專利名稱：充電單元、充電器和充電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電能轉(zhuǎn)換與節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的充電單元、充電器和充電系統(tǒng)， 特別涉及一種智能型的三相電容式充電機(jī)。
背景技術(shù)：
對蓄電池進(jìn)行充電，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活領(lǐng)域里無處不見。隨著人們環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，在大型機(jī)械加工場合電動搬運(yùn)車應(yīng)該強(qiáng)制使用，電動汽車技術(shù)的成熟，便攜電動工具的普遍應(yīng)用，對充電作業(yè)的需求會越來越多。在大容量充電作業(yè)中，充電作業(yè)的節(jié)能問題就越來越顯重要。目前，充電裝置主要以可控硅充電裝置、開關(guān)電源式充電裝置為主， 它們都是用變壓器變壓與蓄電池電壓匹配再進(jìn)行整流變成直流電，對蓄電池充電。由于變壓器的損耗是不可避免的，所以充電過程的節(jié)能降耗受到了局限。CN93205472. 2和CN 00201796. 2公開的三相電容式充電機(jī)(三相電容式充電電源機(jī))，提出了利用電力電容器傳輸電能用二極管整流電路整流的充電技術(shù)方案，為充電節(jié)能實(shí)現(xiàn)了飛躍性的突破。已經(jīng)日益引起業(yè)界人士的重視。然而由于人們對電容式充電的特點(diǎn)認(rèn)識不足，在應(yīng)用中暴露了一些缺陷，本發(fā)明專利提出了對三相電容式充電機(jī)的一種完善方案。

發(fā)明內(nèi)容
電容式充電機(jī)的突出特點(diǎn)是其恒流源特性，這種特點(diǎn)要求在操作過程中，要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，否則會自毀整流電路，損壞設(shè)備。本發(fā)明專利方案主要是在三相電容式充電機(jī)的輸出端口進(jìn)行技術(shù)完善，實(shí)現(xiàn)三相電容式充電機(jī)的無人值守自動充電。三相電容式充電機(jī)主要用于大容量充電，目前多用于電動搬運(yùn)車、公園游覽車、和礦用蓄電池機(jī)車充電。這些設(shè)備中都是低壓蓄電池組驅(qū)動，充電電壓低，適合多臺串聯(lián)充電。由于充電用戶的電池電量余量不同，隨時(shí)上線離線，違章操作難免。充電設(shè)備的安全存在很大隱患。為此我們提出了利用人工智能技術(shù)和科學(xué)的輸出端口技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動、安全運(yùn)行的方案。其特點(diǎn)在于1)充電輸出端口采用多插口串聯(lián)輸出方式；幻每個(gè)輸出插口采用二極管反向串聯(lián)并且串接接觸器節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明的第一方面涉及一種充電單元，用于與充電電源的正、負(fù)極連接以便為待充電的負(fù)荷充電，該充電單元包括第一二極管、第二二極管、一個(gè)接觸器和一個(gè)用于插入所述負(fù)荷的插座，所述第一二極管和所述第二二極管的陽極之間串接設(shè)置有所述接觸器，所述第一二極管和所述第二二極管的陰極之間設(shè)置有所述插座，所述插座內(nèi)沒有插入所述負(fù)荷時(shí)，所述接觸器閉合，所述第一二極管的陽極與所述充電電源的正極連接，所述第二二極管的陽極通過所述接觸器與所述充電電源的正極連接，所述第二二極管的陰極與所述充電電源的負(fù)極連接，所述負(fù)荷充電時(shí)，所述接觸器斷開，所述負(fù)荷充電完成后，所述接觸器閉
I=I O在上述充電單元中，優(yōu)選，所述充電電源為三相電容式充電電源機(jī)。在上述充電單元中，優(yōu)選，所述插座與負(fù)荷檢測機(jī)構(gòu)連接，所述負(fù)荷檢測機(jī)構(gòu)檢測有無負(fù)荷插入、插入的所述負(fù)荷的電量。本發(fā)明的第二方面涉及一種充電器，用于與充電電源的正、負(fù)極連接以便為待充電的一個(gè)或者多個(gè)負(fù)荷充電，該充電器包括串聯(lián)連接在一起的N個(gè)充電單元，所述N個(gè)充電單元包括一個(gè)與所述充電電源的正極連接的頭充電單元、一個(gè)與所述充電電源的負(fù)極連接的尾充電單元、和串聯(lián)連接在所述頭充電單元和所述尾充電單元之間的N-2個(gè)中間充電單元，所述N為大于等于2的整數(shù)，所述N個(gè)充電單元中的每一個(gè)充電單元均包括第一二極管、第二二極管、一個(gè)接觸器和一個(gè)用于插入所述負(fù)荷的插座，在每一個(gè)充電單元中所述第一二極管和所述第二二極管的陽極之間串接設(shè)置有所述接觸器，所述第一二極管和所述第二二極管的陰極之間串接設(shè)置有所述插座，所述插座內(nèi)沒有插入所述負(fù)荷時(shí)，所述接觸器閉合；所述頭充電單元的第一二極管的陽極與所述充電電源的正極連接，所述頭充電單元的第二二極管的陽極通過所述接觸器與所述充電電源的正極連接，所述尾充電單元的第二二極管的陰極與所述充電電源的負(fù)極連接，所述N-2個(gè)中間充電單元的每一個(gè)中間充電單元都是所述每一個(gè)中間充電單元的第一二極管的陽極與上游側(cè)所串聯(lián)的充電單元的第二二極管的陰極連接，所述每一個(gè)中間充電單元的第二二極管的陰極與下游側(cè)所串聯(lián)的充電單元的第一二極管的陽極連接，為所述負(fù)荷充電時(shí)，所述N個(gè)充電單元中插入有所述負(fù)荷的充電單元稱為負(fù)載充電單元、所述N個(gè)充電單元中沒有插入所述負(fù)荷的充電單元稱為空載充電單元，為所述負(fù)荷充電時(shí)，所述負(fù)載充電單元的所述接觸器斷開，所述空載充電單元的所述接觸器閉合，所述負(fù)荷完成充電后，完成充電的所述負(fù)荷所對應(yīng)的所述負(fù)載充電單元的所述接觸器閉合。在上述充電器中，優(yōu)選，所述充電電源為三相電容式充電電源機(jī)。在上述充電器中，優(yōu)選，所述插座與負(fù)荷檢測機(jī)構(gòu)連接，所述負(fù)荷檢測機(jī)構(gòu)檢測有無負(fù)荷插入、插入的所述負(fù)荷的電量。本發(fā)明的第三方面涉及一種充電機(jī)，該充電機(jī)包括充電機(jī)主體；和串聯(lián)連接在所述充電機(jī)主體的正、負(fù)極之間的N個(gè)充電單元，所述N個(gè)充電單元包括一個(gè)與所述充電機(jī)主體的正極連接的頭充電單元、一個(gè)與所述充電機(jī)主體的負(fù)極連接的尾充電單元、和串聯(lián)連接在所述頭充電單元和所述尾充電單元之間的N-2個(gè)中間單元，所述N為大于等于2的整數(shù)，所述N個(gè)充電單元中的每一個(gè)充電單元均包括第一二極管、第二二極管、一個(gè)接觸器和一個(gè)用于插入待充電的負(fù)荷的插座，在每一個(gè)充電單元中所述第一二極管和所述第二二極管的陽極之間串接設(shè)置有所述接觸器，所述第一二極管和所述第二二極管的陰極之間串接設(shè)置有所述插座，所述插座內(nèi)沒有插入所述負(fù)荷時(shí)，所述接觸器閉合；所述頭充電單元的第一二極管的陽極與所述充電機(jī)主體的正極連接，所述頭充電單元的第二二極管的陽極通過所述接觸器與所述充電機(jī)主體的正極連接，所述尾充電單元的第二二極管的陰極與所述充電機(jī)主體的負(fù)極連接，所述N-2個(gè)中間充電單元的每一個(gè)中間充電單元都是所述每一個(gè)中間充電單元的第一二極管的陽極與上游側(cè)所串聯(lián)的充電單元的第二二極管的陰極連接，所述每一個(gè)中間充電單元的第二二極管的陰極與下游側(cè)所串聯(lián)的充電單元的第一二極管的陽極連接，為所述負(fù)荷充電時(shí)，所述N個(gè)充電單元中插入有所述負(fù)荷的充電單元稱為負(fù)載充電單元、所述N個(gè)充電單元中沒有插入所述負(fù)荷的充電單元稱為空載充電單元，為所述負(fù)荷充電時(shí)，所述負(fù)載充電單元的所述接觸器斷開，所述空載充電單元的所述接觸器閉合，所述負(fù)荷完成充電后，完成充電的所述負(fù)載充電單元的所述接觸器閉合，所述空載充電單元的所述接觸器依然閉合，所述N個(gè)充電單元的所述接觸器均為閉合狀態(tài)時(shí)，所述充電機(jī)主體的充電電源被斷開。在上述充電機(jī)中，優(yōu)選，所述充電機(jī)主體為三相電容式充電電源機(jī)。在上述充電機(jī)中，優(yōu)選，所述插座與負(fù)荷檢測機(jī)構(gòu)連接，所述負(fù)荷檢測機(jī)構(gòu)檢測有無負(fù)荷插入、插入的所述負(fù)荷的電量。


圖1是本發(fā)明的充電機(jī)的串聯(lián)插口輸出示意圖。圖2是插口單元(充電單元)的結(jié)構(gòu)原理圖。符號說明1充電機(jī)主體(充電電源)；2充電輸出端口(充電單元組)；加第一充電單元(頭充電單元)；2b第二充電單元(中間充電單元)；2c第三充電單元(中間充電單元)；2d第四充電單元(尾充電單元)；31、32、33、；34負(fù)荷；10接觸器；21第一二極管；22 第二二極管；30插座；40待充電蓄電池(負(fù)荷)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明專利的實(shí)施例是一種用于電動搬運(yùn)車的充電機(jī)，考慮到電動車上蓄電池組的額定電壓為48V，所以我們給每臺充電機(jī)設(shè)立4個(gè)串聯(lián)充電插口，這樣可同時(shí)為4臺電動車充電。本發(fā)明的充電機(jī)及其充電輸出端口如圖1所示。在圖1中1為充電機(jī)主體，作為該主體，可以為背景技術(shù)中提及的三相電容式充電電源機(jī)，也可以為本領(lǐng)域內(nèi)能夠提供的其它提供充電電源的電源機(jī)，2為充電輸出端口(充電單元組)，31、32、33、34為待充電蓄電池組(負(fù)荷)，該充電機(jī)包括四個(gè)相互串聯(lián)連接的充電單元，該充電機(jī)可同時(shí)為接到這四個(gè)充電單元上的負(fù)荷(蓄電池)充電。充電單元及其上每個(gè)插口的結(jié)構(gòu)如圖2所示。每一個(gè)充電單元包括兩個(gè)二極管 (第一二極管21和第二二極管2 ，一個(gè)接觸器10和一個(gè)插座30，第一二極管21和第二二極管22反向串聯(lián)連接，而且在第一二極管21和第二二極管22的陽極之間串接有接觸器 10，插座30的兩個(gè)座腳分別與第一二極管21和第二二極管22的陰極連接，即接觸器10設(shè)置在兩個(gè)二極管的陽極之間，插座30設(shè)置在兩個(gè)二極管的陰極之間。充電機(jī)運(yùn)行中，人工智能系統(tǒng)隨時(shí)監(jiān)測每個(gè)插口(插座)的負(fù)載狀況，做出適當(dāng)?shù)目刂?。下面介紹一下該充電系統(tǒng)的工作原理。一般情況下，接觸器10是閉合的，如果充電機(jī)的負(fù)荷檢測機(jī)構(gòu)檢測到全部插座沒有負(fù)荷插入即零負(fù)載時(shí)，充電機(jī)就會關(guān)閉充電電源，設(shè)備進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)負(fù)荷檢測機(jī)構(gòu)檢測到某個(gè)插座上有負(fù)荷(比如負(fù)荷31)插入時(shí)，該插座所在的充電單元(比如稱為第一充電單元(頭充電單元)2a)的接觸器10就由閉合改為斷開，而其它未加載有負(fù)荷的全部充電單元(比如稱為第二充電單元(中間充電單元)2b、第三充電單元(中間充電單元)2c、第四充電單元(尾充電單元)2d)的接觸器仍然保持閉合，以便為該負(fù)荷31充電提供充電通路(即維持如下的通路充電電源的正極(圖1中的+)— 第一二極管21 —負(fù)荷31 —其它充電單元(其它充電單元內(nèi)的接觸器10 —第二二極管22 之間連通)一充電電源的負(fù)極(圖1中的_))，充電過程中隨時(shí)檢測蓄電池(負(fù)荷)電壓， 當(dāng)蓄電池充滿時(shí)，閉合該充電單元的接觸器該插口充電停止，并通知和顯示告知用戶(盡管閉合接觸器時(shí)，即使沒有取下負(fù)荷(蓄電池)，但是由于該充電單元的兩個(gè)二極管反向串聯(lián)，所以無論電池極性如何，都不會出現(xiàn)已經(jīng)充好電的蓄電池因反向放電而受損的事情)。 在閉合該充電單元的接觸器的同時(shí)如果充電檢測機(jī)構(gòu)沒有發(fā)現(xiàn)其它負(fù)荷在充電即所有充電單元空載，就關(guān)斷充電電源。如果在為負(fù)荷31充電的過程中，發(fā)現(xiàn)有新負(fù)荷(比如負(fù)荷33)插入，則將負(fù)荷33 所對應(yīng)的第三充電單元2c的接觸器10由閉合改為斷開，而第二、四充電單元的接觸器依然保持閉合，以便為負(fù)荷31和33的充電提供充電通路(即維持如下的通路充電電源的正極 —第一充電單元的第一二極管21 —負(fù)荷31 —第二充電單元內(nèi)的接觸器10 —第二充電單元內(nèi)的第二二極管22 —第三充電單元的第一二極管21 —負(fù)荷33 —第四充電單元內(nèi)的接觸器10 —第四充電單元內(nèi)的第二二極管22 —充電電源的負(fù)極)，在檢測到負(fù)荷31先充滿而負(fù)荷33依然在充電時(shí)，就將第一充電單元內(nèi)的接觸器10閉合，則此時(shí)整個(gè)充電器的充電通路為充電電源的正極一第一充電單元的接觸器10 —第一充電單元的第二二極管22 — 第二充電單元內(nèi)的接觸器10 —第二充電單元內(nèi)的第二二極管22 —第三充電單元的第一二極管21 —負(fù)荷33 —第四充電單元內(nèi)的接觸器10 —第四充電單元內(nèi)的第二二極管22 —充電電源的負(fù)極。待發(fā)現(xiàn)負(fù)荷33也完成充電時(shí)，負(fù)荷33所對應(yīng)的第三充電單元的接觸器10閉合， 并通知用戶，而且根據(jù)插座上負(fù)載插入狀況確定充電電源的通斷。由于在這些充電單元內(nèi)兩個(gè)二極管是反向串聯(lián)，無論電池極性如何，都不會有電流通路，不會出現(xiàn)反向放電損害蓄電池的問題。當(dāng)檢測到正確接入的負(fù)荷時(shí)，接觸器斷開， 開始向負(fù)荷充電。充電過程隨時(shí)檢測蓄電池電壓(也可由負(fù)荷檢測機(jī)構(gòu)完成)，當(dāng)蓄電池充滿時(shí)，閉合接觸器為其它插口提供充電通路，該插口充電停止，并通知和顯示告知用戶。當(dāng)檢測到負(fù)荷接入錯(cuò)誤，發(fā)出報(bào)警，令用戶糾正。接觸器是閉合不變，該插口沒有電流輸出，所以也不會對錯(cuò)誤接入的負(fù)荷帶來損害。當(dāng)檢測到所有插口沒有負(fù)荷時(shí)的狀態(tài)時(shí)，設(shè)備關(guān)斷充電電源，設(shè)備進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種充電單元，用于與充電電源的正、負(fù)極連接以便為待充電的負(fù)荷充電，其特征在于，該充電單元包括第一二極管、第二二極管、一個(gè)接觸器和一個(gè)用于插入所述負(fù)荷的插座，所述第一二極管和所述第二二極管的陽極之間串接設(shè)置有所述接觸器， 所述第一二極管和所述第二二極管的陰極之間設(shè)置有所述插座， 所述插座內(nèi)沒有插入所述負(fù)荷時(shí)，所述接觸器閉合， 所述第一二極管的陽極與所述充電電源的正極連接， 所述第二二極管的陽極通過所述接觸器與所述充電電源的正極連接， 所述第二二極管的陰極與所述充電電源的負(fù)極連接， 所述負(fù)荷充電時(shí)，所述接觸器斷開， 所述負(fù)荷充電完成后，所述接觸器閉合。
2.如權(quán)利要求1所述的充電單元，其特征在于， 所述充電電源為三相電容式充電電源機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的充電單元，其特征在于， 所述插座與負(fù)荷檢測機(jī)構(gòu)連接，所述負(fù)荷檢測機(jī)構(gòu)檢測有無負(fù)荷插入、插入的所述負(fù)荷的電量。
4.一種充電器，用于與充電電源的正、負(fù)極連接以便為待充電的一個(gè)或者多個(gè)負(fù)荷充電，其特征在于，該充電器包括串聯(lián)連接在一起的N個(gè)充電單元， 所述N個(gè)充電單元包括 一個(gè)與所述充電電源的正極連接的頭充電單元、 一個(gè)與所述充電電源的負(fù)極連接的尾充電單元、和串聯(lián)連接在所述頭充電單元和所述尾充電單元之間的N-2個(gè)中間充電單元，所述N為大于等于2的整數(shù)，所述N個(gè)充電單元中的每一個(gè)充電單元均包括第一二極管、第二二極管、一個(gè)接觸器和一個(gè)用于插入所述負(fù)荷的插座，在每一個(gè)充電單元中所述第一二極管和所述第二二極管的陽極之間串接設(shè)置有所述接觸器，所述第一二極管和所述第二二極管的陰極之間串接設(shè)置有所述插座，所述插座內(nèi)沒有插入所述負(fù)荷時(shí)，所述接觸器閉合；所述頭充電單元的第一二極管的陽極與所述充電電源的正極連接， 所述頭充電單元的第二二極管的陽極通過所述接觸器與所述充電電源的正極連接， 所述尾充電單元的第二二極管的陰極與所述充電電源的負(fù)極連接， 所述N-2個(gè)中間充電單元的每一個(gè)中間充電單元都是所述每一個(gè)中間充電單元的第一二極管的陽極與上游側(cè)所串聯(lián)的充電單元的第二二極管的陰極連接，所述每一個(gè)中間充電單元的第二二極管的陰極與下游側(cè)所串聯(lián)的充電單元的第一二極管的陽極連接，為所述負(fù)荷充電時(shí)，所述N個(gè)充電單元中插入有所述負(fù)荷的充電單元稱為負(fù)載充電單元、所述N個(gè)充電單元中沒有插入所述負(fù)荷的充電單元稱為空載充電單元，為所述負(fù)荷充電時(shí)，所述負(fù)載充電單元的所述接觸器斷開，所述空載充電單元的所述接觸器閉合，所述負(fù)荷完成充電后，完成充電的所述負(fù)荷所對應(yīng)的所述負(fù)載充電單元的所述接觸器閉合。
5.如權(quán)利要求4所述的充電器，其特征在于， 所述充電電源為三相電容式充電電源機(jī)。
6.如權(quán)利要求4所述的充電器，其特征在于， 所述插座與負(fù)荷檢測機(jī)構(gòu)連接，所述負(fù)荷檢測機(jī)構(gòu)檢測有無負(fù)荷插入、插入的所述負(fù)荷的電量。
7.一種充電機(jī)，其特征在于，該充電機(jī)包括 充電機(jī)主體；和串聯(lián)連接在所述充電機(jī)主體的正、負(fù)極之間的N個(gè)充電單元， 所述N個(gè)充電單元包括一個(gè)與所述充電機(jī)主體的正極連接的頭充電單元、 一個(gè)與所述充電機(jī)主體的負(fù)極連接的尾充電單元、和串聯(lián)連接在所述頭充電單元和所述尾充電單元之間的N-2個(gè)中間單元，所述N為大于等于2的整數(shù)，所述N個(gè)充電單元中的每一個(gè)充電單元均包括第一二極管、第二二極管、一個(gè)接觸器和一個(gè)用于插入待充電的負(fù)荷的插座，在每一個(gè)充電單元中所述第一二極管和所述第二二極管的陽極之間串接設(shè)置有所述接觸器，所述第一二極管和所述第二二極管的陰極之間串接設(shè)置有所述插座，所述插座內(nèi)沒有插入所述負(fù)荷時(shí)，所述接觸器閉合；所述頭充電單元的第一二極管的陽極與所述充電機(jī)主體的正極連接， 所述頭充電單元的第二二極管的陽極通過所述接觸器與所述充電機(jī)主體的正極連接， 所述尾充電單元的第二二極管的陰極與所述充電機(jī)主體的負(fù)極連接， 所述N-2個(gè)中間充電單元的每一個(gè)中間充電單元都是所述每一個(gè)中間充電單元的第一二極管的陽極與上游側(cè)所串聯(lián)的充電單元的第二二極管的陰極連接，所述每一個(gè)中間充電單元的第二二極管的陰極與下游側(cè)所串聯(lián)的充電單元的第一二極管的陽極連接，為所述負(fù)荷充電時(shí)，所述N個(gè)充電單元中插入有所述負(fù)荷的充電單元稱為負(fù)載充電單元、所述N個(gè)充電單元中沒有插入所述負(fù)荷的充電單元稱為空載充電單元，為所述負(fù)荷充電時(shí)，所述負(fù)載充電單元的所述接觸器斷開，所述空載充電單元的所述接觸器閉合，所述負(fù)荷完成充電后，完成充電的所述負(fù)載充電單元的所述接觸器閉合，所述空載充電單元的所述接觸器依然閉合，所述N個(gè)充電單元的所述接觸器均為閉合狀態(tài)時(shí)，所述充電機(jī)主體的充電電源被斷開。
8.如權(quán)利要求7所述的充電機(jī)，其特征在于， 所述充電機(jī)主體為三相電容式充電電源機(jī)。
9.如權(quán)利要求7所述的充電機(jī)，其特征在于， 所述插座與負(fù)荷檢測機(jī)構(gòu)連接，所述負(fù)荷檢測機(jī)構(gòu)檢測有無負(fù)荷插入、插入的所述負(fù)荷的電量。
全文摘要
本發(fā)明涉及充電單元、充電器和充電機(jī)，其中，充電單元用于與充電電源的正、負(fù)極連接以便為待充電的負(fù)荷充電，該充電單元包括第一二極管、第二二極管、一個(gè)接觸器和一個(gè)用于插入所述負(fù)荷的插座，所述第一二極管和所述第二二極管的陽極之間串接設(shè)置有所述接觸器，所述第一二極管和所述第二二極管的陰極之間設(shè)置有所述插座，所述插座內(nèi)沒有插入所述負(fù)荷時(shí)，所述接觸器閉合，所述第一二極管的陽極與所述充電電源的正極連接，所述第二二極管的陽極通過所述接觸器與所述充電電源的正極連接，所述第二二極管的陰極與所述充電電源的負(fù)極連接，所述負(fù)荷充電時(shí)，所述接觸器斷開，所述負(fù)荷充電完成后，所述接觸器閉合。
文檔編號H02J7/00GK102361337SQ201110329368
公開日2012年2月22日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者楊文國, 邵蒙 申請人:國電龍?jiān)措娏夹g(shù)工程有限責(zé)任公司