一種智能型全自動快速充電機(jī)的設(shè)計(jì)

　　高頻整流濾波電路將高頻變壓器副邊的高頻交流電，整流為電池充電要求的平滑直流電。

　　輸出開關(guān)電路在非充電狀態(tài)下保證主通道與被充電池的隔離，防止發(fā)生反接造成的危險(xiǎn)。

　　放電電路實(shí)現(xiàn)"充-停-放-停-充"的充電方式，從而改善電池的充電效果和恢復(fù)電池的性能。此外，還可以對電能未消耗完的待充電池進(jìn)行放電處理。

　　控制單元接收來自對話單元給定的參數(shù)和命令，并通過對主通道各相關(guān)參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測，動態(tài)控制主通道的工作，實(shí)現(xiàn)要求的充電功能和充電進(jìn)程。同時(shí)為設(shè)備提供多種保護(hù)。

　　控制單元采用最新嵌入式內(nèi)核芯片ARM設(shè)計(jì)。采集模擬量為：4路溫度、輸出電流、放電電流、輸出電壓和電池電壓?？刂屏繛椋狠斎腴_關(guān)、軟啟動、輸出開關(guān)、輸出電容放電和ZVT-PWM變換控制等

　　控制單元與對話單元之間為RS232全雙工通信。控制單元接收來自對話單元的各種控制命令，并向?qū)υ拞卧獙?shí)時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　對話單元是整機(jī)操作平臺，接收并實(shí)現(xiàn)操作者的各種工作指令，完成各種工作方式的參數(shù)設(shè)定、記憶及各種動靜態(tài)參數(shù)顯示。對話單元由控制芯片、LCM、參數(shù)存儲器和操作按鍵組成。

　　當(dāng)充電機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，設(shè)備首先進(jìn)行自檢。自檢項(xiàng)目包括充電電池是否反接、主通道各部分是否正常。

　　自檢結(jié)果將發(fā)送給對話單元。

　　自檢正常時(shí)，設(shè)備處于待命狀態(tài)，準(zhǔn)備接收由對話單元發(fā)來的各種命令及參數(shù)，并按要求開始相應(yīng)的工作進(jìn)程。

　　自檢故障時(shí)，對話單元顯示故障編號，等待檢修。

　　2.2 工作方式

　　智能型全自動快速充電機(jī)設(shè)計(jì)了三種工作方式：便捷方式、智能方式和放電方式。

　　便捷方式。一種常規(guī)的恒流限壓定時(shí)充電工作方式，此方式工作時(shí)，充電機(jī)以設(shè)定電流向負(fù)載電瓶恒流充電，當(dāng)充電電壓達(dá)到限制電壓時(shí)，電壓不再上升，而充電電流逐漸減小。當(dāng)充電時(shí)間達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)，充電機(jī)自動結(jié)束充電過程。此種模式充電，電流不宜超過100 A，否則電瓶不易充滿，且析氣量大。

　　智能方式。一種針對不同規(guī)格型號的電池采取不同整定參數(shù)充電的工作方式。而對每一種電池又有三種充電模式，即初充模式、恒流模式和快速模式。

　　a.初充模式。為兩階段的定電流、定時(shí)間的自動充電方式。主要為新電池初充設(shè)計(jì)。此模式充電，兩階段電流均不宜過大，

　　b.恒流模式。開始充電時(shí)為恒流工作，當(dāng)電壓升高到設(shè)定值時(shí)轉(zhuǎn)入穩(wěn)壓工作，當(dāng)充電時(shí)間達(dá)到設(shè)定時(shí)間或充電容量滿時(shí)自動停止充電，這是基本進(jìn)程。當(dāng)充電時(shí)間足夠長時(shí)，基本進(jìn)程會疊加周期性的放電脈沖，疊加后的充電過程為"充-停-放-停-充"。

　　c. 快速模式?？焖倌Ｊ桨齻€順序階段：恒流、恒壓和小電流維持。恒流段以大電流充電為特征，當(dāng)充電量達(dá)到設(shè)定容量或充電時(shí)間達(dá)到設(shè)定值或電壓升至限定值時(shí)結(jié)束，轉(zhuǎn)入恒壓段。恒流段可使電瓶恢復(fù)80%左右的容量。恒壓段則維持恒流充電結(jié)束時(shí)的電壓，而電流逐漸減小，當(dāng)恒壓充電達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)，自動轉(zhuǎn)入維持充電過程?？焖倌Ｊ胶秃懔髂Ｊ揭粯?，當(dāng)充電時(shí)間足夠長時(shí)，基本進(jìn)程會疊加周期性的放電脈沖，疊加后的充電過程為"充-停-放-停-充"。恒壓過程結(jié)束時(shí)，電瓶容量可恢復(fù)95%以上。當(dāng)充電進(jìn)程轉(zhuǎn)入維持充電過程時(shí)，脈沖疊加停止。放電方式是為人工對電瓶放電而設(shè)計(jì)的功能。進(jìn)入該方式時(shí)，電瓶按照設(shè)定電流放電，當(dāng)電瓶電壓降到設(shè)定值時(shí)自動停止放電。

　　2.3 技術(shù)性能和參數(shù)

　　1)額定輸入電壓：380 VAC±10%50 Hz;

　　2)額定輸出功率：30 kW;

　　3)直流輸出電流：5-200 A;

　　4)直流輸出電壓：30～300 V;

　　5)工作模式：三種，便捷充電、智能充電和自動放電。智能充電模式分為三種充電方式，即初充方式、恒流方式和快速方式;

　　6)具有自檢功能;

　　7)具有電池反接保護(hù)功能;

　　8)具有過流、過載、短路和超溫等保護(hù)功能;

　　3 結(jié)語

　　本設(shè)計(jì)以大功率IGBT為核心，嵌入先進(jìn)的智能控制系統(tǒng)，在充電過程中實(shí)時(shí)檢測電池的充電情況，自動調(diào)整充電參數(shù)，實(shí)現(xiàn)最佳的模式控制。通過"充-停-放-停-充"的脈沖充電方式，實(shí)現(xiàn)了可控的去極化功能和最佳的充電工藝要求，提高了充電效率和電池的充電容量，延長了電池的使用壽命，同時(shí)設(shè)備還具有自檢及多種保護(hù)功能，有著廣闊的應(yīng)用前景。