節(jié)能充電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是有關(guān)于一種節(jié)能充電機(jī)，其包括EMC濾波電路、功率因數(shù)校正電路、DC/DC轉(zhuǎn)換電路、輸出濾波電路及輔助電源供電電路，還包含輸入繼電器及輸出繼電器，分別位于充電機(jī)的輸入端和輸出端，以有效地隔離輸入端的電源與主功率電路，及輸出端的負(fù)載與主功率電路；電池信號(hào)采集電路，與輸出端的電池相連接，以采集該電池的信號(hào)；及CPU控制器，其會(huì)接收電池信號(hào)采集電路輸入的電壓信號(hào)，并進(jìn)行處理后，按照預(yù)設(shè)的程序輸出給輸入繼電器、輸出繼電器、功率因數(shù)校正電路及DC/DC轉(zhuǎn)換電路，以決定是否開啟主功率電路，從而對電池進(jìn)行充電。借由本發(fā)明，能夠有效控制充電機(jī)主電路在待機(jī)狀態(tài)下不工作，實(shí)現(xiàn)近乎為零的待機(jī)功耗。
【專利說明】節(jié)能充電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種充電機(jī)，特別是涉及一種節(jié)能充電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]充電機(jī)是新能源概念下的產(chǎn)物，是一種專為電動(dòng)汽車、電力通訊、鐵路航空及風(fēng)電儲(chǔ)能等場合所使用的蓄電池組充電的電能轉(zhuǎn)換設(shè)備。若按電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)劃分，可分為兩種:隔離式和無隔離式。當(dāng)充電機(jī)為大功率用電設(shè)備充電時(shí)，其內(nèi)部電路構(gòu)造多采用功率MOS管、變壓器、整流橋、濾波電感、電容以及整流和快恢復(fù)二極管等器件，而這些器件在充電機(jī)待機(jī)空載無輸出狀態(tài)下，因內(nèi)部電路設(shè)計(jì)會(huì)形成回路，這些阻性或容性器件會(huì)消耗一定的功率維持電路的待機(jī)狀態(tài)，致使一部分功率就這樣白白浪費(fèi)掉。并且，元器件因長期工作在通電待機(jī)狀態(tài)下，在一定程度上消耗了其使用壽命。為此曾采用新式電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及采用低內(nèi)阻先進(jìn)元器件加以改進(jìn)，但還是不能從根本上解決空載狀態(tài)下的無用功耗，并增加了產(chǎn)品的材料成本。
[0003]因此如何設(shè)計(jì)一種電路，能使設(shè)備在空載待機(jī)狀態(tài)下主功率電路部分不工作，從而有效降低設(shè)備的空載待機(jī)功耗，并延長設(shè)備的使用壽命，成為近來研究的重點(diǎn)。分析現(xiàn)有大功率充電機(jī)的主功率電路，其多采用無隔離式電路設(shè)計(jì)，設(shè)備電源輸入端及主功率電路和輸出負(fù)載端中間無任何隔離，電路一直處于通路連接狀態(tài)，故充電機(jī)在空載待機(jī)工作狀態(tài)下，主功率電路和控制電路中的阻性和容性器件會(huì)消耗一定的功率來維持電路的暫穩(wěn)態(tài)，并且負(fù)載端和輸出端因?yàn)闆]有隔離，電池組電流會(huì)竄入設(shè)備內(nèi)部，很容易造成電池?fù)p壞及出現(xiàn)安全隱患。
[0004]有鑒于上述現(xiàn)有充電機(jī)電路設(shè)計(jì)中所存在的不足，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)多年所積累的豐富經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)專業(yè)知識(shí)，運(yùn)用科學(xué)的方法，積極加以研究創(chuàng)新，以期能設(shè)計(jì)出一種新型充電機(jī)控制電路，能克服現(xiàn)有充電機(jī)電路設(shè)計(jì)所存在的問題，使其更具有先進(jìn)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種節(jié)能充電機(jī)，其克服現(xiàn)有充電機(jī)待機(jī)狀態(tài)下功耗過高的問題，在整個(gè)主電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中加入輸入繼電器和輸出繼電器，將電源輸入端和主電路以及主電路和輸出端通過繼電器進(jìn)行有效隔離，以有效控制充電機(jī)主電路在待機(jī)狀態(tài)下不工作，實(shí)現(xiàn)近乎為零的待機(jī)功耗。
[0006]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明為一種節(jié)能充電機(jī)，其包括EMC濾波電路、功率因數(shù)校正電路、DC/DC轉(zhuǎn)換電路、輸出濾波電路及輔助電源供電電路，還有輸入繼電器及輸出繼電器，分別位于充電機(jī)的輸入端和輸出端，以有效地隔離輸入端的電源與主功率電路，及輸出端的負(fù)載與主功率電路；電池信號(hào)采集電路，與輸出端的電池相連接，以米集該電池的信號(hào)；及CPU控制器,與輸入繼電器、輸出繼電器、功率因數(shù)校正電路、DC/DC轉(zhuǎn)換電路及電池信號(hào)采集電路相連接，其會(huì)接收電池信號(hào)采集電路輸入的電壓信號(hào)，并進(jìn)行處理后，按照預(yù)設(shè)的程序輸出給輸入繼電器、輸出繼電器、功率因數(shù)校正電路及DC/DC轉(zhuǎn)換電路，以決定是否開啟主功率電路，從而對電池進(jìn)行充電。
[0007]本發(fā)明的目的以及解決其技術(shù)問題還可以采用以下的技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0008]較佳的，前述的節(jié)能充電機(jī)，其中該節(jié)能充電機(jī)更包含輸入軟啟動(dòng)電路，該輸入軟啟動(dòng)電路內(nèi)有熱敏電阻及輸入繼電器。
[0009]具體而言，該節(jié)能充電機(jī)的工作方式如下:
[0010]1、當(dāng)電源供電后，電源輸入端經(jīng)熱敏電阻PTCl限流后，開始給容性負(fù)載充電，在電容充完電后，輔助電源供電電路開始工作，為電池信號(hào)米集電路、輸入繼電器及輸出繼電器等提供電源。
[0011]2、通過電池信號(hào)采集電路適時(shí)采集電池的信號(hào)，并將所采集信息與內(nèi)部設(shè)定基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比對放大，進(jìn)而控制充電機(jī)；當(dāng)沒有采集到電池信號(hào)或信號(hào)不正常時(shí)，CPU控制器不發(fā)送開機(jī)指令，整個(gè)主電路部分不工作(包括功率因數(shù)校正電路)，此時(shí)充電機(jī)完全處于近乎零損耗的節(jié)能省電模式。
[0012]3、當(dāng)電池信號(hào)采集電路采集到輸出端連接有電池，會(huì)及時(shí)將所采集信息發(fā)送到(PU控制器進(jìn)行處理并與內(nèi)部基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比對，根據(jù)所采集信息判斷電池是否正常，若所采集的電池信號(hào)正常而需要充電，CPU控制器會(huì)適時(shí)發(fā)出控制指令使充電機(jī)輸出額定電壓和電流，步驟如下:
[0013]時(shí)序1、開啟輸入繼電器JKl，輸入繼電器線圈的2腳和4腳中有電流通過，繼電器開始吸合，常開點(diǎn)5和公共點(diǎn)I閉合，電源輸入端與主電路接通；
[0014]時(shí)序2、開啟輸出繼電器JK2，輸出繼電器線圈的2腳和4腳中有電流通過，繼電器開始吸合，常開點(diǎn)5和公共點(diǎn)I閉合，輸出端接通；
[0015]時(shí)序3、開啟功率因數(shù)校正電路；
[0016]時(shí)序4、開啟DC/DC轉(zhuǎn)換電路，充電機(jī)開始進(jìn)入充電工作狀態(tài)。
[0017]4、依據(jù)電池信號(hào)采集電路所采集的信息，如需充電機(jī)關(guān)機(jī)或切斷輸出時(shí)，則CPU控制器會(huì)發(fā)出和上述時(shí)序剛好相反的控制指令，從時(shí)序4到時(shí)序I依次切斷各部分電路，使充電機(jī)無輸出，確保每一個(gè)階段都處于空隙或輕隙狀態(tài)下切斷，保護(hù)各功率器件在零電流狀態(tài)下關(guān)閉。
[0018]借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明充電機(jī)至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0019]1、因繼電器隔離式電路的設(shè)計(jì)，充電器在待機(jī)狀態(tài)下近乎零損耗，且因主電路功率器件處于關(guān)閉工作狀態(tài)，在一定程度上延長了充電設(shè)備的使用壽命；
[0020]2、因繼電器隔離式電路的設(shè)計(jì)，充電器在無控制指令輸出狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)了零電壓輸出的控制方式，通過繼電器隔離，可防止電池負(fù)載端電壓及電流竄入設(shè)備內(nèi)部，損壞設(shè)備內(nèi)部器件，進(jìn)一步提高了設(shè)備的安全性能；
[0021]3、因繼電器隔離式電路的設(shè)計(jì)，可完全依靠內(nèi)部各部分控制電路，實(shí)現(xiàn)待機(jī)狀態(tài)下的低損耗，無需外加配套管理系統(tǒng)。
[0022]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明節(jié)能充電機(jī)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的一種節(jié)能充電機(jī)其【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0025]請參閱圖1所示，為本發(fā)明節(jié)能充電機(jī)的電路結(jié)構(gòu)示意圖，其包括輸入軟啟動(dòng)電路1、EMC濾波電路I1、功率因數(shù)校正電路II1、DC/DC轉(zhuǎn)換電路IV、輸出濾波電路V、電池信號(hào)采集電路V1、輔助電源供電電路VII及CPU控制器珊。除此之外，該節(jié)能充電機(jī)更包括輸入繼電器JKl和輸出繼電器JK2，它們能夠?qū)⒅鞴β孰娐凡糠峙c輸入端的電源及輸出端的負(fù)載進(jìn)行有效的隔離，從而減少待機(jī)空載狀態(tài)下元件的功率損耗，實(shí)現(xiàn)充電機(jī)在待機(jī)狀態(tài)下功耗近似為零。
[0026]輸入軟啟動(dòng)電路I處于充電機(jī)的輸入端，以有效消除開關(guān)電源輸入端的浪涌電流，該浪涌電流是在加電瞬間汲取到的一個(gè)較大的電流，可能達(dá)到電源靜態(tài)工作電流的10倍?100倍，會(huì)造成其它輸入電源電壓的降低，引起使用同一輸入電源的其它動(dòng)力設(shè)備瞬間掉電。其中，該輸入軟啟動(dòng)開關(guān)I內(nèi)包含輸入繼電器JKl及熱敏電阻PTC1，當(dāng)電源供電后，熱敏電阻PTCl會(huì)對其限流，而輸入繼電器JKl可以實(shí)現(xiàn)主電路和電源輸入端的通斷。在本實(shí)施例中，該節(jié)能充電機(jī)的輸入端設(shè)有輸入軟啟動(dòng)電路I，但是，本發(fā)明并不以此為限，在該節(jié)能充電機(jī)中的所有電路都可配置有輸入軟啟動(dòng)電路，使各電路在零電壓和零電流狀態(tài)下進(jìn)行開關(guān)通斷，在空隙或輕隙狀態(tài)下進(jìn)行啟動(dòng)，降低了開關(guān)功率器件的開關(guān)應(yīng)力及高頻噪聲損耗、EM1、EMC等不良現(xiàn)象，進(jìn)一步提高設(shè)備的工作效率。
[0027]EMC濾波電路I1、功率因數(shù)校正電路II1、DC/DC轉(zhuǎn)換電路IV及輸出濾波電路V依序相連接在一起，實(shí)現(xiàn)從電源電流到電池所需的平滑直流電流的有效轉(zhuǎn)換。其中，該EMC濾波電路II可以保證充電機(jī)在正常運(yùn)行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值，同時(shí)使充電機(jī)對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性。該功率因數(shù)校正電路III可以提高充電機(jī)內(nèi)部電流的功率因數(shù)，同時(shí)消除電流斜波的含量，從而提高用電質(zhì)量及用電設(shè)備的利用率，減少線路的功率損失。該DC/DC轉(zhuǎn)換電路IV是充電機(jī)的主電路，是將直流電通過功率管和變壓器將能量傳輸?shù)胶笠患?jí)，從而實(shí)現(xiàn)對電池的充電。該輸出濾波電路V是用來濾除整流后單向脈動(dòng)電壓中的交流成分，使之成為平滑的直流電壓，滿足電池的需求。
[0028]電池信號(hào)采集電路VI處于充電機(jī)的輸出端，與充電電池相連，以監(jiān)測充電電池的電壓，將采集到的電壓信號(hào)送至CPU控制器VDI，從而決定是否充電。其中，輸出繼電器JK2相連接在電池信號(hào)采集電路VI與輸出濾波電路V之間，將輸出端與充電機(jī)的主電路部分隔離，以保護(hù)充電機(jī)。
[0029]CPU控制器VDI與電池信號(hào)采集電路V1、功率因數(shù)校正電路II1、輸入繼電器JKl及輸出繼電器JK2等相連接，其會(huì)接收電池信號(hào)采集電路VI所傳輸?shù)碾妷盒盘?hào)，并將采集到的各個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，按照一定的邏輯運(yùn)算執(zhí)行相應(yīng)的信號(hào)輸出，以有效的保護(hù)和控制充電機(jī)，決定是否對電池進(jìn)行充電。[0030]輔助電源供電電路Vn是將AC/DC整流后的高電壓變換成各個(gè)芯片I C所需的穩(wěn)定的較低的直流電壓，給整個(gè)充電機(jī)信號(hào)檢測處理及狀態(tài)指示部分供電，保證充電機(jī)的正常運(yùn)行。
[0031]再結(jié)合圖1所示，介紹本發(fā)明節(jié)能充電機(jī)的工作方式:當(dāng)電源供電后，輸入端經(jīng)熱敏電阻PCTl限流，開始給輸入容性負(fù)載充電，輔助電源供電電路νπ開始工作，為CPU控制器珊、輸入繼電器JK1、輸出繼電器JK2及電池信號(hào)采集電路VI等提供電源；通過電池信號(hào)采集電路VI適時(shí)采集電池的電壓信號(hào)，并將所采集信息送入CPU控制器VDI與其內(nèi)部設(shè)定基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比對放大，進(jìn)而控制充電機(jī)輸出；若所采集信號(hào)經(jīng)處理后確認(rèn)電池組有充電需求，則充電機(jī)會(huì)依據(jù)設(shè)定時(shí)序首先開啟輸入繼電器JK1、接著開啟輸出繼電器JK 2、再開啟功率因數(shù)校正電路III等，各電路開始進(jìn)入充電工作狀態(tài)，充電機(jī)按照預(yù)設(shè)程序輸出額定電壓和電流，滿足電池組的充電需求；若電池信號(hào)采集電路VI所采集的信息需充電機(jī)關(guān)機(jī)或切斷輸出時(shí)，則CPU控制器珊會(huì)發(fā)出和上述時(shí)序剛好相反的控制信號(hào)，依次切斷各部分電路，首先切斷功率因數(shù)校正電路III，再切斷輸出繼電器JK2和輸入繼電器JK1，使充電機(jī)無電壓及電流輸出，確保各功率器件在零電壓和零電流狀態(tài)下關(guān)閉。
[0032]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種節(jié)能充電機(jī)，其包括EMC濾波電路、功率因數(shù)校正電路、DC/DC轉(zhuǎn)換電路、輸出濾波電路及輔助電源供電電路，其特征在于其還包含: 輸入繼電器及輸出繼電器，分別位于充電機(jī)的輸入端和輸出端，以有效地隔離輸入端的電源與主功率電路，及輸出端的負(fù)載與主功率電路； 電池信號(hào)采集電路，與輸出端的電池相連接，以采集該電池的信號(hào) '及CPU控制電路，與輸入繼電器、輸出繼電器、功率因數(shù)校正電路、DC/DC轉(zhuǎn)換電路及電池信號(hào)采集電路相連接，其會(huì)接收電池信號(hào)采集電路輸入的電池信號(hào)，并進(jìn)行處理后，按照預(yù)設(shè)的程序輸出給輸入繼電器、輸出繼電器、功率因數(shù)校正電路及DC/DC轉(zhuǎn)換電路，以決定是否開啟主功率電路，從而對電池進(jìn)行充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能充電機(jī)，其特征在于，其更包括輸入軟啟動(dòng)電路，該輸入軟啟動(dòng)電路內(nèi)有熱敏電阻及輸入繼電器。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK103825317SQ201210469052
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月19日
【發(fā)明者】張家書, 張家濤, 張品 申請人:洛陽嘉盛電源科技有限公司