一种隔离充电设备的制作方法

本发明属于充电器技术领域，具体的是一种隔离充电设备。

背景技术：

伴随着节能减排，绿色环保的大趋势下。在仓储，物流及货运中使用的柴油型叉车逐步被纯电动叉车替换。加之梯次电池的阶梯回收及利用日益成熟，纯电动叉车的盈利点和增长点都迎来了新的一轮爆发。

长期以来，电动叉车的充电系统以工频为主。其原理是通过工频变压器降压后整流。其设备体积大，重量大，成本高，不易维护。且输出电流谐波含量较高，对电池寿命有较大影响。

一般性的在充电设备中通常包括用于对充电设备保护的机壳用以散热的机壳，对电池进行充电的充电电路以及用于控制充电电路的控制电路。

由于传统上，在充电设备存在如下的缺点：

1.最致命的缺点是输出电流的各种频率的谐波分量多、以及输出电压的不稳定，输入电流的不稳定等效果，这方面将会到导致电池在充电的时候充电电流、充电电压不稳定的效果，从而损害电池、降低电池寿命，甚至会导致电池出现损害，从而引起安全问题；

2.在机壳的散热部分中风扇中的灰尘难以进行清理，导致积累在风扇上的灰尘影响散热效率，这会导致充电设备散热能力不足，从而引起充电设备的损坏的相关问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种设备体积小、输出电流质量好以及散热效果佳的隔离充电设备。

一种隔离充电设备，适用于动力电池，包括：机壳、配置在所述机壳侧边的散热单元、配置在机壳内部的变压电路以及与所述变压电路相连的驱动电路，其中，

所述散热单元包括：

风扇，所述风扇设置在所述机壳的侧边，所述风扇为一正反转风扇；

过滤网，所述过滤网配置在所述风扇与所述机壳之间，所述过滤网为一尼龙过滤网，所述过滤网用于过滤从所述机壳外部流入所述机壳内部的空气；

于所述变压电路内设置一直流-直流电路，所述直流-直流电路包括第一变压器，于所述变压器的原边设置吸收电路；

所述驱动电路分别与所述风扇和所述变压电路相连，用于控制所述风扇的正反转以及用于控制所述变压电路。

进一步的，根据本发明的技术方案提供的一种优选的实施例中，所述变压电路包括：

第一滤波电路，与外部电网相连，用于过滤所述外部电网输入电压中的杂波；

功率矫正电路，连接所述第一滤波电路，用于调整整个所述变压电路的功率因素，于所述功率矫正电路内设置一第二变压电路，所述第二变压电路用于将所述电网中的交流电转换成直流电并输出第一直流电；

所述功率矫正电路还连接到所述直流-直流电路，所述直流-直流电路用于改变所述第一直流电的电压并输出第二直流电；

第二滤波电路，连接所述直流-直流电路，用于对所述第二直流电进行滤波并输出第三直流电。

进一步的，根据本发明的技术方案提供的一种优选的实施例中，所述驱动电路包括：

第一电源电路，分别连接所述功率矫正电路与所述风扇，用于对所述驱动电路提供电能并对所述风扇供电；

第一采样电路，分别连接所述第一电源电路与所述功率矫正电路，用于对所述功率矫正电路输出进行采样并输出第一采样结果；

第一控制电路，分别与所述第一电源电路与所述第一采样电路相连，用于对根据所述第一采样结果控制所述功率矫正电路运行状态；

第二控制电路，分别连接所述第一控制电路与所述直流-直流电路，用于控制驱动所述直流-直流电路与所述第一控制电路进行串行通信；

第二电源电路，分别连接所述第一电源电路、所述输出滤波电路和所述第二控制电路，用于向所述第二控制电路供电；

按键显示电路，连接所述第二控制电路，用于显示所述第二电源电路信息；

接口电路，连接所述第二控制电路，用于在所述第二控制电路上提供拓展接口，外部调试机器根据所述拓展接口连接到所述驱动电路。

进一步的，根据本发明的技术方案提供的一种优选的实施例中，所述功率矫正电路为一维也纳变换电路。

进一步的，根据本发明的技术方案提供的一种优选的实施例中，所述接口电路为一控制器局域网路电路。

进一步的，根据本发明的技术方案提供的一种优选的实施例中，所述第一控制电路和所述第二控制电路的控制芯片为数字信号处理芯片。

进一步的，根据本发明的技术方案提供的一种优选的实施例中，所述直流-直流电路采用三点平移相半桥电路。

本发明的有益效果如下：

1.采用的电风扇能够进行正反转，从而有效的降低了积累在风扇上的灰尘的清理难度，同时能够保证充电设备的散热效率；

2.有效的保证输出电流的质量，从而提高电池的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的一种隔离充电设备的实施例的原理框图；

图2为本发明的一种隔离充电设备中的驱动电路和变压电路1的电路模块组成图；

图3为本发明的驱动电路中的风扇31控制电路2；

图4为本发明的驱动电路中的第一控制电路；

图5为本发明的变压电路1中的直流-直流电路以及第二滤波电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

一种隔离充电设备，其原理框图如图1所示，适用于动力电池，包括：机壳、配置在机壳侧边的散热单元3、配置在机壳内部的变压电路1以及与变压电路1相连的驱动电路，变压电路1、控制电路2、散热单元3的具体连接方式如图1所示，其特征在于，

散热单元3包括：

风扇31，风扇31设置在机壳的侧边，风扇31为一正反转风扇31；

过滤网32，过滤网32配置在风扇31与机壳之间，过滤网32为一尼龙过滤网32，过滤网32用于过滤从机壳外部流入机壳内部的空气；

于变压电路1内设置一直流-直流电路(dcdc电路)，直流-直流电路包括第一变压器，于变压器的原边设置吸收电路；

驱动电路分别与风扇31和变压电路1相连，用于控制风扇31的正反转以及用于控制变压电路1。

具体的，在本发明上述较佳的实施例中，风扇31能够随着风扇31驱动电路输出的控制信号进行正反转，该功能能够产生如下效果，如当风扇31按照顺时针旋转的时候使得内部热量通过散热过滤网32散热出去。此时，如果风扇31在长时间按照顺时针进行旋转的时候，这样子会使得风扇31在长时间积灰，使得灰尘在扇叶中过重从而影响散热效率，此时就可以通过风扇31进行逆时针旋转(即反转)使得灰尘散发出去。

图2为本发明的一种隔离充电设备中的驱动电路和变压电路1的电路模块组成图，阐明了各个模块对本发明的作用，同时由于涉及的电路名称较长，在本说明书中采用代号对图3～图5进行进一步说明，具体地如下：图3涉及到的电路采用m1-8表示；图4涉及到的电路采用m1-9表示；图5涉及到的电路采用m2-1表示。

具体的，在本发明上述较佳的实施例中，如m2-1电路中所示的电路，在变压电路1中的直流-直流电路内的第一变压器的原边，其中，变压器原边指的是变压器的输入端的一边。在原边上设置了一吸收电路，该电路的具体功能如下，由于变压器的副边即该变压器的输出一遍在变压器原边电压瞬时切断的时候，此时电压器的副边内部还存在大量电能，这时由于互感效应，使得原边产生高的尖峰电压。此时在变压器原边增加吸收电路，吸收尖峰电压。该吸收电路具体的为，如电路m2-1所示，在变压器t1的原边防止由c115、r131和r132组成的电阻电容吸收电路，同时配合钳位二极管d103和d101形成电容电感二极管吸收电路，在吸收尖峰电压的同时反馈至变压电路1的母线。

优选的，在本发明的技术方案提供的一个实施例中，变压电路1包括：

第一滤波电路，与外部电网相连，用于过滤外部电网输入电压中的杂波；

功率矫正电路(pfc电路)，连接第一滤波电路，用于调整整个变压电路1的功率因素，于功率矫正电路内设置一第二变压电路1，第二变压电路1用于将电网中的交流电转换成直流电并输出第一直流电；

功率矫正电路还连接到直流-直流电路，直流-直流电路用于改变第一直流电的电压并输出第二直流电；

第二滤波电路，连接直流-直流电路，用于对第二直流电进行滤波并输出第三直流电。

优选的，在本发明的技术方案提供的一个实施例中，驱动电路包括：

第一电源电路，分别连接功率矫正电路与风扇31，用于对驱动电路提供电能并对风扇31供电；

第一采样电路，分别连接第一电源电路与功率矫正电路，用于对功率矫正电路输出进行采样并输出第一采样结果；

第一控制电路，分别与第一电源电路与第一采样电路相连，用于对根据第一采样结果控制功率矫正电路运行状态；

第二控制电路，分别连接第一控制电路与直流-直流电路，用于控制驱动直流-直流电路与第一控制电路进行串行通信；

第二电源电路，分别连接第一电源电路、输出滤波电路和第二控制电路，用于向第二控制电路供电；

按键显示电路，连接第二控制电路，用于显示第二电源电路信息；

接口电路，连接第二控制电路，用于在第二控制电路上提供拓展接口，外部调试机器根据拓展接口连接到驱动电路。

具体的，在本发明上述较佳的实施例中，第一控制电路和第二控制电路采用dsp(digitalsignalprocesser，数字信号处理器)芯片作为控制芯片。

具体的，在本技术方案中上述优选的实施例中，第一滤波电路通过采用emc滤波器，该滤波器能够满足在输入的过程中的emi(electromagneticinterference，抗电磁干扰)以及ems(electromagneticsusceptibility，电磁屏蔽)标准要求。由于本隔离充电设备为一高频充电设备，高频充电设备在使用的过程中会使得本设备在充电的过程中对于输出端产生频率成分复杂的多次谐波，该谐波会对电网的稳定性造成巨大的干扰，添加emc滤波器之后，能够减少谐波对电网的冲击，从而使得该设备在使用的过程中对于电网的影响降到最忌。

具体的，在本技术方案上述较佳的实施例中，pfc器通过交流-直流转换、品质因素转换使得在使用的时候的功率应用因素提升到最大，能够在最大程度上降低无用功功率在整个视在功率中的影响。

具体的，在本技术方案上述优选的实施例中，三相平移半桥电路实现高频、高效的直流-直流电压变换。在直流-直流变换中从高压直流到低压直流变换采用用开关管控制的buck电路；从低直流电压升压至高直流电压采用boost电路。两者电路均采用pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)控制方式进行控制。

具体的，在本发明上述较佳的实施例中，下面将详细介绍本发明的技术方案中电路的具体原理图。

相应地，在上述较佳的实施例中，变压电路1中的第一滤波电路为电路m1-1、功率矫正电路则在电路m1-2、直流-直流电路和第二滤波电路在电路m2-1中示出；驱动电路中，第一电源电路由电路m1-4、m1-5和m1-8组成，第一采样电路则由电路m1-6、m1-7和m1-11组成，第一控制电路则是电路m1-9，第二控制电路则是电路m2-5，第二电源电路则是m2-3，按键显示电路则是电路m3-1，接口电路则是m2-6。

优选的，在本发明的技术方案提供的一个实施例中，功率矫正电路为一维也纳变换电路。

优选的，在本发明的技术方案提供的一个实施例中，接口电路为一控制器局域网路电路。

优选的，在本发明的技术方案提供的一个实施例中，第一控制电路和第二控制电路的控制芯片为数字信号处理芯片。

优选的，在本发明的技术方案提供的一个实施例中，直流-直流电路采用三点平移相半桥电路。

下方将详细说明电路的具体作用。

电网电能通过在电路m1-1的第一滤波电路进行初步滤波，然后进行初步滤波后的电流通过电路m1-2进行维亚纳变换对输入功率进行校正并对其进行交直变换，电能随后通过包含在电路m2-1内的直流-直流变换电路和第二滤波电路进行输出。

电路m1-4则是第一电源电路，该电路的输入电源通过电路m1-2的输出进行供电，电路m1-4通过驱动电源m1-5电路和电路m1-3对电路m1-2进行软启动操作。并且对风扇31控制电路2m1-8进行供电。

在电路m1-9示出的第一控制电路则是对功率矫正电路m1-2进行控制和稳定操作的。此时，在第一控制电路m1-9中外围还连接这若干的采样电路：如对电路m1-2输出电流进行采样的电流采样运算电路m1-11，该电路将输出的电流转换成基准电压为3.3v的电压反馈到电路m1-9；对输入到电路m1-2三相电进行不平衡检测电路m1-6；用于对电路m1-2输出电压以及温度进行采样。此时电路m1-9根据上述的采样电路对电路m1-2进行反馈控制。

在电路m2-5示出的第二控制电路则是对包含直流-直流电路和第二输出滤波电路的m2-5。电路m2-5对通过内管驱动电路m2-2和外管驱动电路m2-7控制在电路m2-1中的直流-直流电路。第二电源电路m2-3对按键显示电路m3-1进行供电，第一电源电路m1-4和第二电源电路m2-3之间相连，此时第二控制电路m2-5输入电源根据第一电源电路m1-4和第二电源电路m2-3给第二控制电路m2-5电源哪个较高取用哪个。

在第二控制电路m2-5的外围电路中还包括对输出电压电流以及温度进行采样的电路m2-4和电路m2-7。

在第二控制电路m2-5和第一控制电路m1-10之间通过电路m1-10进行相连，电路m1-10的另一个作用是第一控制电路和第二控制电路进行串行通信。

此外，本设备的拓展接口通过与第二电源电路m2-3相连的接口电路m2-6进行输出。

本技术方案中，控制部分采用的是一种数字控制电路2模式，在控制的过程中，控制单元一dsp处理芯片为核心，实现变压单元部分pfc与直流-直流的全数字控制，实现模块的逻辑管理、保护告警等功能，同时通过数码管显示以及按键输入实现模块与操作者的交互。

另外第二控制电源的供电主要由两路辅助电源提供。一路辅助电源由pfc正负母线取得高压，采用串联的反激电路，转换为12v给采样电路、软启动控制、风扇电路供电；转换为±5v给采样电路、保护电路等供电，5v转换为3.3v给dcdc变换的dsp及周边供电；转换为48v给dc/dc辅源的在输出建立前供电；另一路辅助电源，取电用二极管隔离，辅助电源的输出与模块输出电压谁高就从那里取电，这一路辅助电源的输出：转换为±5v给采样电路、保护电路等供电，5v转换为3.3v给dcdc变换的dsp及周边供电；转换为5v给通信电路供电；转换为15v给dcdc的驱动供电。

根据上述的内容，本发明的技术方案中能够产生如下的技术效果：

1.超宽范围40～104vdc输出，可满足48v/60v/80v标称电压的电池充电；

2.具备输入过压、欠压、缺相保护，自动关闭输出，同时进行显示告警，保护去除时恢复工作；

3.具备输入过流保护，自动关整流模块，同时进行显示告警；

4.模块出厂前通过拨码设定48/60/80v机型，软件通过分支设定输出过压点，输出过压时，自动关闭输出，锁死保护，需手动重启；同时进行显示告警；

5.具备过温告警保护功能，当温度达到相应保护点时，显示告警，保护去除时恢复工作；过温包含环境温度过温和内部散热器过温，环境过温点设置为60度，内部过温点通过温升实验后续确定。

6.具备风机异常保护功能，当风机异常时，风扇异常包含风扇供电失效和风扇堵转两种情况，自动关闭输出，同时进行显示告警；

7.备电池防反保护功能，当电池正负极接反后，通过输出继电器保护，模块不充电，同时进行显示告警；故障解除后可以正常工作

8.具备输出过流保护，当输出电流限流点时，电压回缩限流；同时显示告警。

9.具备输出短路保护，短路时自动关闭输出，同时进行显示告警。

10.具备显示功能，能显示模块实时的充电电压与电流，电池电量百分比，同时故障时会显示故障代码。

11.增加输出开路功能，充电的时候检测到输出线断开，显示告警，关闭输出。如果重新检测到输出电压，则继续充电，显示告警结束。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。