[发明专利]基于正激型电子充电机的智能电源管理系统

说明书

本发明公开了一种基于正激型电子充电机的智能电源管理系统，置于市电交流电源与正激型电子充电机之间，对输入的交流电源与输出的直流电源进行智能化管理。可以根据蓄电池充电所需电压及功率，调节输出的直流电源的电压及功率；还可以对输入市电的交流电源电压波动进行跟踪监测，随时作出对应调整，使电子充电机能在较宽的市电电压域内正常工作。

技术领域

本发明的技术领域属于2020年《国家重点支持的高新技术领域》中：

第一类、电子信息(一)软件2.嵌入式软件；

第六类、新能源与节能(四)高效节能技术7.能源系统管理、优化与控制技术；等二个范畴。

背景技术

电动车以其节能、环保等优点，被大量用于人们生活与生产中，据不完全统计，2019年全国保有量约3亿辆。同时，对电动车蓄电池充电的技术，日益引起了人们的重视。

电动车的蓄电池充电，都采用了电子结构式充电机，简称电子充电机。这是由于电子充电机具有效率高、体积小、智能化的原因。其工作原理简述为：先是将交流市电通过低频整流电路转变为直流电，再通过电子电路控制功率半导体器件(MOSFET或IGBT)，对直流电进行通断式斩波，转变为高频交流电，后使用高频变压器转换为低压高频交流，最后用高频整流电路整流为低压直流电，即可对电动车蓄电池进行充电。因为采用的高频交流的频率高达数万甚至数十万赫兹，远高于交流市电频率的50赫兹，所以电子充电机的高频变压器可以做得很小，使电子充电机具有了效率高、体积小的优点；电子充电机的电子电路都采用了嵌入单片机控制，所以又具有了智能充电的优点。

对于功率较小(数百瓦特)的电子充电机，多采用“反激型”电路工作模式。所谓反激型，是指当功率半导体器件通路将高频变压器初级接通直流电源时，高频变压器次级不接通蓄电池，高频变压器初级接通直流电源的能量以磁能的形式储存在高频变压器中；当功率半导体器件断路时，高频变压器次级接通蓄电池，高频变压器中的磁能通过高频变压器次级转换为电能对蓄电池进行充电。这种充电模式，适合功率较小的铅酸蓄电池，这种电池的电压波动很大，正常情况下，铅酸蓄电池每个缸的标称电压为2伏特；电池严重亏电时，每缸电压可能要下降到1伏特及以下；电池充满时，每缸电压可能要升到接近2.8伏特。每个铅酸蓄电池的电压波动比接近3倍，尽管电压幅度有这样变化，反激型电路工作模式仍然能较好地进行工作电压匹配。又因为变压器每次储能的多少是有一定限度的，所以充电功率难以做得较大。

对于功率较大(数千瓦特)的电子充电机，多采用“正激型”电路工作模式。所谓正激型，足指当功率半导体器件通路将高频变压器初级接通直流电源时，高频变压器次级同时接通蓄电池，高频变压器初级接通直流电源的能量通过变压器耦合的形式进入高频变压器的次级，直接对蓄电池充电；当功率半导体器件断路时，高频变压器次级不对蓄电池充电，其工作模式与普通电力变压器相类似。这种模式，由于无需变压器储能，所以充电功率可以做得较大。但对蓄电池的电压有严格要求，因为根据变压器工作原理，初次级电压之比等于初次级匝数之比，不适用于充电电压起伏变化很大的蓄电池。铅酸蓄电池的充电电压波动比接近 3倍，要求变压器初级输入的电压也接近3倍，且随蓄电池充电电压的变化而改变，否则将会出现初、次级电压失配现象，严重时会烧毁电路。

由上介绍可知，对于正激型电子充电机，必须配套智能电源管理系统。其主要功能有二：一是根据蓄电池充电所需电压及功率，调节输入到电子充电机的直流电源的电压及功率，以满足电子充电机的电压及功率匹配；二是对市电输入的电压进行监测，当市电电压波动时，随时作出调整，使电子充电机能在较宽的市电电压域内正常工作。

发明内容

本发明公开了一种基于正激型电子充电机的智能电源管理系统，置于市电交流电源与正激型电子充电机之间，对输入的交流电源与输出的直流电源进行智能化管理。可以根据蓄电池充电所需电压及功率，调节输出的直流电源的电压及功率；还可以对输入市电的交流电源电压波动进行跟踪监测，随时作出对应调整，使电子充电机能在较宽的市电电压域内正常工作。本系统处于充电设备链上的位置如说明书附图1所示。