專利名稱：內(nèi)燃機蓄電池充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及內(nèi)燃機電氣技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種內(nèi)燃機蓄電池充電器。
背景技術(shù)：
隨著人類對節(jié)能環(huán)保的重視和低碳經(jīng)濟的起步，新能源汽車處于不斷研發(fā)中，特 別是純電動汽車的發(fā)展方向?qū)⒊蔀槲磥砥嚢l(fā)展的主流，然而要普及純電動汽車，特別是 純電動的大客車，如果不解決方便快捷的充電問題，這種環(huán)保低碳的汽車工業(yè)發(fā)展將舉步 維艱。雖然目前也有像內(nèi)燃機蓄電池充電這樣的技術(shù)，但其存在著如下幾點不足第一，內(nèi)燃機的工作轉(zhuǎn)速受制于所應(yīng)用的交流同步發(fā)電機的現(xiàn)有頻率(50Hz)，小 型內(nèi)燃機最高效率的工作轉(zhuǎn)速為3，500 6000r/min，往往是高于常用發(fā)電機的同步工作 轉(zhuǎn)速的，例如常用四極電機的工作轉(zhuǎn)速為1，500r/min ；兩極電機為3，000r/min ；第二，由于普通的同步發(fā)電機必須恒速運行，則需要作為原動機的內(nèi)燃機的工作 轉(zhuǎn)速也必須是恒定不變的，所以需要速度閉環(huán)的穩(wěn)速系統(tǒng)來穩(wěn)定內(nèi)燃機的工作轉(zhuǎn)速，也就 是說發(fā)動機并不是工作在高速的高效區(qū)；第三，配套穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的發(fā)電機提供了穩(wěn)定的頻率和電壓，但對蓄電池充電必須滿 足蓄電池的充電特性，相應(yīng)需要配備整流電路、儲能電路、恒充電流電流控制、恒充電電壓 控制以及大功率輸出調(diào)節(jié)模塊，這樣就會導(dǎo)致電路復(fù)雜、造價高昂，并且增加了中間調(diào)節(jié)的 能量損耗；第四，由于普通交流同步發(fā)電機的頻率較低(50Hz)，還要電勵磁，所以相對高速運 行的永磁發(fā)電機的體積要大、但效率卻較永磁發(fā)電機要低。

實用新型內(nèi)容針對上述內(nèi)燃機蓄電池充電技術(shù)的不足，本實用新型提供一種內(nèi)燃機蓄電池充電 器，該內(nèi)燃機充電器可根據(jù)以下蓄電池最佳充電特性所處的工況調(diào)節(jié)內(nèi)燃機的變速運行狀 態(tài)，使內(nèi)燃機處于高效轉(zhuǎn)速區(qū)工作恒流工況——當蓄電池的電壓較低，充電器采用恒流方式進行快速充電，內(nèi)燃機 的轉(zhuǎn)速是以設(shè)定的充電電流作閉環(huán)調(diào)速控制；恒壓工況——當蓄電池的電壓快充滿(電壓值可設(shè)定)時，充電系統(tǒng)轉(zhuǎn)為恒壓充 H1^ ο停機一當被充電的蓄電池容量達到某設(shè)定值，發(fā)動機將自動停機。系統(tǒng)可設(shè)定 一個充電的上限，例如容量達90%，但盡量不要設(shè)定在低效率的恒壓工況區(qū)工作。自啟動一而當蓄電池的電壓下降到某設(shè)定值，發(fā)動機則重新自啟動并投入充電。本實用新型所提供的內(nèi)燃機蓄電池充電器可恒定電流/電壓充電，使該內(nèi)燃機蓄 電池充電器可將內(nèi)燃機的運行轉(zhuǎn)速設(shè)計在較高轉(zhuǎn)速的高效區(qū)工作，例如在內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速為 4000 4500r/min 的區(qū)域。[0013]本實用新型的技術(shù)方案是一種內(nèi)燃機蓄電池充電器，包括內(nèi)燃機、與所述內(nèi)燃 機相連接的發(fā)電機、與所述發(fā)電機的交流電源輸出端連接的整流器和與所述整流器的直流 輸出端連接的蓄電池充電電極，還包括油門驅(qū)動器、轉(zhuǎn)速傳感器、調(diào)速器、電壓傳感器和檢 測蓄電池充電電流的電流傳感器，其中所述油門驅(qū)動器的一端與所述內(nèi)燃機的油門連接， 另一端與所述調(diào)速器的信號輸出端連接，所述調(diào)速器的信號輸入端分別連接所述轉(zhuǎn)速傳感 器、電壓傳感器和電流傳感器的信號的輸出端，所述轉(zhuǎn)速傳感器的信號輸入端連接所述內(nèi) 燃機中的主軸飛輪齒盤，所述電壓傳感器的信號輸入端連接所述蓄電池充電電極。電流傳 感器的輸入信號直接從充電回路感應(yīng)或分流測量獲得。所述內(nèi)燃機可為柴油發(fā)動機、汽油發(fā)動機或燃氣發(fā)動機。所述轉(zhuǎn)速傳感器為電磁感應(yīng)式傳感器。所述調(diào)速器為數(shù)字式PID調(diào)節(jié)器或模擬式PID調(diào)節(jié)器。所述發(fā)電機為永磁同步發(fā)電機，其安裝在所述內(nèi)燃機上。所述整流器為三相整流器。所述電壓傳感器為電壓取樣電路。所述電流傳感器為霍爾電流傳感器或電流分流器。所述油門驅(qū)動器為內(nèi)置或外置的機械控制式或電控式油門驅(qū)動器。本實用新型提供的內(nèi)燃機蓄電池充電器結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛，制造成本低，能源利用率高。

圖1為本實用新型的原理圖；圖2為蓄電池充電特性示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步的說明。如圖1所示，一種內(nèi)燃機蓄電池充電器，包括內(nèi)燃機1、與所述內(nèi)燃機1相連接的發(fā) 電機5、與所述發(fā)電機5的交流電源輸出端連接的整流器6和與所述整流器6的直流輸出端 連接的蓄電池充電電極9，還包括油門驅(qū)動器2、轉(zhuǎn)速傳感器3、調(diào)速器4、電壓傳感器7和電 流傳感器8，其中所述油門驅(qū)動器2的一端與所述內(nèi)燃機1的油門連接，另一端為驅(qū)動信號 端，與所述調(diào)速器4的信號輸出端連接，所述調(diào)速器4的信號輸入端分別連接所述轉(zhuǎn)速傳感 器3、電壓傳感器7和電流傳感器8的信號的輸出端，所述轉(zhuǎn)速傳感器3的信號輸入端連接 到所述內(nèi)燃機1中的主軸飛輪齒盤，所述電壓傳感器7的信號輸入端連接到所述蓄電池充 電電極9，所述電流傳感器8檢測蓄電池的充電電流，電流傳感器8的輸入信號直接從蓄電 池的充電回路感應(yīng)或分流測量獲得，油門驅(qū)動器2根據(jù)從調(diào)速器4收到的信號來調(diào)節(jié)內(nèi)燃 機1的工作轉(zhuǎn)速。本實施例中內(nèi)燃機1為柴油發(fā)動機，轉(zhuǎn)速傳感器3為電磁感應(yīng)式傳感器，調(diào)速器4 為數(shù)字式PID調(diào)節(jié)器，發(fā)電機5為永磁同步發(fā)電機，其安裝在所述內(nèi)燃機1上，整流器6為 三相整流器，電壓傳感器7為電壓取樣電路，電流傳感器8為霍爾電流傳感器，油門驅(qū)動器 2是外置式油門調(diào)節(jié)執(zhí)行裝置。[0028]根據(jù)如圖2所示的蓄電池充電特性示意圖，在調(diào)速器4上設(shè)定三個電壓值U1、U2、 U3和一個電流值I。本實用新型所提供的內(nèi)燃機蓄電池充電器在充電過程中的控制可分為 以下幾個步驟 第一，電壓傳感器7檢測到蓄電池電極9的端電壓值V并輸入到調(diào)速器4與設(shè)定 的電壓值Ui、U2、U3進行比較，當蓄電池電極9的端電壓V < U1時，充電器啟動并投入充電， 當電流傳感器8檢測到充電回路的電流i并輸入到調(diào)速器4與設(shè)定的電流值I進行PID運 算，閉環(huán)調(diào)節(jié)發(fā)電機5的轉(zhuǎn)速，通過調(diào)速達到i = 1，系統(tǒng)進行恒流方式快速充電。第二，當蓄電池充電電極9的端電壓滿足U2彡V < U3時，則充電系統(tǒng)轉(zhuǎn)為恒壓小 電流充電。第三，當蓄電池的充電電壓達到設(shè)定值U3,即蓄電池電極9的端電壓V SU3時，充 電器自動停機。第四，當蓄電池的電壓下降到某設(shè)定值，蓄電池電極9的端電壓V SU1時，發(fā)電機 則重新自啟動并投入充電。按以上步驟往復(fù)循環(huán)實現(xiàn)內(nèi)燃機蓄電池充電器對蓄電池高效充電目的。在進行充電工作時，電壓傳感器7檢測到蓄電池電極9的端電壓值并輸入到調(diào)速 器4與設(shè)定的電壓值進行比較，系統(tǒng)根據(jù)充電電壓的高/低確定各種工況電流傳感器8檢 測到主電路中的電流，并輸入到調(diào)速器4與設(shè)定的電流進行PID運算，通過閉環(huán)調(diào)節(jié)不斷修 正發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，達到恒定充電電流的目的；轉(zhuǎn)速傳感器3的輸入信號從發(fā)動機的主軸飛 輪齒盤感應(yīng)獲得后輸入到調(diào)速器4，調(diào)速器4根據(jù)所獲得的轉(zhuǎn)速信息，在設(shè)定范圍內(nèi)限制內(nèi) 燃機1的最高轉(zhuǎn)速。調(diào)速器4根據(jù)所充電蓄電池的端電壓形成如下四個工況，其中V是所 充電蓄電池的實時端電壓恒流工況——當蓄電池電極9的電壓較低時，即U1 < V < U2,則采用恒流方式快 速充電。發(fā)電機5的轉(zhuǎn)速是以設(shè)定的充電電流I作電流/轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制調(diào)節(jié)，在恒流/調(diào) 速工況下充電速度快、系統(tǒng)充電效率高；恒壓工況——當蓄電池電極9的電壓快充滿時，既U2 < V < U3，則充電系統(tǒng)轉(zhuǎn)為 恒壓小電流充電；停機——當蓄電池的充電量達到某設(shè)定值，VSU3時，發(fā)動機自動停機；啟動——當蓄電池的電壓下降到某設(shè)定值，VSU1時，發(fā)電機則重新自動并投入充電。要盡量避免使發(fā)電機在低效率的恒壓工況區(qū)工作，因為恒壓段須通過較長的運行 時間才能將電池充滿。原則上蓄電池充電的端電壓越高，充電電流越少，內(nèi)燃機1的轉(zhuǎn)速就 會降低，當然機組的充電效率也相對降低，用戶可通過對U2點的設(shè)定，優(yōu)化恒壓工況U2 u3 電壓段的工作周期，甚至只讓設(shè)備工作在恒流工況(即U3 = U2)，以使系統(tǒng)節(jié)能。本實用新型提供的內(nèi)燃機充電器結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛，制造成本低，能源利用率 高，能廣泛應(yīng)用。
權(quán)利要求一種內(nèi)燃機蓄電池充電器，包括內(nèi)燃機(1)、與所述內(nèi)燃機(1)相連接的發(fā)電機(5)、與所述發(fā)電機(5)的交流電源輸出端連接的整流器(6)和與所述整流器(6)的直流輸出端連接的蓄電池充電電極(9)，其特征在于還包括油門驅(qū)動器(2)、轉(zhuǎn)速傳感器(3)、調(diào)速器(4)、電壓傳感器(7)和檢測蓄電池充電電流的電流傳感器(8)，其中所述油門驅(qū)動器(2)的一端與所述內(nèi)燃機(1)的油門連接，另一端與所述調(diào)速器(4)的信號輸出端連接，所述調(diào)速器(4)的信號輸入端分別連接所述轉(zhuǎn)速傳感器(3)、電壓傳感器(7)和電流傳感器(8)的信號的輸出端，所述轉(zhuǎn)速傳感器(3)的信號輸入端連接所述內(nèi)燃機(1)中的主軸飛輪齒盤，所述電壓傳感器(7)的信號輸入端連接所述蓄電池充電電極(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機蓄電池充電器，其特征在于所述內(nèi)燃機(1)為柴油 發(fā)動機、汽油發(fā)動機或燃氣發(fā)動機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機蓄電池充電器，其特征在于所述轉(zhuǎn)速傳感器(3)為 電磁感應(yīng)式傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機蓄電池充電器，其特征在于所述調(diào)速器(4)為數(shù)字 式PID調(diào)節(jié)器或模擬式PID調(diào)節(jié)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機蓄電池充電器，其特征在于所述發(fā)電機(5)為永磁 同步發(fā)電機。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機蓄電池充電器，其特征在于所述發(fā)電機(5)安裝在 所述內(nèi)燃機⑴上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機蓄電池充電器，其特征在于所述整流器(6)為三相整流器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機蓄電池充電器，其特征在于所述電壓傳感器(7)為 電壓取樣電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機蓄電池充電器，其特征在于所述電流傳感器(8)為 霍爾電流互感器或常規(guī)電流分流器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機蓄電池充電器，其特征在于所述油門驅(qū)動器(2)為 內(nèi)置或外置的機械控制式或電控式油門驅(qū)動器。
專利摘要本實用新型提供一種內(nèi)燃機蓄電池充電器，其能以恒定電流/電壓充電，包括內(nèi)燃機、與內(nèi)燃機相連的發(fā)電機、與發(fā)電機的交流電源輸出端連接的整流器和與整流器的直流輸出端連接的蓄電池充電電極，還包括油門驅(qū)動器、轉(zhuǎn)速傳感器、調(diào)速器、電壓傳感器和電流傳感器，其中油門驅(qū)動器的一端與內(nèi)燃機的油門連接，另一端與調(diào)速器信號輸出端連接，調(diào)速器的信號輸入端分別連接轉(zhuǎn)速傳感器、電壓傳感器和電流傳感器的信號的輸出端，轉(zhuǎn)速傳感器的信號輸入端連接到所述內(nèi)燃機中的主軸飛輪齒盤，電壓傳感器的信號輸入端連接到所述蓄電池充電電極，電流傳感器連接到蓄電池的充電主回路。本實用新型提供的內(nèi)燃機充電器結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，能源利用率高。
文檔編號H02J7/14GK201774297SQ20102050186
公開日2011年3月23日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者鄭全, 鄭浩 申請人:廣州三業(yè)科技有限公司