[發(fā)明專利]基于正激型電子充電機的智能電源管理系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110289551.4
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN112968510A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設計）人: 程德明
• 申請（專利權）人: 程德明
• 主分類號: H02J7/04
• 分類號: H02J7/04;H02J7/00;G01R31/388;G01R31/389
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于正激型電子充電機的智能電源管理系統(tǒng)，置于市電交流電源與正激型電子充電機之間，對輸入的交流電源與輸出的直流電源進行智能化管理。可以根據(jù)蓄電池充電所需電壓及功率，調(diào)節(jié)輸出的直流電源的電壓及功率；還可以對輸入市電的交流電源電壓波動進行跟蹤監(jiān)測，隨時作出對應調(diào)整，使電子充電機能在較寬的市電電壓域內(nèi)正常工作。

技術領域

本發(fā)明的技術領域屬于2020年《國家重點支持的高新技術領域》中：

第一類、電子信息(一)軟件2.嵌入式軟件；

第六類、新能源與節(jié)能(四)高效節(jié)能技術7.能源系統(tǒng)管理、優(yōu)化與控制技術；等二個范疇。

背景技術

電動車以其節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，被大量用于人們生活與生產(chǎn)中，據(jù)不完全統(tǒng)計，2019年全國保有量約3億輛。同時，對電動車蓄電池充電的技術，日益引起了人們的重視。

電動車的蓄電池充電，都采用了電子結構式充電機，簡稱電子充電機。這是由于電子充電機具有效率高、體積小、智能化的原因。其工作原理簡述為：先是將交流市電通過低頻整流電路轉變?yōu)橹绷麟姡偻ㄟ^電子電路控制功率半導體器件(MOSFET或IGBT)，對直流電進行通斷式斬波，轉變?yōu)楦哳l交流電，后使用高頻變壓器轉換為低壓高頻交流，最后用高頻整流電路整流為低壓直流電，即可對電動車蓄電池進行充電。因為采用的高頻交流的頻率高達數(shù)萬甚至數(shù)十萬赫茲，遠高于交流市電頻率的50赫茲，所以電子充電機的高頻變壓器可以做得很小，使電子充電機具有了效率高、體積小的優(yōu)點；電子充電機的電子電路都采用了嵌入單片機控制，所以又具有了智能充電的優(yōu)點。

對于功率較小(數(shù)百瓦特)的電子充電機，多采用“反激型”電路工作模式。所謂反激型，是指當功率半導體器件通路將高頻變壓器初級接通直流電源時，高頻變壓器次級不接通蓄電池，高頻變壓器初級接通直流電源的能量以磁能的形式儲存在高頻變壓器中；當功率半導體器件斷路時，高頻變壓器次級接通蓄電池，高頻變壓器中的磁能通過高頻變壓器次級轉換為電能對蓄電池進行充電。這種充電模式，適合功率較小的鉛酸蓄電池，這種電池的電壓波動很大，正常情況下，鉛酸蓄電池每個缸的標稱電壓為2伏特；電池嚴重虧電時，每缸電壓可能要下降到1伏特及以下；電池充滿時，每缸電壓可能要升到接近2.8伏特。每個鉛酸蓄電池的電壓波動比接近3倍，盡管電壓幅度有這樣變化，反激型電路工作模式仍然能較好地進行工作電壓匹配。又因為變壓器每次儲能的多少是有一定限度的，所以充電功率難以做得較大。

對于功率較大(數(shù)千瓦特)的電子充電機，多采用“正激型”電路工作模式。所謂正激型，足指當功率半導體器件通路將高頻變壓器初級接通直流電源時，高頻變壓器次級同時接通蓄電池，高頻變壓器初級接通直流電源的能量通過變壓器耦合的形式進入高頻變壓器的次級，直接對蓄電池充電；當功率半導體器件斷路時，高頻變壓器次級不對蓄電池充電，其工作模式與普通電力變壓器相類似。這種模式，由于無需變壓器儲能，所以充電功率可以做得較大。但對蓄電池的電壓有嚴格要求，因為根據(jù)變壓器工作原理，初次級電壓之比等于初次級匝數(shù)之比，不適用于充電電壓起伏變化很大的蓄電池。鉛酸蓄電池的充電電壓波動比接近 3倍，要求變壓器初級輸入的電壓也接近3倍，且隨蓄電池充電電壓的變化而改變，否則將會出現(xiàn)初、次級電壓失配現(xiàn)象，嚴重時會燒毀電路。

由上介紹可知，對于正激型電子充電機，必須配套智能電源管理系統(tǒng)。其主要功能有二：一是根據(jù)蓄電池充電所需電壓及功率，調(diào)節(jié)輸入到電子充電機的直流電源的電壓及功率，以滿足電子充電機的電壓及功率匹配；二是對市電輸入的電壓進行監(jiān)測，當市電電壓波動時，隨時作出調(diào)整，使電子充電機能在較寬的市電電壓域內(nèi)正常工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種基于正激型電子充電機的智能電源管理系統(tǒng)，置于市電交流電源與正激型電子充電機之間，對輸入的交流電源與輸出的直流電源進行智能化管理。可以根據(jù)蓄電池充電所需電壓及功率，調(diào)節(jié)輸出的直流電源的電壓及功率；還可以對輸入市電的交流電源電壓波動進行跟蹤監(jiān)測，隨時作出對應調(diào)整，使電子充電機能在較寬的市電電壓域內(nèi)正常工作。本系統(tǒng)處于充電設備鏈上的位置如說明書附圖1所示。