频整流电路(10)连接滤波电路三(8)，所述继电器(Km)的常开开关连接电阻R3和电阻R4的一端还连接滤波电路三(8)。
7.根据权利要求6所述的智能充电机，其特征在于，所述的驱动单元(2)还连接有用于检测电路温度并在温度过大时使驱动单元(2)不发送控制信号的温控器(11)。
8.根据权利要求7所述的智能充电机，其特征在于，所述的单片机控制单元(I)还连接有电流互感器(P)，所述的电流互感器(P)设置在滤波电路二(7)连接IGBT元器件Ql的源极和IGBT元器件Q2的漏极的连接线上。
9.根据权利要求8所述的智能充电机，其特征在于，所述的单片机控制单元(I)还连接有用于显示充电实时电压和电流的数码管(12)。
专利摘要本实用新型提供了一种智能充电机，属于充电机电子技术领域。它解决了现有技术中单个智能充电机只具备一个充电电压适用范围不广的问题。本智能充电机包括用于将市电转换为直流电的电源电路，电源电路的输出端连接有用于将交流电转换为蓄电池所需的直流电并给蓄电池充电的充电电路，电源电路输出端还连接有用于将直流电转换为交流电并控制输出交流电电压大小与控制电源电路输出端通断的电源控制电路，电源控制电路连接有根据蓄电池所需充电电压大小选择两个充电电压里的一个发送充电电压信号的电压选择电路。本装置具有两个充电电压，可以根据蓄电池的实际需要来调整充电电压的大小，适用范围广并且电路较为简单。
文档编号H02J7/04GK202817867SQ201220524380
公开日2013年3月20日 申请日期2012年10月11日 优先权日2012年10月11日
发明者程文斌 申请人:浙江颐顿机电有限公司