專利名稱：快速充電過程的放電去極化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型公開一種快速充電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體講快慢兩用充電機(jī)在快速充電過程中的放電去極化裝置。
背景技術(shù)：
蓄電池作為一種儲(chǔ)能式電源，在交通運(yùn)輸、通訊電力、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、尤其在軍隊(duì)的武器裝備等領(lǐng)域，有著極為廣泛的應(yīng)用。對(duì)蓄電池來說，其性能的好壞和使用壽命的長(zhǎng)短與蓄電池的充電方式密切相關(guān)，好的充電機(jī)能大大提高蓄電池的工作性能和使用壽命。蓄電池常規(guī)充電方法的充電時(shí)間一般在12～24個(gè)小時(shí)，充電效率低下，尤其在一些要求快速充電的特殊場(chǎng)合，常規(guī)充電方法顯然滿足不了要求。充電效率低還容易造成嚴(yán)重的“析氣”和“過熱”現(xiàn)象發(fā)生，使極板腐蝕和鈍化，導(dǎo)致蓄電池加速老化或損壞，嚴(yán)重地影響了蓄電池的使用壽命。因此，既能提高充電質(zhì)量，加快充電速度，又不影響蓄電池的使用壽命的新型高效、快速、無(wú)損的充電機(jī)逐步成為市場(chǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)。
技術(shù)內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種快速充電過程的放電去極化裝置，實(shí)現(xiàn)正脈沖充電、負(fù)脈沖放電去極化的快速充電過程，能有效提高蓄電池的充電質(zhì)量和使用壽命。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案快速充電過程的放電去極化裝置，其特征在于將輸入的三相380V交流電經(jīng)抗干擾濾波電路EMI后通過三相整流模塊和濾波平衡電路U1，轉(zhuǎn)換成為高壓直流電壓，經(jīng)軟開關(guān)DC/DC變流模塊U2轉(zhuǎn)換成為蓄電池的充電電流或電壓，通過輸出控制電路U3連接到蓄電池的正極；參數(shù)取樣電路U4對(duì)充電的電流、蓄電池兩端的電壓、電解液的溫度進(jìn)行取樣反饋，通過A/D轉(zhuǎn)換送入CPU微機(jī)控制中心，由CPU微機(jī)控制中心通過程序計(jì)算，輸出控制信號(hào)到移相脈沖驅(qū)動(dòng)電路U5，調(diào)節(jié)輸出的電流和電壓，構(gòu)成閉環(huán)負(fù)反饋，使恒流組件模塊輸出適合蓄電池最佳充電要求的電流或電壓；CPU微機(jī)控制中心發(fā)出控制信號(hào)到放電去極化驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路U6，放電去極化驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路U6輸出控制信號(hào)到電子開關(guān)管IGBT的控制極G，使放電回路接通；電子開關(guān)管IGBT的兩輸出極經(jīng)電阻元件接到蓄電池兩端。
所述的蓄電池的正極依次通過放電功率消耗電阻R1和大功率快恢復(fù)二極管D1與電子開關(guān)管IGBT的D極相連，蓄電池的負(fù)極通過放電電流取樣反饋電阻R2接到電子開關(guān)管IGBT的S極和放電去極化驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路U6之間。
由上述技術(shù)方案可知，采用軟開關(guān)電源技術(shù)，將電網(wǎng)三相380V電壓，轉(zhuǎn)換成為可控的直流恒流輸出，作為該實(shí)用新型裝置的可控型恒流源組件模塊，以滿足快/慢充電過程的主電路功率變換和控制需要，與快/慢充電和放電去極化控制模塊有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)不同容量不同狀態(tài)的蓄電池快速或常規(guī)充電功能；蓄電池在恒流充電過程中會(huì)產(chǎn)生各種極化，其中有電阻極化和濃差極化，這些極化的產(chǎn)生都影響著充電過程的進(jìn)度和充電質(zhì)量。為此，在大電流充電過程中，必須要消除這些極化電壓，才能縮短充電時(shí)間，提高充電質(zhì)量。本實(shí)用新型在快速充電的每個(gè)周期，使可控型恒流源組件實(shí)現(xiàn)短暫的停止輸出充電，以消除電阻極化，再控制蓄電池的放電回路，使蓄電池進(jìn)行瞬間大電流放電，以消除濃差極化，然后再控制恒流源組件輸出充電，周期循環(huán)。這樣在每個(gè)充放電周期，都有效地消除了極化效應(yīng)，提高充電效率，縮短充電時(shí)間。
附圖概述

圖1是本實(shí)用新型的電路原理圖；圖2是本實(shí)用新型在使用過程中的具體控制原理框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
如圖1所示，本實(shí)用新型的主電路采用PWM移相式軟開關(guān)拓樸結(jié)構(gòu)，將輸入的三相380V交流電經(jīng)抗干擾濾波電路EMI后通過三相整流模塊和濾波平衡電路U1，轉(zhuǎn)換成為高壓直流電壓，經(jīng)軟開關(guān)DC/DC變流模塊U2轉(zhuǎn)換成為蓄電池的充電電流或電壓，通過輸出控制電路U3，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。參數(shù)取樣電路U4對(duì)充電的電流、蓄電池兩端的電壓、電解液的溫度進(jìn)行取樣反饋，通過A/D轉(zhuǎn)換送入CPU微機(jī)控制中心，由CPU微機(jī)控制中心通過程序計(jì)算，輸出控制信號(hào)到移相脈沖驅(qū)動(dòng)電路U5，調(diào)節(jié)輸出的電流和電壓，構(gòu)成閉環(huán)負(fù)反饋，使恒流組件模塊輸出適合蓄電池最佳充電要求的電流或電壓。
在快充狀態(tài)下，CPU微機(jī)控制中心通過程序控制，在每個(gè)充電周期發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)到放電去極化驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路U6，由U6驅(qū)動(dòng)電路觸發(fā)“放電去極化電路”的電子開關(guān)管IGBT的控制極G，使放電回路接通，此時(shí)，充電回路關(guān)閉，由單片機(jī)程序控制，蓄電池通過放電回路進(jìn)行瞬間大電流放電，以消除充電過程的極化效應(yīng)。R1是放電功率消耗電阻，用以限制最大放電電流If，D1是大功率快恢復(fù)二極管，用以防止蓄電池反接，R2是放電電流取樣反饋電阻，If經(jīng)過R2產(chǎn)生的Uf反饋電壓，送到U6單元，夠成放電去極化電流的閉環(huán)負(fù)反饋。根據(jù)蓄電池的不同容量，通過初始狀態(tài)參數(shù)的設(shè)置，由CPU微機(jī)控制中心調(diào)節(jié)放電去極化電流的放電頻率，從而得到調(diào)節(jié)放電去極化電流的目的。IGBT大功率高頻開關(guān)管是該實(shí)用新型裝置的關(guān)鍵器件，任何機(jī)械式開關(guān)都無(wú)法比擬，開關(guān)壽命長(zhǎng)，高頻化，無(wú)電子干擾。通過專用(快慢充電控制模塊)的驅(qū)動(dòng)模塊，很容易實(shí)現(xiàn)快速充電過程的控制。該大功率IGBT高頻開關(guān)管的容量可以根據(jù)放電電流的大小或蓄電池容量的大小選擇一個(gè)以上的同型號(hào)管子相并聯(lián)，以滿足不同容量蓄電池放電去極化需求。
本實(shí)用新型裝置在快速充電狀態(tài)下的充電過程，通過在線跟蹤檢測(cè)和控制，使輸出電流轉(zhuǎn)換成為正脈沖充電和負(fù)脈沖放電去極化的快速充電過程，隨著充電過程的進(jìn)行以及狀態(tài)參數(shù)的檢測(cè)反饋，微機(jī)控制中心時(shí)刻在調(diào)節(jié)充放電頻率，改變充放電脈寬，達(dá)到微量析氣和高效快速充電的目的。
常規(guī)充電即慢速充電，根據(jù)充電過程或充電模式的要求，取消放電去極化過程，由CPU控制放電去極化電路U6，使U6輸出的觸發(fā)信號(hào)始終處于低電平屏蔽狀態(tài)，IGBT開關(guān)管斷開，切斷放電回路。CPU通過程序，采用PID調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)和控制，首先恒流均充電，再恒壓減流充電，最后通過檢測(cè)充電電流，自動(dòng)轉(zhuǎn)為涓流浮充電的過程。該實(shí)用新型裝置在這兩種充電過程中，通過快/慢充電控制模塊中的CPU微機(jī)控制中心，實(shí)現(xiàn)功能切換，滿足不同充電過程的需求，得到快速充電和常規(guī)充電的有機(jī)結(jié)合。
在充電過程中由于單片機(jī)在線跟蹤檢測(cè)控制，時(shí)刻調(diào)節(jié)充電脈沖的寬度，改變充放電頻率，使蓄電池充電始終保持在微量析氣、有效溫升和最佳的充電狀態(tài)。
本實(shí)用新型裝置所采用的快/慢充電和放電去極化控制模塊，該模塊具有16位微處理器，對(duì)蓄電池充電過程的各狀態(tài)參數(shù)(標(biāo)稱電壓、塊數(shù)、電流、電壓、容量、環(huán)境溫度和充電模式)進(jìn)行設(shè)定、識(shí)別和在線檢測(cè)，通過編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換、自適應(yīng)調(diào)節(jié)和跟蹤控制。其主要過程如圖2所示正脈沖充電、負(fù)脈沖放電去極化是控制模塊在快速充電狀態(tài)下的充電控制模式，與常規(guī)充電狀態(tài)下的區(qū)別在于充電控制模式的不同，取消放電去極化控制過程，采用先恒流均充，再恒壓減流充電，最后通過檢測(cè)充電電流的大小，自動(dòng)轉(zhuǎn)為涓流浮充，實(shí)現(xiàn)充電過程的自動(dòng)控制和無(wú)人值守。本實(shí)用新型具有故障自診斷和保護(hù)功能，可以滿足蓄電池不同充電過程的特殊需要。采用本能實(shí)現(xiàn)兩種功能的結(jié)合，有利于該電源的推廣和應(yīng)用，為電動(dòng)汽車的發(fā)展和普及，解決了后顧之憂。
本實(shí)用新型裝置在多種功率型號(hào)的快慢充電機(jī)中配套使用，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，性能穩(wěn)定可靠。其主要性能如下輸出功率13.6KW，電源效率≥90％，輸出電流0～120A可調(diào)，快速充電時(shí)間≤2小時(shí)，蓄電池溫升≤10℃(環(huán)境溫度35℃下)，常規(guī)充電時(shí)間達(dá)到充電率的100％～110％，蓄電池溫升≤5℃。據(jù)客戶反應(yīng)(提供使用一年以上)，充電效果顯著，使用方便，性能穩(wěn)定可靠。
權(quán)利要求1.一種快速充電過程的放電去極化裝置，其特征在于將輸入的三相380V交流電經(jīng)抗干擾濾波電路EMI后通過三相整流模塊和濾波平衡電路U1，轉(zhuǎn)換成為高壓直流電壓，經(jīng)軟開關(guān)DC/DC變流模塊U2轉(zhuǎn)換成為蓄電池的充電電流或電壓，通過輸出控制電路U3連接到蓄電池的正極；參數(shù)取樣電路U4對(duì)充電的電流、蓄電池兩端的電壓、電解液的溫度進(jìn)行取樣反饋，通過A/D轉(zhuǎn)換送入CPU微機(jī)控制中心，由CPU微機(jī)控制中心通過程序計(jì)算，輸出控制信號(hào)到移相脈沖驅(qū)動(dòng)電路U5，調(diào)節(jié)輸出的電流和電壓，構(gòu)成閉環(huán)負(fù)反饋，使恒流組件模塊輸出適合蓄電池最佳充電要求的電流或電壓；CPU微機(jī)控制中心發(fā)出控制信號(hào)到放電去極化驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路U6，放電去極化驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路U6輸出控制信號(hào)到電子開關(guān)管IGBT的控制極G，使放電回路接通；電子開關(guān)管IGBT的兩輸出極經(jīng)電阻元件接到蓄電池兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速充電過程的放電去極化裝置，其特征在于所述的蓄電池的正極依次通過放電功率消耗電阻R1和大功率快恢復(fù)二極管D1與電子開關(guān)管IGBT的D極相連，蓄電池的負(fù)極通過放電電流取樣反饋電阻R2接到電子開關(guān)管IGBT的S極和放電去極化驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路U6之間。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種快慢兩用充電機(jī)在快速充電過程中的放電去極化裝置，市電經(jīng)抗干擾濾波電路EMI后通過三相整流模塊和濾波平衡電路U1，轉(zhuǎn)換成為充電電流或電壓，通過輸出控制電路U3連接到蓄電池的正極；本實(shí)用新型還包括參數(shù)取樣電路U4和CPU微機(jī)控制中心，由CPU微機(jī)控制中心輸出控制信號(hào)到移相脈沖驅(qū)動(dòng)電路U5和放電去極化驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路U6，放電去極化驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路U6經(jīng)電子開關(guān)管IGBT和電阻元件接到蓄電池兩端。
文檔編號(hào)H01M10/44GK2702512SQ20042002473
公開日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2004年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月13日
發(fā)明者張紅, 鄧立榮 申請(qǐng)人:合肥同智科技發(fā)展有限公司