[发明专利]斩波稳压充电机

说明书

技术领域

一种快速充电机，可作为铅酸蓄电池，镍隔、镍氢电池和锂离子电池等蓄电池的充电设备，特别适合于汽车蓄电池，电动汽车的动力蓄电池和井下电力机车的动力蓄电池的充电之用。

背景技术

目前比较流行的充电设备有两种，即定流充电机和脉冲快速充电机。

1、定流充电机。在充电过程中，充电电流是恒定不变的，有以下不足：

a、充电时间长。一般在10小时以上。

b、能耗大。在充电过程的后期，要出现过充电，必然要增加能耗。

c、损坏蓄电池。过充电流都用来产生大量的气泡，使极板活性物质脱落而造成蓄电池的使用寿命缩短。

2、脉冲快速充电机。这种充电机在充电过程中还穿插有放电的过程，即：充电(正脉冲)——停充——放电(负脉冲)——停放——充电……，在充电的每一个循环中，各个环节的技术参数均有严格的要求。所以，脉冲快速充电机有以下不足：

a、控制技术要求高。

B、结构复杂、成本高。

发明内容

本发明提供的是充电速度快，既不过充也不欠充，而且结构简单，工作可靠，成本低的充电设备，即斩波调制稳压快速充电机。该机由变压器(1)、整流器(2)、控制器(3)和机箱等部分构成，如图1所示。其特征在于：控制器(3)是一个斩波调制稳压器，其结构如图2所示，由基准电压源(5)、比较电路(6)、触发电路(7)、调整元件(8)和采样电路(9)等构成。

在充电的初期，被充蓄电池(4)的端电压U₀较低，调整元件(8)处于正常的斩波状态，一个波接着一个波地对蓄电池充电，充电机可以提供很大的充电电流。这一过程可以缩短充电时间，即提高充电速度。随着充电过程的进行，蓄电池容量的增加，其端电压U₀不断上升，达到某一设定值时就要进行调整，以铅酸蓄电池为例，当单格电压充到2.4V时，充电量达到70～80％，电解液中开始冒出明显的气泡，这个电压称气泡点，到此就停止充电，显然欠充太多。若按传统的定流充电法继续充电，则会冒出大量气泡，即过充，必将增加能耗，更重要的是损坏蓄电池极板，缩短蓄电池使用寿命。本发明就是为了解决“欠充”和“过充”问题而设计的充电设备。当采样电路(9)检测到蓄电池端电压U₀达到设定值时，与基准电压(5)比较后，比较电路(6)输出截止信号，触发电路(7)不提供触发信号，调整元件(8)处于截止状态，停止充电。停充后极化电压消除，端电压U₀下降，降到设定电压以下时，通过一系列的控制，调整元件(8)又开始导通充电。但是，经过瞬间的停充，已经斩掉了一个或几个波。再次充电，端电压又要上升，达到设定值又要被停充，这样周而复始地调节，使充电电压不再升高，充电电流越来越小，充足后电流趋近于0。根据被充蓄电池的亏电程度，自动控制充电电流的大小，既不欠充，也不过充，充电速度快，实现本发明的目的。

附图说明

图1——斩波调制稳压充电机的总体方案示意图。其中：U为输入电压，一般为220V和380V，也可以是660V。(1)是变压器，(2)是整流器，(3)是控制器，即斩波调制稳压器，(4)是被充电的蓄电池。

图2——斩波调制稳压器的方框示意图。其中：(5)是基准电压源，(6)是比较电路，(7)是触发电路，(8)是调整元件，(9)是采样检测电路。

图3——采用三极管作为调整元件的电路原理图。其中：BT是变压器，Q是桥式整流器，V₁是作为调整元件的三极管，也可以采用IGBT管或场效应管，C是滤波电容，K₁是触发电路，E是被充电的蓄电池。

图4——采用可控硅作为调整元件的电路原理图。其中：V₂是作为调整元件的可控硅，V₅是提供基准电压的稳压二极管，R₁是触发限流电阻，V₈是极性反接保护的二极管，二极管V₃、V₅、V₆、三极管V₄、V₇和电阻R₁、R₂、R₃、R₄、R₅构成一个输出端短路保护电路，蜂鸣器H和二极管V₉构成极性反接报警指示电路。