專利名稱：基于發(fā)電機(jī)為儲(chǔ)能部件充電的充電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及儲(chǔ)能部件的充電控制電路，更確切的說是一種基于發(fā)電機(jī)為儲(chǔ)能部件 充電的充電電路。
背景技術(shù)：
發(fā)電機(jī)有著各種廣泛的應(yīng)用。小型發(fā)電機(jī)通?？捎糜谄嚢l(fā)電系統(tǒng)、便攜型機(jī)器 以及應(yīng)急系統(tǒng)等。類似地，大型發(fā)電機(jī)可為大型設(shè)備、結(jié)構(gòu)和居住區(qū)提供電力。由于有著種 種廣泛的應(yīng)用和需求，所以對(duì)發(fā)電機(jī)的研制仍在繼續(xù)之中，以便能為更多的場合提供更多 和更高質(zhì)量的電力。申請(qǐng)?zhí)枮?5195622. 1的發(fā)明專利公開了永磁發(fā)電機(jī)和爪極型交流發(fā)電機(jī)，永磁 發(fā)電機(jī)的電壓會(huì)隨著轉(zhuǎn)子速度的變化而變化，或者隨負(fù)載特性的變化而變化，而且永磁發(fā) 電機(jī)的電壓會(huì)隨電流相反的變化，這種變化是傳統(tǒng)的負(fù)載是不能接受的，要使其發(fā)出的電 壓和電流滿足這些傳統(tǒng)負(fù)載的需求是很困難的，或者所需的成本非常高。爪極型交流發(fā)電 機(jī)由于自身的特性，它要調(diào)制旋轉(zhuǎn)磁場就會(huì)影響所有的繞組。因此，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的調(diào)節(jié) 和對(duì)各繞組的控制。因此為發(fā)電機(jī)配置了一個(gè)能選擇性地激活個(gè)別繞組以實(shí)現(xiàn)所需輸出的 控制器。諸繞組可以以完全并聯(lián)的方式聯(lián)接以在相對(duì)較低的電壓下提供較大的電流，或者 是串聯(lián)連接以提供較高的電壓。既可以滿足負(fù)載對(duì)電壓的需求，也方便調(diào)節(jié)繞組。一種用 于發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)，所述發(fā)電機(jī)具有多個(gè)能產(chǎn)生電力的繞組和一用來將負(fù)載連接至諸 繞組以接收所述電力的連接器，所述控制系統(tǒng)包括多個(gè)開關(guān)，每一開關(guān)都連接在其中一個(gè) 發(fā)電機(jī)繞組和負(fù)載連接器之間，發(fā)電機(jī)繞組發(fā)出的交流電經(jīng)過整流電路整流，所述開關(guān)連 接在整流電路的輸出端，因此所述開關(guān)可以將諸繞組連接和不連接到負(fù)載連接器上；以 及一與多個(gè)所述開關(guān)相連、用來有選擇地驅(qū)動(dòng)和不驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)的控制器。上述發(fā)明主要是根據(jù)負(fù)載對(duì)電壓或電流的需求通過控制器控制繞組串聯(lián)還是并 聯(lián)，串聯(lián)時(shí)電壓升高，電流不變，并聯(lián)時(shí)電壓不變，電流增大，從而滿足負(fù)載不同的需求。但 這種負(fù)載一般是用電設(shè)備，但對(duì)于儲(chǔ)能設(shè)備并未公開是否適用，且未公開這種控制系統(tǒng)是 否可用于家電等設(shè)備。而對(duì)于儲(chǔ)能設(shè)備作為負(fù)載的情況，目前的充電管理器的可處理為儲(chǔ)能部件充電的 電壓范圍為儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/V^ m*儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值對(duì)于發(fā) 電端電壓而言)，(若是直流端則為“儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值 nf儲(chǔ)能部件的額定充電 電壓值”)，寬壓范圍為m倍(所述的充電電壓值為為儲(chǔ)能部件恒壓充電時(shí)的最佳恒定電壓 值，m為目前的寬壓范圍)，不在這段區(qū)域的電壓值無法處理。浪費(fèi)了大量資源，發(fā)電機(jī)為儲(chǔ) 能部件充電的利用率較低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于發(fā)電機(jī)為儲(chǔ)能部件充電的充電電路， 當(dāng)檢測到發(fā)電機(jī)單套繞組發(fā)電端的電壓小于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/力或單套繞組直流端的電壓小于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值時(shí)，控制多套繞組串聯(lián)升壓，升壓后的輸出 電壓處于有效電壓范圍內(nèi)，當(dāng)單套繞組發(fā)電端發(fā)出的處于“儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值 / m*儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/V^”或直流端電壓處于“儲(chǔ)能部件的額定充電電壓 值 nf儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值”時(shí)，控制多套繞組并聯(lián)，電壓不變，因此原本過小不可 用的無效電壓成為了有效電壓，充分利用了發(fā)電能源，提升了發(fā)電機(jī)的利用率。為了解決上 述問題，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案—種基于發(fā)電機(jī)為儲(chǔ)能部件充電的充電電路，包括將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電 機(jī)、整流電路、濾波電路、開關(guān)電路、充電管理器、儲(chǔ)能部件；所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與機(jī)械部件通 過傳動(dòng)系統(tǒng)連接實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)定子具有至少兩套繞組，所述多套繞組經(jīng)過開關(guān)電路形 成串聯(lián)回路和并聯(lián)回路，經(jīng)過串并聯(lián)處理后的電路的輸出端依次經(jīng)過整流電路整流和濾波 電路濾波后形成一個(gè)直流電源，所述直流電源連接所述充電管理器的電源端，經(jīng)充電管理 器處理為儲(chǔ)能部件充電，充電管理器檢測單套繞組發(fā)電端電壓值或直流端電壓值，并根據(jù) 檢測到的電壓值控制開關(guān)電路的斷開和導(dǎo)通，使電路在串并聯(lián)回路之間切換。優(yōu)選的，所述充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值與儲(chǔ)能部件的額 定充電電壓值/VJ比較，或單套繞組的直流端電壓值與儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值進(jìn)行比 較，根據(jù)比較結(jié)果控制所述開關(guān)電路切換為串聯(lián)或并聯(lián)。優(yōu)選的，所述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于儲(chǔ)能部件的額 定充電電壓值/V^或檢測到單套繞組直流端電壓值大于等于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值 時(shí)，充電管理器控制所述開關(guān)電路切換為并聯(lián)；所述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的 電壓值小于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值./萬或單套繞組直流端電壓值小于儲(chǔ)能部件的額 定充電電壓值時(shí)，充電管理器控制所述開關(guān)電路切換為串聯(lián)。優(yōu)選的，所述充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于儲(chǔ)能部 件的額定充電電壓值并在該值停留一個(gè)時(shí)間段或檢測到單套繞組直流端電壓值大于 等于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值并在該值停留一個(gè)時(shí)間段時(shí)，充電管理器控制所述開關(guān)電 路切換為并聯(lián)；所述充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值小于儲(chǔ)能部件的額 定充電電壓值/V^并在該值停留一個(gè)時(shí)間段或單套繞組直流端電壓值小于儲(chǔ)能部件的額 定充電電壓值并在該值停留一個(gè)時(shí)間段時(shí)，充電管理器控制所述開關(guān)電路切換為串聯(lián)。優(yōu)選的，所述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于儲(chǔ)能部件的額 定充電電壓值/萬為所述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于儲(chǔ)能部件 的額定充電電壓值/V^且小于等于nf儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值./力；所述充電管理器檢測到單套繞組直流端電壓值大于等于儲(chǔ)能部件的額定充電電 壓值為所述充電管理器檢測到單套繞組直流端電壓值大于等于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓 值且小于等于m*儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值；所述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值小于所述的充電電壓值/VI為 所述充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值小于所述儲(chǔ)能部件的額定充電電 壓值/萬且大于等于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/ ( V^n),其中n為繞組的套數(shù)，n的值為 大于等于2的整數(shù)；所述充電管理器檢測到單套繞組直流端電壓值小于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值為所述充電管理器檢測到單套繞組直流端電壓值小于所述儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值且 大于等于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/n，其中n為繞組的套數(shù)，n的值為大于等于2的整數(shù)。優(yōu)選的，所述充電管理器包括一個(gè)當(dāng)充電管理器檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓 值大于nf儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值或檢測到單套繞組直流端電壓值大于m*儲(chǔ)能部 件的額定充電電壓值時(shí)進(jìn)行卸荷的卸荷控制器，所述的卸荷通過卸荷器件進(jìn)行。優(yōu)選的，包括一套首端繞組和一套末端繞組，將首端繞組的一端作為輸出端，末端 繞組的一端的相線之間短接，其他每套繞組的一端通過開關(guān)電路和相鄰繞組的一端連接形 成串聯(lián)回路，同時(shí)所述的其他每套繞組通過開關(guān)電路連接到輸出端形成并聯(lián)回路。優(yōu)選的，所述開關(guān)電路包括至少兩個(gè)多觸頭繼電器，每兩套繞組之間設(shè)置兩個(gè)所 述的多觸頭繼電器，所述的多觸頭繼電器的觸頭個(gè)數(shù)與繞組相數(shù)相等，一個(gè)觸頭對(duì)應(yīng)連接 一根相線，所述的兩個(gè)多觸頭繼電器為一個(gè)觸頭雙擲的繼電器和一個(gè)觸頭單擲的繼電器，相連接的兩套繞組之一上設(shè)置一個(gè)所述的觸頭雙擲的繼電器，通過所述的觸頭雙 擲的繼電器連接到另一套繞組的一端或所述的輸出端，對(duì)應(yīng)的另一套繞組的另一端上設(shè)置 一個(gè)所述的觸頭單擲的繼電器，所述多觸頭繼電器的線圈電源端連接所述充電管理器。優(yōu)選的，所述電壓的檢測通過電壓檢測電路實(shí)現(xiàn)，電壓檢測電路為由一個(gè)主電阻 和一個(gè)采樣電阻以及與兩個(gè)電阻相并聯(lián)的電容組成的電路，所述采樣電阻的電壓信號(hào)傳輸 給所述充電管理器中的主芯片進(jìn)行計(jì)算，所述采樣電阻的端電壓不超過所述充電管理器的 主芯片的工作電壓。優(yōu)選的，所述發(fā)電機(jī)為兩相或三相永磁發(fā)電機(jī)，所述儲(chǔ)能部件為蓄電池。 本發(fā)明的有益效果為當(dāng)檢測到發(fā)電機(jī)單套繞組發(fā)電端的電壓小于儲(chǔ)能部件的額 定充電電壓值/斤或單套繞組直流端的電壓小于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值時(shí)，控制多套 繞組串聯(lián)升壓，升壓后的輸出電壓處于有效電壓范圍內(nèi)，當(dāng)單套繞組發(fā)電端發(fā)出的處于“儲(chǔ) 能部件的額定充電電壓值/ ^ m*儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/ 或直流端電壓處于 “儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值 nf儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值”時(shí)，控制多套繞組并聯(lián)，電 壓不變，因此原本過小不可用的無效電壓成為了有效電壓，充分利用了發(fā)電能源，提升了發(fā) 電機(jī)的利用率。
圖1是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的框圖；圖2是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的框圖；圖3a是兩套、三相相位對(duì)稱的繞組連接的電路圖；圖3b是四套、三相相位對(duì)稱的繞組；連接的電路圖；圖4是電壓檢測電路的電路圖；圖5是兩套、兩相相位對(duì)稱的繞組連接的電路圖；圖6是切換電路的電壓區(qū)域示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖1和圖2，一種基于發(fā)電機(jī)為儲(chǔ)能部件充電的充電電路，包括將機(jī)械能轉(zhuǎn)化 為電能的發(fā)電機(jī)、整流電路、濾波電路、開關(guān)電路、充電管理器、儲(chǔ)能部件；所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與機(jī)械部件通過傳動(dòng)系統(tǒng)連接實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電系統(tǒng)，如健身、風(fēng)力 等產(chǎn)生的機(jī)械能輸給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，并在定子的繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)輸出，輸出交流電，多 套繞組經(jīng)過開關(guān)電路串并聯(lián)處理，經(jīng)過串并聯(lián)處理后的交流電依次經(jīng)過整流電路整流、濾 波電路濾波后成為直流電，經(jīng)輸出端輸出給充電管理器，充電管理器對(duì)直流電進(jìn)行處理，處 理成符合儲(chǔ)能部件的額定輸入電壓后為儲(chǔ)能部件充電。發(fā)電機(jī)定子具有至少兩套繞組，如圖中的第一套繞組、第二套繞組，....第n套繞 組，在這些繞組中設(shè)置一個(gè)首端繞組和一個(gè)末端繞組，將第一套繞組的一端作為輸出端，第 n套繞組作為末端繞組，該末端繞組的一端的相線之間短接，形成零電位點(diǎn)，其他繞組的一 端通過開關(guān)電路和相鄰繞組的一端連接形成串聯(lián)回路，同時(shí)通過開關(guān)電路連接到輸出端形 成并聯(lián)回路。發(fā)電機(jī)繞組串并聯(lián)處理后經(jīng)過輸出端輸出，輸出端輸出的交流電依次經(jīng)過整流電 路整流和濾波電路濾波后形成直流電，而此時(shí)的電壓是發(fā)電機(jī)繞組串、并聯(lián)后的電壓。發(fā)電機(jī)繞組經(jīng)過上述整流電路和濾波電路后連接所述充電管理器的電源端，把電 源輸送給充電管理器，充電管理器檢測單套繞組發(fā)電端電壓值或直流端電壓值，并根據(jù)檢 測到的電壓值控制開關(guān)電路的斷開和導(dǎo)通，使電路在串并聯(lián)回路之間切換。圖1、圖2中1 支路為多套繞組通過開關(guān)電路串并聯(lián)后把電源輸送給充電管理器的電源支路，圖1中2支 路為充電管理器檢測發(fā)電端電壓的電壓檢測支路，圖2中2’支路為充電管理器檢測直流端 電壓值的電壓檢測支路，圖1、圖2中3支路為充電管理器控制開關(guān)電路切換的控制支路。所述開關(guān)電路包括至少兩個(gè)多觸頭繼電器，所述的多觸頭繼電器的觸頭個(gè)數(shù)與繞 組相數(shù)相等，每兩個(gè)相連繞組通過一個(gè)觸頭雙擲的繼電器和一個(gè)觸頭單擲的繼電器連接， 具體為這兩套繞組中之一通過觸頭雙擲的繼電器連接到相鄰繞組的一端和所述輸出端， 另一套繞組上設(shè)置觸頭單擲的繼電器，所述多觸頭繼電器的線圈電源端連接所述充電管理
器o下面以兩套、三相相位對(duì)稱的繞組為例說明本發(fā)明。如圖3a，第一套繞組RZ1的一端作為輸出端，第二套繞組RZ2的一端的相線之間 短接，形成零電位點(diǎn)(發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)上處理)，第二套繞組RZ2的另一端通過三刀雙擲的第一 繼電器A，同時(shí)在第一套繞組RZ1的另一端設(shè)置三刀單擲的第二繼電器B，第一套繞組RZ1 的輸出端(也是整個(gè)電路的輸出端)設(shè)置金屬觸點(diǎn)。輸出端連接由二極管D1-D6組成的第 一橋式整流電路，第一橋式整流電路的輸出端連接電感L1，電感E1與第一橋式整流電路并 聯(lián)。充電管理器U1連接蓄電池等儲(chǔ)能部件。上述電感和電容都是濾波作用。如圖3a，需要串聯(lián)時(shí)，第一繼電器A動(dòng)作，A的三個(gè)觸頭打到第一套繞組RZ1的u’、 v’、w’端，實(shí)現(xiàn)第二套繞組RZ2的u、v、w分別與第一套繞組RZ1的u’、v’、w’相應(yīng)連接，形 成串聯(lián)回路。需要并聯(lián)時(shí)，第一繼電器A動(dòng)作，其三個(gè)觸頭打到第一套繞組RZ1的u、v、w端，實(shí)現(xiàn)第二套繞組RZ2的u、v、w分別與第一套繞組RZ1的u、v、w相應(yīng)連接，同時(shí)第二繼電器B 動(dòng)作，將第一套繞組RZ1的u’、v’、w’三相短接，形成并聯(lián)回路。如圖3b，為四套繞組連接，第一套繞組RZ1的一端作為輸出端，第四套繞組RZ4的 一端的相線之間短接，形成零電位點(diǎn)(發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)上處理)；繼電器A、繼電器C、繼電器E為 三刀雙擲繼電器；繼電器B、繼電器D、繼電器F為三刀單擲繼電器；繼電器A打向第一套繞 組RZ1的11，、？，、《，、繼電器(打向第二套繞組1^2的11，、？，、《，、繼電器￡打向第三套繞組 RZ3的u，、v，、w，時(shí)形成串聯(lián)電路(三相相對(duì)應(yīng)的相依次連接，即u-u'、v-v'、wi')； 繼電器A打向第一套繞組RZ1的u、v、w、繼電器C打向第二套繞組RZ2的u、v、w、繼電器E 打向第三套繞組RZ3的u、v、w端時(shí)，同時(shí)繼電器B、繼電器D、繼電器F動(dòng)作，分別將第一套 繞組RZ1、第二套繞組RZ2、第三套繞組RZ3的u'、v'、w'三相短接，此時(shí)形成并聯(lián)電路。如圖4，所述電壓的檢測通過電壓檢測電路實(shí)現(xiàn)，電壓檢測電路為由一個(gè)主電阻 R1和一個(gè)采樣電阻R2、與主電阻R1并聯(lián)的電容C1，與采樣電阻R2并聯(lián)的電容C2組成的電 路，所述采樣電阻R2的電壓信號(hào)傳輸給所述充電管理器U1中的主芯片進(jìn)行計(jì)算，充電管理 器U1通過檢測到的采樣電阻R2的電壓值判斷發(fā)電端的電壓值，從而進(jìn)行上述相應(yīng)切換控 制。由于此處采樣電阻的電壓同時(shí)也作為充電管理器U1中的主芯片的電源電壓，因此采樣 電阻R2的端電壓不超過所述充電管理器U1的主芯片的工作電壓，否則會(huì)損壞充電管理器 U1中的主芯片。該電壓檢測電路的輸入端可設(shè)在每套繞組的發(fā)電端，也可設(shè)在每套繞組的 濾波電路端。所述充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值與儲(chǔ)能部件的額定充電 電壓值/ 進(jìn)行比較或單套繞組直流端電壓值與儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值進(jìn)行比較檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值小于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/力時(shí)，充電 管理器控制所述開關(guān)電路切換為串聯(lián)；具體為所述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于所述儲(chǔ)能部件 的額定充電電壓值./ ( V2 n)，小于所述儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/力時(shí)，充電管理器控 制多套繞組串聯(lián)；或，所述充電管理器檢測到單套繞組直流端電壓值大于等于儲(chǔ)能部件的額定充電 電壓值/n小于所述儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值時(shí)，充電管理器控制多套繞組串聯(lián)。n為繞 組的套數(shù)，n的值為大于等于2的整數(shù)，對(duì)于上述兩套繞組的實(shí)施例n為2。當(dāng)所述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于儲(chǔ)能部件的額定充 電電壓值/力時(shí)，充電管理器控制所述開關(guān)電路切換為并聯(lián)；具體為所述充電管理器根據(jù) 檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/V^且小于等于nf 儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/化，控制多套繞組并聯(lián)；或，所述充電管理器檢測到單套繞組直流端電壓值大于等于儲(chǔ)能部件的額定充電 電壓值且小于等于nf儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值時(shí)，控制多套繞組并聯(lián)；單套繞組發(fā)電端的電壓在“大于等于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值./2萬，小于儲(chǔ) 能部件的額定充電電壓值/V^”范圍內(nèi)時(shí)，都采用此種串聯(lián)方式來實(shí)現(xiàn)控制器的有效輸入， “大于等于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/力，小于等于nf儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/力” 范圍內(nèi)時(shí)并聯(lián)，電壓不變；或單套繞組的直流端電壓在“大于等于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/2，小于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值”范圍內(nèi)時(shí)，都采用此種串聯(lián)方式來實(shí)現(xiàn)控制器的有 效輸入，“大于等于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值，小于等于nf儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值” 時(shí)并聯(lián)電壓不變。因此通過本電路后單套繞組發(fā)電端發(fā)出的位于“儲(chǔ)能部件的額定充電電 壓值/2力儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/▲”區(qū)間內(nèi)的電壓都是有效電壓，寬壓范圍 較以前提升了 2倍，充分利用了發(fā)電能源，提升了發(fā)電機(jī)的利用率。下面以一個(gè)具體的實(shí)施例說明本發(fā)明，以單套繞組發(fā)電端電壓作為例說明。如儲(chǔ) 能部件的額定充電電壓值29. 6VDC，充電管理器本身具有3倍寬壓處理范圍，即m = 3，則 對(duì)應(yīng)單套繞組發(fā)電端的輸出電壓在21VAC-63VAC都是有效電壓，都能經(jīng)過充電管理器處理 后供給儲(chǔ)能部件充電。如單繞組輸出的電壓是10. 5VAC，如果未經(jīng)過本電路，則該電壓為無 效電壓，經(jīng)過上述電路串聯(lián)后，電壓升為原來的2倍變?yōu)?1VAC，有效；如單繞組輸出的電壓 是12VAC，如果未經(jīng)過本電路，則該電壓為無效電壓，經(jīng)過上述電路串聯(lián)后，電壓升為原來的 2倍變?yōu)?4VAC，有效；如單繞組輸出的電壓是15VAC，如果未經(jīng)過本電路，則該電壓為無效 電壓，經(jīng)過上述電路串聯(lián)后，電壓升為原來的2倍變?yōu)?0VAC，有效；如單繞組輸出的電壓是 20VAC，如果未經(jīng)過本電路，則該電壓為無效電壓，經(jīng)過上述電路串聯(lián)后，電壓升為原來的2 倍變?yōu)?0VAC，有效，而對(duì)于發(fā)電機(jī)單繞組發(fā)出的21VAC-63VAC的電壓原本就在有效電壓范圍內(nèi)，無 需升壓，因此此時(shí)多套繞組并聯(lián)即直接使用單繞組的輸出電壓即可，如單繞組輸出的電壓 為22VAC時(shí)，此時(shí)上述兩套繞組并聯(lián)保持電壓值不變即可，同理，如單繞組輸出的電壓為 30VAC時(shí)、40VAC時(shí)，50VAC時(shí)，60VAC時(shí)都讓上述兩套繞組并聯(lián)保持輸出給充電管理器的電 壓值就是發(fā)電機(jī)單套繞組輸出的電壓即可?？梢?，單繞組發(fā)電端發(fā)出的10. 5VAC-63VAC的電壓都有效，使有效電壓范圍由原 來的21VAC-63VAC變成10. 5VAC-63VAC，寬壓范圍變成了 6倍，在3倍的基礎(chǔ)上又提升了 2 倍，使發(fā)電機(jī)繞組發(fā)出的原本不可用的10. 5VAC 21VAC段的電壓也可為儲(chǔ)能部件充電，充 分利用了發(fā)電能源，提高發(fā)電機(jī)的利用率。串聯(lián)時(shí)升壓，電流不變，并聯(lián)時(shí)電壓不變，電流增 加。上述實(shí)施例敘述了兩套繞組的連接，還可為3套、4套繞組，多套繞組時(shí)，每兩套 繞組之間按上面描述的方式連接，由于這是本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上述連接關(guān)系很容易想 到的，因此在這不詳述了。3套繞組的話，7VAC-63VAC的輸出電壓都有效，4套繞組的話， 5. 25VAC-63VAC的輸出電壓都有效，每增加一套繞組，寬壓范圍就擴(kuò)大一倍，防止了能源的 浪費(fèi)，發(fā)電機(jī)的利用率就越高，與上述兩套繞組時(shí)同理，故在此不再贅述。對(duì)于兩套、兩相相位對(duì)稱繞組的情況，與上述三相繞組相同，電路如圖5，第一套繞 組RZ1’的一端作為輸出端，第二套繞組RZ2’的一端的相線之間短接，形成零電位點(diǎn)(發(fā)電 機(jī)結(jié)構(gòu)上處理)，第二套繞組RZ2’的另一端通過雙刀單擲的第二繼電器B’和第一套繞組 RZ1’的一端連接形成串聯(lián)回路，同時(shí)通過雙刀雙擲的第一繼電器A’連接到輸出端形成并聯(lián) 回路。輸出端連接由二極管Dl’ -D4’組成的第一橋式整流電路，第一橋式整流電路的輸出 端連接電感L1’，電感E1’與第一橋式整流電路并聯(lián)。充電管理器U1連接蓄電池等儲(chǔ)能部 件。上述電感和電容都是濾波作用，原理與上述三相繞組相同，故不贅述。對(duì)于超出充電管理器能處理的最大處理電壓值時(shí)，這部分電源是無效電源，充電 管理器無法處理，無法供給儲(chǔ)能部件，在充電管理器內(nèi)部電路上積累的話勢(shì)必?fù)p壞充電管理器的元器件，因此所述充電管理器還包括一個(gè)當(dāng)充電管理器檢測到的單套繞組發(fā)電端的 電壓值大于所述充電管理器所能處理的最大處理電壓值或單套繞組直流端電壓值大 于m*儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值時(shí)進(jìn)行卸荷的卸荷控制器，所述的卸荷通過卸荷器件進(jìn) 行，將過大的電壓值的電流卸掉，防止損壞充電管理器和儲(chǔ)能部件，保護(hù)了充電管理器和儲(chǔ) 能部件的壽命。通過發(fā)電裝置如太陽能，健身裝置或風(fēng)力為儲(chǔ)能部件充電時(shí)，由于這些電能來源 都是不穩(wěn)定的，因此電壓會(huì)時(shí)大時(shí)小，因此不能一旦檢測到電壓變化就進(jìn)行切換，而要充分 地檢測電壓的情況后再行切換，以免出現(xiàn)開關(guān)器件不停切換的問題，造成安全隱患。如圖6，若以發(fā)電端電壓說明，el表示儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/ ( V2*n ), e2 表示儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值,e3表示nf儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值,小于 el，大于e3的電壓都是無效電壓。在接近e2的區(qū)域設(shè)置模糊區(qū)，在稍大于e3區(qū)域設(shè)置模糊區(qū)，針對(duì)上述模糊區(qū)進(jìn)行 充分檢測，并采用電壓與時(shí)間匹配的檢測方式。具體為對(duì)于e2，所述充電管理器根據(jù)檢測 到的發(fā)電端的電壓值大于等于bV(b稍大于e2，如1. Ie2)，并在該值停留一個(gè)時(shí)間段時(shí)，充 電管理器控制所述開關(guān)電路切換為并聯(lián)；所述充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的 電壓值小于aV并在該值停留一個(gè)時(shí)間段時(shí)，充電管理器控制所述開關(guān)電路切換為串聯(lián)(a 稍小于e2，如為0.9e2)。當(dāng)持續(xù)一段時(shí)間檢測到電壓高于cV (c稍大于e3，如為1. Ie3)時(shí)， 再由并聯(lián)方式切換到卸荷方式。若以單套繞組直流端電壓說明，圖6中el表示儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/n，e2 表示儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值，e3表示nf儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值。小于el，大于e3 的電壓都是無效電壓。在接近e2的區(qū)域設(shè)置模糊區(qū)，在稍大于e3區(qū)域設(shè)置模糊區(qū)，針對(duì)上述模糊區(qū)進(jìn)行 充分檢測，并采用電壓與時(shí)間匹配的檢測方式。具體為對(duì)于e2，所述充電管理器根據(jù)檢測 到的發(fā)電端的電壓值大于等于bV(b稍大于e2，如1. Ie2)，并在該值停留一個(gè)時(shí)間段時(shí)，充 電管理器控制所述開關(guān)電路切換為并聯(lián)；所述充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的 電壓值小于aV并在該值停留一個(gè)時(shí)間段時(shí)，充電管理器控制所述開關(guān)電路切換為串聯(lián)(a 稍小于e2，如為0.9e2)。當(dāng)持續(xù)一段時(shí)間檢測到電壓高于cV (c稍大于e3，如為1. Ie3)時(shí)， 再由并聯(lián)方式切換到卸荷方式。本發(fā)明中的多套繞組可以來自于一個(gè)發(fā)電機(jī)，也可以分屬于多個(gè)發(fā)電機(jī)。所述發(fā)電機(jī)優(yōu)選為兩相或三相永磁發(fā)電機(jī)，所述儲(chǔ)能部件可為蓄電池等儲(chǔ)能部 件。開關(guān)電路選用多觸頭繼電器作為開關(guān)，一個(gè)線圈控制多個(gè)觸頭，一般不會(huì)出現(xiàn)單 個(gè)觸頭故障不動(dòng)作或誤動(dòng)作等問題，可靠性高。本發(fā)明的電路圖簡單、由于采用多觸頭繼電器，控制更精確、成本低。本發(fā)明中使用的發(fā)電機(jī)是小型發(fā)電機(jī)，適用于給家用電器供電。如洗衣機(jī)、熱水器 和洗碗機(jī)等。本發(fā)明電路還具有以下的優(yōu)點(diǎn)1、線路簡單、易于實(shí)現(xiàn)、使用輔助元器件少、能量損耗少；2、設(shè)計(jì)合理、性能可靠、使用方便、造價(jià)低廉、故障少、損耗低、效率高。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種基于發(fā)電機(jī)為儲(chǔ)能部件充電的充電電路，包括將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機(jī)、整流電路、濾波電路、開關(guān)電路、充電管理器、儲(chǔ)能部件；所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與機(jī)械部件通過傳動(dòng)系統(tǒng)連接實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)定子具有至少兩套繞組，所述多套繞組經(jīng)過開關(guān)電路形成串聯(lián)回路和并聯(lián)回路，經(jīng)過串并聯(lián)處理后的電路的輸出端依次經(jīng)過整流電路整流和濾波電路濾波后形成一個(gè)直流電源，其特征在于，所述直流電源連接所述充電管理器的電源端，經(jīng)充電管理器處理為儲(chǔ)能部件充電，充電管理器檢測單套繞組發(fā)電端電壓值或直流端電壓值，并根據(jù)檢測到的電壓值控制開關(guān)電路的斷開和導(dǎo)通，使電路在串并聯(lián)回路之間切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于發(fā)電機(jī)為儲(chǔ)能部件充電的充電電路，其特征在于，所述 充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值與儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值./力比 較，或單套繞組的直流端電壓值與儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控 制所述開關(guān)電路切換為串聯(lián)或并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于發(fā)電機(jī)為儲(chǔ)能部件充電的充電電路，其特征在于，所 述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值 或檢測到單套繞組直流端電壓值大于等于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值時(shí)，充電管理器控制 所述開關(guān)電路切換為并聯(lián)；所述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值小于儲(chǔ)能部件 的額定充電電壓值/^或單套繞組直流端電壓值小于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值時(shí)，充電 管理器控制所述開關(guān)電路切換為串聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的基于發(fā)電機(jī)為儲(chǔ)能部件充電的充電電路，其特征 在于，所述充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于儲(chǔ)能部件的額定充 電電壓值并在該值停留一個(gè)時(shí)間段或檢測到單套繞組直流端電壓值大于等于儲(chǔ)能部 件的額定充電電壓值并在該值停留一個(gè)時(shí)間段時(shí)，充電管理器控制所述開關(guān)電路切換為并 聯(lián)；所述充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值小于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓 值/力并在該值停留一個(gè)時(shí)間段或單套繞組直流端電壓值小于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓 值并在該值停留一個(gè)時(shí)間段時(shí)，充電管理器控制所述開關(guān)電路切換為串聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于發(fā)電機(jī)為儲(chǔ)能部件充電的充電電路，其特征在于，所 述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值./V^ 為所述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值大于等于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值 /V^且小于等于nf儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/力；所述充電管理器檢測到單套繞組直流端電壓值大于等于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值 為所述充電管理器檢測到單套繞組直流端電壓值大于等于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值且 小于等于nf儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值；所述充電管理器檢測到單套繞組發(fā)電端的電壓值小于所述的充電電壓值/VI為所述 充電管理器根據(jù)檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值小于所述儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值且大于等于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/ (萬n),其中n為繞組的套數(shù)，n的值為大于 等于2的整數(shù)；所述充電管理器檢測到單套繞組直流端電壓值小于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值為所 述充電管理器檢測到單套繞組直流端電壓值小于所述儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值且大于 等于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/n，其中n為繞組的套數(shù)，n的值為大于等于2的整數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的基于發(fā)電機(jī)為儲(chǔ)能部件充電的充電電路，其特征 在于，所述充電管理器包括一個(gè)當(dāng)充電管理器檢測到的單套繞組發(fā)電端的電壓值大于nf儲(chǔ) 能部件的額定充電電壓值/VI或檢測到單套繞組直流端電壓值大于nf儲(chǔ)能部件的額定充 電電壓值時(shí)進(jìn)行卸荷的卸荷控制器，所述的卸荷通過卸荷器件進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的基于發(fā)電機(jī)為儲(chǔ)能部件充電的充電電路，其特 征在于，包括一套首端繞組和一套末端繞組，將首端繞組的一端作為輸出端，末端繞組的一 端的相線之間短接，其他每套繞組的一端通過開關(guān)電路和相鄰繞組的一端連接形成串聯(lián)回 路，同時(shí)所述的其他每套繞組通過開關(guān)電路連接到輸出端形成并聯(lián)回路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7任何一項(xiàng)所述的基于發(fā)電機(jī)為儲(chǔ)能部件充電的充電電路，其特征在 于，所述開關(guān)電路包括至少兩個(gè)多觸頭繼電器，每兩套繞組之間設(shè)置兩個(gè)所述的多觸頭繼 電器，所述的多觸頭繼電器的觸頭個(gè)數(shù)與繞組相數(shù)相等，一個(gè)觸頭對(duì)應(yīng)連接一根相線，所述 的兩個(gè)多觸頭繼電器為一個(gè)觸頭雙擲的繼電器和一個(gè)觸頭單擲的繼電器，相連接的兩套繞組之一上設(shè)置一個(gè)所述的觸頭雙擲的繼電器，通過所述的觸頭雙擲的 繼電器連接到另一套繞組的一端或所述的輸出端，對(duì)應(yīng)的另一套繞組的另一端上設(shè)置一個(gè) 所述的觸頭單擲的繼電器，所述多觸頭繼電器的線圈電源端連接所述充電管理器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的基于發(fā)電機(jī)為儲(chǔ)能部件充電的充電電路，其特征 在于，所述電壓的檢測通過電壓檢測電路實(shí)現(xiàn)，電壓檢測電路為由一個(gè)主電阻和一個(gè)采樣 電阻以及與兩個(gè)電阻相并聯(lián)的電容組成的電路，所述采樣電阻的電壓信號(hào)傳輸給所述充電 管理器中的主芯片進(jìn)行計(jì)算，所述采樣電阻的端電壓不超過所述充電管理器的主芯片的工 作電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的基于發(fā)電機(jī)為儲(chǔ)能部件充電的充電電路，其特 征在于，所述發(fā)電機(jī)為兩相或三相永磁發(fā)電機(jī)，所述儲(chǔ)能部件為蓄電池。
全文摘要
一種基于發(fā)電機(jī)為儲(chǔ)能部件充電的充電電路，包括將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機(jī)、整流電路、濾波電路、開關(guān)電路、充電管理器、儲(chǔ)能部件；所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與機(jī)械部件通過傳動(dòng)系統(tǒng)連接實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)定子具有至少兩套繞組，所述多套繞組經(jīng)過開關(guān)電路形成串聯(lián)回路和并聯(lián)回路，充電管理器檢測單套繞組發(fā)電端電壓值或直流端電壓值，把儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/作為交流電壓的基準(zhǔn)值，儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值作為直流電壓的基準(zhǔn)值，交流電或直流電小于上述基準(zhǔn)值時(shí)，電路串聯(lián)，大于時(shí)并聯(lián)，經(jīng)過串并聯(lián)處理后的電路整流濾波后經(jīng)充電管理器處理為儲(chǔ)能部件充電，使發(fā)電端本來的無效電壓有效，充分利用了發(fā)電能源，提升了發(fā)電機(jī)的利用率。
文檔編號(hào)H02J7/14GK101860067SQ20101020312
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者許升, 陳玉玲 申請(qǐng)人:海爾集團(tuán)公司;青島海爾洗衣機(jī)有限公司