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)能選擇性地激活各別繞組以實(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) 連接誒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/ m*儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/力(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/V^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 / w m*儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/々”或直流端電壓處于“儲(chǔ)能部件的額定充電電壓 值 Hf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)、開關(guān)電路、整流電路、濾波電路、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，每套繞組分別經(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，所述至少兩個(gè)直流電源通過開關(guān)電路串聯(lián)形成串 聯(lián)回路，同時(shí)通過開關(guān)電路并聯(lián)形成并聯(lián)回路，所述直流電源經(jīng)過串并聯(lián)處理后輸送給充 電管理器，經(jīng)充電管理器處理為儲(chǔ)能部件充電，充電管理器分別與所述串、并聯(lián)回路相連 接，所述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/ 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/ ^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/V^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/ 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/力且小于等于m*儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/ λ/2 ；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/ 4 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/ ( V^n ),其中η為繞組的套數(shù)，η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η為繞組的套數(shù)，η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/化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。優(yōu)選的，所述開關(guān)電路包括至少一個(gè)開關(guān)組，每個(gè)開關(guān)組包括三個(gè)大功率的可控 開關(guān)，每至少兩套繞組的的串聯(lián)回路上連接一個(gè)可控開關(guān)，每至少兩套繞組的并聯(lián)回路的 正輸出端之間連接一個(gè)可控開關(guān)，每至少兩套繞組的并聯(lián)回路中的負(fù)輸出端之間連接一個(gè) 可控開關(guān)，所有可控開關(guān)的可控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，所述大功率的可控開關(guān)是雙極絕緣柵型場效應(yīng)管、場效應(yīng)管、可控硅或晶閘管。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/V^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/ 42"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)施例的第一個(gè)框圖；圖2是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的第二個(gè)框圖；圖3是兩套、三相相位對(duì)稱的繞組發(fā)電時(shí)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)稱的繞組發(fā)電時(shí)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。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、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)勢輸出，輸出交流電，繞 組輸出的交流電經(jīng)過整流電路整流為直流電、再經(jīng)濾波電路過濾輸出給充電管理器，經(jīng)過 充電管理器對(duì)上述直流、濾波后的電源電壓進(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η套繞 組，每套繞組分別經(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 經(jīng)過充電管理器處理后為儲(chǔ)能部件充電，第一個(gè)直流電源、第二個(gè)直流電源..·第η個(gè)直流 電源通過開關(guān)電路串聯(lián)形成串聯(lián)回路，同時(shí)通過開關(guān)電路并聯(lián)形成并聯(lián)回路，充電管理器 分別與所述串、并聯(lián)回路相連接，所述充電管理器根據(jù)檢測到的發(fā)電端的電壓值控制開關(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)后為充電管理器供電的電源路，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)電路包括至少一個(gè)開關(guān)組，每個(gè)開關(guān)組包括三個(gè)大功率的可控開關(guān)，大 功率開關(guān)可承受發(fā)電機(jī)發(fā)出的大電流，每至少兩套繞組的的串聯(lián)回路上連接一個(gè)可控開 關(guān)，每至少兩套繞組的并聯(lián)回路的正輸出端之間連接一個(gè)可控開關(guān)，每至少兩套繞組的并 聯(lián)回路中的負(fù)輸出端之間連接一個(gè)可控開關(guān)，所有可控開關(guān)的可控端連接所述充電管理
ο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3，第一繞組RZl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第一電感Li，第二繞組RZ2連接由二極管D10-D15組成的第二橋式整 流電路，第二橋式整流電路的輸出端連接第二電感L2，所述開關(guān)電路包括三個(gè)大功率的可 控開關(guān)，分別為開關(guān)W、開關(guān)Ν2和開關(guān)N3，開關(guān)m的電源管腳連接第一繞組RZl的負(fù)輸出 端和第二繞組RZ2的正輸出端，所述第一橋式整流電路并聯(lián)第一電容E1，第一電容El連接 在第一繞組RZl的正輸出端和開關(guān)m的電源管腳之間，所述第二橋式整流電路并聯(lián)第二電 容E2，第二電容E2連接在第二繞組RZ2的負(fù)輸出端和開關(guān)m的電源管腳之間，開關(guān)N2連 接第一繞組RZl的正輸出端和第二繞組RZ2的正輸出端，開關(guān)N3連接第一繞組RZl的負(fù)輸 出端和第二繞組RZ的負(fù)輸出端，第一繞組RZl的正輸出端和第二繞組RZ2的負(fù)輸出端連接 所述充電管理器U1，充電管理器Ul連接蓄電池等儲(chǔ)能部件。上述電感和電容都是濾波作 用。所述大功率的可控開關(guān)可以是雙極絕緣柵型場效應(yīng)管、場效應(yīng)管、可控硅或晶閘 管或其他大功率開關(guān)晶體管。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 Rl和一個(gè)采樣電阻R2、與主電阻Rl并聯(lián)的電容Cl，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Ul中的主芯片進(jìn)行計(jì)算，充電管理 器Ul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Ul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Ul的主芯片的工作電壓，否則會(huì)損壞充電管理器Ul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/V^時(shí)，充電管理器控 制開關(guān)m導(dǎo)通，開關(guān)N2、開關(guān)N3截止，即將第一套繞組RZl與第二套繞組RZ2發(fā)出的電源 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)，充電管理器控制開關(guān)m導(dǎo)通，開關(guān)N2、 開關(guān)N3截止，即將第一套繞組RZl與第二套繞組RZ2發(fā)出的電源串聯(lián)。η為繞組的套數(shù)，η 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η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/ 且小于等于nf儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/萬，控制開關(guān)m截 止，開關(guān)N2、開關(guān)N3導(dǎo)通，電路切換為并聯(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)，控制開關(guān)m截止，開關(guān)N2、開關(guān)N3導(dǎo) 通，電路切換為并聯(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，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/Vi ,小于等于nf儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值 /i”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。因此通過本電路后但陶繞組發(fā)電端發(fā)出的位于“儲(chǔ)能部件的額定 充電電壓值~m*儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/V^”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，多套繞組的正負(fù)輸出端之間依次連接形成串聯(lián)回路；正輸 出端之間連接和負(fù)輸出端之間連接形成并聯(lián)回路。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，第一繞組RZ1’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第一電感Li’，第 二繞組RZ2’連接由二極管D10’ -D13’組成的第二橋式整流電路，第二橋式整流電路的輸出 端連接第二電感L2’，所述開關(guān)電路包括三個(gè)大功率的可控開關(guān)，分別為開關(guān)W’、開關(guān)N2’ 和開關(guān)N3，，開關(guān)ΝΓ的電源管腳連接第一繞組RZ1，的負(fù)輸出端和第二繞組RZ2，的正輸出 端，所述第一橋式整流電路并聯(lián)第一電容ΕΓ，第一電容ΕΓ連接在第一繞組RZ1’的正輸出 端和開關(guān)W’的電源管腳之間，所述第二橋式整流電路并聯(lián)第二電容E2’，第二電容E2’連 接在第二繞組RZ2，的負(fù)輸出端和開關(guān)m’的電源管腳之間，開關(guān)N2，連接第一繞組RZ1， 的正輸出端和第二繞組RZ2’的正輸出端，開關(guān)N3’連接第一繞組RZ1’的負(fù)輸出端和第二 繞組RZ’的負(fù)輸出端，第一繞組RZ1’的正輸出端和第二繞組RZ2’的負(fù)輸出端連接所述充 電管理器Ul，充電管理器連接蓄電池等儲(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/V^或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，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/V^，e3表示nf儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/萬，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mM諸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。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。
10
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)、開關(guān)電路、整流電路、濾波電路、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，每套繞組分別經(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，所述至少兩個(gè)直流電源通過開關(guān)電路串聯(lián)形成串聯(lián)回路，同時(shí)通過開關(guān)電路并聯(lián)形成并聯(lián)回路，其特征在于，所述直流電源經(jīng)過串并聯(lián)處理后輸送給充電管理器，經(jīng)充電管理器處理為儲(chǔ)能部件充電，充電管理器分別與所述串、并聯(lián)回路相連接，所述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/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/ ^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)。
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 / 且小于等于m*儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/ V2 ；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/V^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/( V^n),其中η為繞組的套數(shù)，η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η為繞組的套數(shù)，η的值為大于等于2的整數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5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)電路包括至少一個(gè)開關(guān)組，每個(gè)開關(guān)組包括三個(gè)大功率的可控開關(guān)，每至少 兩套繞組的的串聯(lián)回路上連接一個(gè)可控開關(guān)，每至少兩套繞組的并聯(lián)回路的正輸出端之間 連接一個(gè)可控開關(guān)，每至少兩套繞組的并聯(lián)回路中的負(fù)輸出端之間連接一個(gè)可控開關(guān)，所 有可控開關(guān)的可控端連接所述充電管理器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7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。
9.根據(jù)權(quán)利要求7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 大功率的可控開關(guān)是雙極絕緣柵型場效應(yīng)管、場效應(yīng)管、可控硅或晶閘管。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9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)，其轉(zhuǎn)子與機(jī)械部件通過傳動(dòng)系統(tǒng)連接、整流電路、濾波電路、充電管理器、儲(chǔ)能部件；發(fā)電機(jī)定子具有至少兩套繞組，每套繞組分別經(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，直流電源經(jīng)過充電管理器處理后為儲(chǔ)能部件充電，至少的兩個(gè)直流電源通過開關(guān)電路形成串聯(lián)回路和并聯(lián)回路，串、并聯(lián)回路連接充電管理器，充電管理器檢測單套繞組發(fā)電端電壓單套繞組發(fā)電端電壓小于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓值/或直流端電壓小于儲(chǔ)能部件的額定充電電壓，多套繞組串聯(lián)升壓成為有效電壓，發(fā)出的電為有效電壓范圍內(nèi)時(shí)并聯(lián)，有效電壓范圍擴(kuò)大，提升了發(fā)電機(jī)的利用率。
文檔編號(hào)H02J7/14GK101895142SQ20101020559
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者呂佩師, 舒海, 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