專利名稱：節(jié)能充電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種充電機，特別是涉及一種節(jié)能充電機。
背景技術(shù)：
充電機是新能源概念下的產(chǎn)物，是一種專為電動汽車、電力通訊、鐵路航空及風電儲能等場合所使用的蓄電池組充電的電能轉(zhuǎn)換設備。若按電路結(jié)構(gòu)設計劃分，可分為兩種隔離式和無隔離式。當充電機為大功率用電設備充電時，其內(nèi)部電路構(gòu)造多采用功率MOS管、變壓器、整流橋、濾波電感、電容以及整流和快恢復二極管等器件，而這些器件在充電機待機空載無輸出狀態(tài)下，因內(nèi)部電路設計會形成回路，這些阻性或容性器件會消耗一定的功率維持電路的待機狀態(tài)，致使一部分功率就這樣白白浪費掉。并且，元器件因長期工作在通電待機狀態(tài)下，在一定程度上消耗了其使用壽命。為此曾采用新式電路拓撲結(jié)構(gòu)設計及采用低內(nèi)阻先進元器件加以改進，但還是不能從根本上解決空載狀態(tài)下的無用功耗，并增加了產(chǎn)品的材料成本。因此如何設計一種電路，能使設備在空載待機狀態(tài)下主功率電路部分不工作，從而有效降低設備的空載待機功耗，并延長設備的使用壽命，成為近來研究的重點。分析現(xiàn)有大功率充電機的主功率電路，其多采用無隔離式電路設計，設備電源輸入端及主功率電路和輸出負載端中間無任何隔離，電路一直處于通路連接狀態(tài)，故充電機在空載待機工作狀態(tài)下，主功率電路和控制電路中的阻性和容性器件會消耗一定的功率來維持電路的暫穩(wěn)態(tài)，并且負載端和輸出端因為沒有隔離，電池組電流會竄入設備內(nèi)部，很容易造成電池損壞及出現(xiàn)安全隱患。有鑒于上述現(xiàn)有充電機電路設計中所存在的不足，本實用新型人基于從事此類產(chǎn)品研發(fā)設計多年所積累的豐富經(jīng)驗及相關(guān)專業(yè)知識，運用科學的方法，積極加以研究創(chuàng)新，以期能設計出一種新型充電機控制電路，能克服現(xiàn)有充電機電路設計所存在的問題，使其更具有先進性。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種節(jié)能充電機，其克服現(xiàn)有充電機待機狀態(tài)下功耗過高的問題，在整個主電路結(jié)構(gòu)設計中加入輸入繼電器和輸出繼電器，將電源輸入端和主電路以及主電路和輸出端通過繼電器進行有效隔離，以有效控制充電機主電路在待機狀態(tài)下不工作，實現(xiàn)近乎為零的待機功耗。本實用新型的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的。本實用新型為一種節(jié)能充電機，其包括EMC濾波電路、功率因數(shù)校正電路、DC/DC轉(zhuǎn)換電路、輸出濾波電路及輔助電源供電電路，還有輸入繼電器及輸出繼電器，分別位于充電機的輸入端和輸出端，以有效地隔離輸入端的電源與主功率電路，及輸出端的負載與主功率電路；電池信號采集電路，與輸出端的電池相連接，以采集該電池的信號 '及CPU控制器，與輸入繼電器、輸出繼電器、功率因數(shù)校正電路、DC/DC轉(zhuǎn)換電路及電池信號采集電路相連接，其會接收電池信號采集電路輸入的電壓信號，并進行處理后，按照預設的程序輸出給輸入繼電器、輸出繼電器、功率因數(shù)校正電路及DC/DC轉(zhuǎn)換電路，以決定是否開啟主功率電路，從而對電池進行充電。本實用新型的目的以及解決其技術(shù)問題還可以采用以下的技術(shù)措施來進一步實現(xiàn)。較佳的，前述的節(jié)能充電機，其中該節(jié)能充電機更包含輸入軟啟動電路，該輸入軟啟動電路內(nèi)有熱敏電阻及輸入繼電器。具體而言，該節(jié)能充電機的工作方式如下1、當電源供電后，電源輸入端經(jīng)熱敏電阻PTCl限流后，開始給容性負載充電，在電容充完電后，輔助電源供電電路開始工作，為電池信號米集電路、輸入繼電器及輸出繼電器等提供電源。2、通過電池信號采集電路適時采集電池的信號，并將所采集信息與內(nèi)部設定基準信號進行比對放大，進而控制充電機；當沒有采集到電池信號或信號不正常時，CPU控制器不發(fā)送開機指令，整個主電路部分不工作(包括功率因數(shù)校正電路)，此時充電機完全處于近乎零損耗的節(jié)能省電模式。3、當電池信號采集電路采集到輸出端連接有電池，會及時將所采集信息發(fā)送到(PU控制器進行處理并與內(nèi)部基準信號進行比對，根據(jù)所采集信息判斷電池是否正常，若所采集的電池信號正常而需要充電，CPU控制器會適時發(fā)出控制指令使充電機輸出額定電壓和電流，步驟如下時序1、開啟輸入繼電器JKl，輸入繼電器線圈的2腳和4腳中有電流通過，繼電器開始吸合，常開點5和公共點I閉合，電源輸入端與主電路接通；時序2、開啟輸出繼電器JK2，輸出繼電器線圈的2腳和4腳中有電流通過，繼電器開始吸合，常開點5和公共點I閉合，輸出端接通；時序3、開啟功率因數(shù)校正電路；時序4、開啟DC/DC轉(zhuǎn)換電路，充電機開始進入充電工作狀態(tài)。4、依據(jù)電池信號采集電路所采集的信息，如需充電機關(guān)機或切斷輸出時，則CPU控制器會發(fā)出和上述時序剛好相反的控制指令，從時序4到時序I依次切斷各部分電路，使充電機無輸出，確保每一個階段都處于空隙或輕隙狀態(tài)下切斷，保護各功率器件在零電流狀態(tài)下關(guān)閉。借由上述技術(shù)方案，本實用新型充電機至少具有下列優(yōu)點及有益效果1、因繼電器隔離式電路的設計，充電器在待機狀態(tài)下近乎零損耗，且因主電路功率器件處于關(guān)閉工作狀態(tài)，在一定程度上延長了充電設備的使用壽命；2、因繼電器隔離式電路的設計，充電器在無控制指令輸出狀態(tài)下實現(xiàn)了零電壓輸出的控制方式，通過繼電器隔離，可防止電池負載端電壓及電流竄入設備內(nèi)部，損壞設備內(nèi)部器件，進一步提高了設備的安全性能；3、因繼電器隔離式電路的設計，可完全依靠內(nèi)部各部分控制電路，實現(xiàn)待機狀態(tài)下的低損耗，無需外加配套管理系統(tǒng)。上述說明僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本實用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。

圖1為本實用新型節(jié)能充電機的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為更進一步闡述本實用新型為達成預定實用新型目的所采取的技術(shù)手段及功效，
以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本實用新型提出的一種節(jié)能充電機其具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如后。請參閱圖1所示，為本實用新型節(jié)能充電機的電路結(jié)構(gòu)示意圖，其包括輸入軟啟動電路1、EMC濾波電路I1、功率因數(shù)校正電路II1、DC/DC轉(zhuǎn)換電路IV、輸出濾波電路V、電池信號采集電路V1、輔助電源供電電路VII及CPU控制器VII。除此之外，該節(jié)能充電機更包括輸入繼電器JKl和輸出繼電器JK2，它們能夠?qū)⒅鞴β孰娐凡糠峙c輸入端的電源及輸出端的負載進行有效的隔離，從而減少待機空載狀態(tài)下元件的功率損耗，實現(xiàn)充電機在待機狀態(tài)下功耗近似為零。輸入軟啟動電路I處于充電機的輸入端，以有效消除開關(guān)電源輸入端的浪涌電流，該浪涌電流是在加電瞬間汲取到的一個較大的電流，可能達到電源靜態(tài)工作電流的10倍 100倍，會造成其它輸入電源電壓的降低，引起使用同一輸入電源的其它動力設備瞬間掉電。其中，該輸入軟啟動開關(guān)I內(nèi)包含輸入繼電器JKl及熱敏電阻PTCl，當電源供電后，熱敏電阻PTCl會對其限流，而輸入繼電器JKl可以實現(xiàn)主電路和電源輸入端的通斷。在本實施例中，該節(jié)能充電機的輸入端設有輸入軟啟動電路I，但是，本實用新型并不以此為限，在該節(jié)能充電機中的所有電路都可配置有輸入軟啟動電路，使各電路在零電壓和零電流狀態(tài)下進行開關(guān)通斷，在空隙或輕隙狀態(tài)下進行啟動，降低了開關(guān)功率器件的開關(guān)應力及高頻噪聲損耗、EM1、EMC等不良現(xiàn)象，進一步提高設備的工作效率。EMC濾波電路I1、功率因數(shù)校正電路II1、DC/DC轉(zhuǎn)換電路IV及輸出濾波電路V依序相連接在一起，實現(xiàn)從電源電流到電池所需的平滑直流電流的有效轉(zhuǎn)換。其中，該EMC濾波電路II可以保證充電機在正常運行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值，同時使充電機對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性。該功率因數(shù)校正電路III可以提高充電機內(nèi)部電流的功率因數(shù)，同時消除電流斜波的含量，從而提高用電質(zhì)量及用電設備的利用率，減少線路的功率損失。該DC/DC轉(zhuǎn)換電路IV是充電機的主電路，是將直流電通過功率管和變壓器將能量傳輸?shù)胶笠患墸瑥亩鴮崿F(xiàn)對電池的充電。該輸出濾波電路V是用來濾除整流后單向脈動電壓中的交流成分，使之成為平滑的直流電壓，滿足電池的需求。電池信號采集電路VI處于充電機的輸出端，與充電電池相連，以監(jiān)測充電電池的電壓，將采集到的電壓信號送至CPU控制器VIII，從而決定是否充電。其中，輸出繼電器JK2相連接在電池信號采集電路VI與輸出濾波電路V之間，將輸出端與充電機的主電路部分隔離，以保護充電機。CPU控制器VIII與電池信號采集電路V1、功率因數(shù)校正電路II1、輸入繼電器JKl及輸出繼電器JK2等相連接，其會接收電池信號采集電路VI所傳輸?shù)碾妷盒盘?，并將采集到的各個數(shù)據(jù)進行集中處理，按照一定的邏輯運算執(zhí)行相應的信號輸出，以有效的保護和控制充電機，決定是否對電池進行充電。輔助電源供電電路VII是將AC/DC整流后的高電壓變換成各個芯片IC所需的穩(wěn)定的較低的直流電壓，給整個充電機信號檢測處理及狀態(tài)指示部分供電，保證充電機的正常運行。再結(jié)合圖1所示，介紹本實用新型節(jié)能充電機的工作方式當電源供電后，輸入端經(jīng)熱敏電阻PCTl限流，開始給輸入容性負載充電，輔助電源供電電路VII開始工作，為CPU控制器VII1、輸入繼電器JK1、輸出繼電器JK2及電池信號采集電路VI等提供電源；通過電池信號采集電路VI適時采集電池的電壓信號，并將所采集信息送入CPU控制器VIII與其內(nèi)部設定基準信號進行比對放大，進而控制充電機輸出；若所采集信號經(jīng)處理后確認電池組有充電需求，則充電機會依據(jù)設定時序首先開啟輸入繼電器JK1、接著開啟輸出繼電器JK2、再開啟功率因數(shù)校正電路III等，各電路開始進入充電工作狀態(tài)，充電機按照預設程序輸出額定電壓和電流，滿足電池組的充電需求；若電池信號采集電路VI所采集的信息需充電機關(guān)機或切斷輸出時，則CPU控制器VIII會發(fā)出和上述時序剛好相反的控制信號，依次切斷各部分電路，首先切斷功率因數(shù)校正電路III，再切斷輸出繼電器JK2和輸入繼電器JKl，使充電機無電壓及電流輸出，確保各功率器件在零電壓和零電流狀態(tài)下關(guān)閉。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1 一種節(jié)能充電機，其包括EMC濾波電路、功率因數(shù)校正電路、DC/DC轉(zhuǎn)換電路、輸出濾波電路及輔助電源供電電路，其特征在于其還包含 輸入繼電器及輸出繼電器，分別位于充電機的輸入端和輸出端； 電池信號采集電路，與輸出端的電池相連接 '及 CPU控制器，與輸入繼電器、輸出繼電器、功率因數(shù)校正電路、DC/DC轉(zhuǎn)換電路及電池信號采集電路相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能充電機，其特征在于，其更包含輸入軟啟動電路，該輸入軟啟動電路內(nèi)有熱敏電阻及輸入繼電器。
專利摘要本實用新型是有關(guān)于一種節(jié)能充電機，其包括EMC濾波電路、功率因數(shù)校正電路、DC/DC轉(zhuǎn)換電路、輸出濾波電路及輔助電源供電電路，還包含輸入繼電器及輸出繼電器，分別位于充電機的輸入端和輸出端，以有效地隔離輸入端的電源與主功率電路，及輸出端的負載與主功率電路；電池信號采集電路，與輸出端的電池相連接，以采集該電池的信號；及CPU控制器，其會接收電池信號采集電路輸入的電壓信號，并進行處理后，按照預設的程序輸出給輸入繼電器、輸出繼電器、功率因數(shù)校正電路及DC/DC轉(zhuǎn)換電路，以決定是否開啟主功率電路，從而對電池進行充電。借由本實用新型，能夠有效控制充電機主電路在待機狀態(tài)下不工作，實現(xiàn)近乎為零的待機功耗。
文檔編號H02J7/00GK202906534SQ201220612568
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者張家書, 張家濤, 張品 申請人:洛陽嘉盛電源科技有限公司