一種修復式脈沖充電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及充電機，特別是涉及一種修復式脈沖充電機。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市面上現(xiàn)有充電機種類眾多，都能滿足蓄電池充電需要。現(xiàn)有充電機多采用傳統(tǒng)開關(guān)電源功率轉(zhuǎn)換方式，由交流整流后得到直流電，再通過DC-DC功率隔離變換電路，輸出直流電給蓄電池充電，充電電壓電流通過采樣反饋，由PWM調(diào)制器件控制。由于傳統(tǒng)充電機采用通用充電技術(shù)，對蓄電池極板沒有保護作用，長時間使用會使蓄電池極板產(chǎn)生硫化，降低蓄電池容量，增加用戶使用成本，采用傳統(tǒng)充電機充電蓄電池使用壽命一般為一年。針對現(xiàn)有充電機單一功能的改進獲得新型充電機，不僅能更好的完成充電機的充電任務(wù)，還能消除蓄電池極板硫化，對蓄電池進行修復，延長蓄電池使用壽命。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型提供了一種修復式脈沖充電機，不僅加快了充電速度使蓄電池吸收更多電量，而且通過負脈沖充電減少蓄電池極板硫化，延長了蓄電池使用壽命。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種修復式脈沖充電機，由主功率電路和控制回路組成，所述主功率電路包括輸入濾波電路、整流電路、輔助電源、DC-DC變換電路、脈沖充放電電路，所述輔助電源與控制回路連接，為控制回路提供所需工作電壓，所述控制回路包括中央控制單元、PWM脈寬調(diào)制器、保護識別電路、反饋控制電路、調(diào)節(jié)器、電壓采集電路、電流采集電路、溫度采集電路和驅(qū)動電路，所述電壓采集電路和電流采集電路的采集端接入主功率電路中，以采集充電電壓和充電電流，所述電壓采集電路和電流采集電路的輸出端分別與中央控制單元、保護識別電路以及反饋控制電路的輸入端相連，所述溫度采集電路的輸出端與保護識別電路的輸入端相連，所述反饋控制電路輸出端與控制器相連，調(diào)節(jié)器對比接收的電壓及中央控制單元輸出的基準電壓，輸出比較電壓給PWM脈寬調(diào)制器，控制充電機輸出功率。
[0005]進一步，所述的DC-DC變換電路采用全橋型電路，包括直流逆變電路、高頻變壓器、橋式整流電路和濾波電路。
[0006]進一步，所述的脈沖充放電電路由功率二極管、功率三極管、電容和大功率電阻構(gòu)成，并聯(lián)在蓄電池兩端，由PWM脈寬調(diào)制器發(fā)出周期性的脈沖信號控制開關(guān)器件的工作，實現(xiàn)對蓄電池的脈沖充電，控制策略為:在一個充電周期內(nèi)，電平時序由“正脈沖-停止-負脈沖-停止”規(guī)律變換，其中負脈沖放電深度為正脈沖的2?3倍。
[0007]進一步，反饋控制電路通過雙閉環(huán)控制電路調(diào)整PWM占空比，實現(xiàn)恒壓恒流的目的。
[0008]本實用新型采取上述技術(shù)方案所帶來的有益效果是:本實用新型采用正負脈沖交替的充電方式，負脈沖深度為正脈沖的2-3倍，這樣大強度放電脈沖可擊穿蓄電池極板硫化晶體，使其較為轉(zhuǎn)換為電解液溶質(zhì)，提高蓄電池容量；同時在充電控制電路中設(shè)定電流控制和電壓控制兩個反饋控制環(huán)節(jié)，提高了輸入電壓擾動的抵抗能力，完全消除了由輸入電壓引入的低頻紋波，通過對電流給定反饋的限幅，可以對電路中的電流進行限制，從而有效地降低了開關(guān)器件、變壓器等元器件所受到的沖擊。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型修復式脈沖充電機系統(tǒng)框圖
[0010]圖2為充電控制電路的功能框圖
[0011]圖3為DC-DC變換電路的電路圖
[0012]圖4為脈沖充放電電路的電路圖
[0013]圖5為充電脈沖控制時序圖
[0014]圖6為修復式脈沖充電機的主程序流程圖
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖及較佳實施方式對本實用新型作進一步詳細描述:
[0016]本實施例提出的修復式脈沖充電機，其原理結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，一種修復式脈沖充電機，由主功率電路和控制回路組成，所述主功率電路包括輸入濾波電路、整流電路、輔助電源、DC-DC變換電路、脈沖充放電電路，所述輔助電源與控制回路連接，為控制回路提供所需工作電壓，所述控制回路包括中央控制單元、PWM脈寬調(diào)制器、保護識別電路、反饋控制電路、調(diào)節(jié)器、電壓采集電路、電流采集電路、溫度采集電路和驅(qū)動電路，所述反饋控制電路分別與電壓采集電路、電流采集電路構(gòu)成兩個反饋控制環(huán)，反饋控制電路通過雙閉環(huán)控制電路調(diào)整PWM占空比，實現(xiàn)恒壓恒流的目的。
[0017]參看圖2，簡述控制回路各部件的作用，所述電壓采集電路和電流采集電路的采集端接入主功率電路中，以采集充電電壓和充電電流；電壓采集電路和電流采集電路的輸出端分別與中央控制單元、保護識別電路以及反饋控制電路的輸入端相連，溫度采集電路的輸出端與保護識別電路的輸入端相連；中央控制單元中設(shè)定有軟件保護程序，就是比較算法，當采集電壓值超過中央控制單元中設(shè)定的閥值后，中央控制單元就直接控制PWM脈寬調(diào)制器引腳，使PWM脈寬調(diào)制器停止工作；保護識別電路屬于硬件電路設(shè)計，采集的電壓值(電壓、電流信號)通過硬件電路匹配，輸送給PWM器件引腳高低電平，直接控制PWM脈寬調(diào)制器工作或者關(guān)斷，與保護識別電路相連的溫度采集電路也采用類似方法控制PWM脈寬調(diào)制器開關(guān)；反饋控制電路將采集的電壓電流信號傳輸給調(diào)節(jié)器，中央控制單元輸出基準電壓給調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器進行比較，輸出比較電壓給PWM脈寬調(diào)制器，控制充電機輸出功率。
[0018]在這三個采集信號中，輸送給反饋控制電路的采集信號為控制輸出信號，通過雙閉環(huán)控制電路調(diào)整PWM占空比，實現(xiàn)恒壓恒流的目的，而輸送給保護識別電路和中央控制單元的采集信號分別通過硬件保護和軟件保護實現(xiàn)充電機保護功能。
[0019]本實用新型工作過程:輸入濾波電路對交流市電進行濾波后，一部分存儲至輔助電源，為控制回路提供工作電壓，另一部分送入整流電路進行整流，整流電路通過整流橋?qū)⒔邮盏降?20V交流電轉(zhuǎn)換為300V直流電，經(jīng)DC-DC變換電路，將300V直流電轉(zhuǎn)換為高壓直流，輸送給蓄電池，同時控制回路中的中央控制單元根據(jù)接收到的電壓電流及反饋信息，實時調(diào)整DC-DC變換電路的輸出電壓以及脈沖充放電電路的正負脈沖時序。
[0020]DC-DC變換電路采用全橋型電路，如圖3所示，包括直流逆變電路、高頻變壓器、橋式整流電路和濾波電路。
[0021]脈沖充放電電路如圖4所示，由功率二極管、功率三極管、電容和大功率電阻構(gòu)成，并聯(lián)在蓄電池兩端?？刂苹芈放c脈沖充放電電路連接，經(jīng)PWM發(fā)出相應(yīng)控制信號實現(xiàn)控制功率三極管導通，電容經(jīng)功率電阻放電形成負脈沖，負脈沖深度如圖5所示，為正脈沖的2-3倍，這樣大強度放電脈沖可擊穿蓄電池極板硫化晶體，使其轉(zhuǎn)換為電解液溶質(zhì)，提高蓄電池容量。
[0022]控制回路通過程控PWM芯片來控制占空比的調(diào)整，以實現(xiàn)預定的充電控制要求，調(diào)整PWM占空比在主程序中實時性要求最高，主程序中設(shè)置PWM控制采用定時中斷處理，且將優(yōu)先級設(shè)置為最高，優(yōu)先保證PWM輸出正常，占空比調(diào)整相關(guān)處理程序均在PWM定時中斷子程序中完成。
[0023]本實用新型的主程序設(shè)計如圖6所示，充電機上電啟動后，自動進行系統(tǒng)初始化，檢測各查詢系統(tǒng)各模塊是否運行正常，電池在線狀態(tài)、電池狀態(tài)信息，然后啟動輔助控制回路檢測電池的端電壓、充電電流等信息，根據(jù)信息判斷蓄電池初始充電狀態(tài)，并根據(jù)當前電池狀態(tài)自動設(shè)置充電模式，并置正在充電狀態(tài)標志位，然后開始充電；充電過程中系統(tǒng)將檢測是否出現(xiàn)未接電池、短路、開路、過熱、過壓等故障，故障處理程序在主循環(huán)中通過循環(huán)查詢調(diào)用即可，如若出現(xiàn)相關(guān)故障則轉(zhuǎn)入相應(yīng)子程序處理；當達到自動停機條件時，系統(tǒng)自動停機。
【主權(quán)項】
1.一種修復式脈沖充電機，其特征在于:由主功率電路和控制回路組成，所述主功率電路包括輸入濾波電路、整流電路、輔助電源、DC-DC變換電路、脈沖充放電電路，所述輔助電源與控制回路連接，為控制回路提供所需工作電壓，所述控制回路包括中央控制單元、PWM脈寬調(diào)制器、保護識別電路、反饋控制電路、調(diào)節(jié)器、電壓采集電路、電流采集電路、溫度米集電路和驅(qū)動電路，其中，所述電壓米集電路和電流米集電路的米集端接入主功率電路中，以采集充電電壓和充電電流，所述電壓采集電路和電流采集電路的輸出端分別與中央控制單元、保護識別電路以及反饋控制電路的輸入端相連，所述溫度采集電路的輸出端與保護識別電路的輸入端相連，所述反饋控制電路輸出端與控制器相連，調(diào)節(jié)器對比接收的電壓及中央控制單元輸出的基準電壓，輸出比較電壓給PWM脈寬調(diào)制器，控制充電機輸出功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修復式脈沖充電機，其特征在于:所述的DC-DC變換電路采用全橋型電路，包括直流逆變電路、高頻變壓器、橋式整流電路和濾波電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修復式脈沖充電機，其特征在于:所述的脈沖充放電電路由功率二極管、功率三極管、電容和大功率電阻構(gòu)成，并聯(lián)在蓄電池兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修復式脈沖充電機，其特征在于:所述脈沖充放電電路由PWM脈寬調(diào)制器發(fā)出周期性的脈沖信號控制開關(guān)器件的工作，實現(xiàn)對蓄電池的脈沖充電。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的修復式脈沖充電機，其特征在于:所述脈沖充放電電路的控制策略為:在一個充電周期內(nèi)，電平時序由“正脈沖-停止-負脈沖-停止”規(guī)律變換，其中負脈沖放電深度為正脈沖的2?3倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修復式脈沖充電機，其特征在于:所述反饋控制電路通過雙閉環(huán)控制電路調(diào)整PWM占空比，實現(xiàn)恒壓恒流的目的。
【專利摘要】本實用新型提供了一種修復式脈沖充電機，由主功率電路和控制回路組成，所述主功率電路包括輸入濾波電路、整流電路、輔助電源、DC-DC變換電路、脈沖充放電電路，所述輔助電源與控制回路連接，為控制回路提供所需工作電壓，所述控制回路包括中央控制單元、PWM脈寬調(diào)制器、保護識別電路、反饋控制電路、調(diào)節(jié)器、電壓采集電路、電流采集電路、溫度采集電路和驅(qū)動電路，本實用新型采用正負脈沖交替的充電方式，負脈沖深度為正脈沖的2-3倍，這樣大強度放電脈沖可擊穿蓄電池極板硫化晶體，使其較為轉(zhuǎn)換為電解液溶質(zhì)，提高蓄電池容量。
【IPC分類】H02J7-10, H02J7-02, H02M3-335
【公開號】CN204407987
【申請?zhí)枴緾N201420820614
【發(fā)明人】歐陽勁志, 李松, 辛悅, 楊輝
【申請人】鄭州中電新能源汽車有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2014年12月23日