[发明专利]一种电动汽车铅酸蓄电池充电器

摘要

本发明公开了一种电动汽车铅酸蓄电池充电器，其中，所述充电器包括开关电源电路和监测与控制单元，所述开关电源电路包括，电源变压器、整流电路及滤波电路，所述监测与控制单元包括，电压电流传感器、电源专用集成芯片及微控制器，所述监测与控制单元用于检测和调整所述开关电源电路的电流、电压。通过设计合理的充电策略和充电算法以有效地减少蓄电池的损伤，减少充电损耗，提高加快充电速度。

主权项

一种电动汽车铅酸蓄电池充电器，其特征在于，本充电器是专门针对铅酸蓄电池所设计的,实现充电过程各种工作参量的实时监测及智能快充策略的精确控制，引入电流电压反馈环，应用PIC16C712单片机及相应的控制电路，充电器主要由开关电源电路和监测与控制单元两部分组成，所述开关电源电路包括电源变压器、整流电路及滤波电路，所述监测与控制单元包括电压电流传感器、电源专用集成芯片UC3875及微控制器PIC16C712单片机；在开关电源单元，单相220V/50Hz的交流电需经过全桥整流及大电容低频滤波稳压，然后经过4只IGBT器件IGBTl～IGBT4 组成的全桥逆变器可得到脉宽可调的高频交流电；经高频变压器耦合到副边，再经整流管D9和D10整流和电感L2、电容C5 滤波，由此可以得到大小可变的低纹波直流电压;根据实际需要，监测与控制单元选择的单片机型号是由M ICROCH IP公司推出的PIC16C712单片机，其内部有容量为1KB ×14 的EPROM、128 ×8 的RAM；此外，还包括4个8位A /D转换器，3个定时器和1个CCP模块；充电器的电压和电流控制信号是由PIC16C712单片机的CCP模块输出，经过F/V转换之后输入到移相式开关电源专用集成芯片UC3875的误差放大器输入端E /A + ，反相输入端E /A ‑ 接主电路输出直流电流或直流电压反馈信号，二者之间的切换由PIC16C712单片机控制中间继电器实现；同时，充电器还应具备温度保护功能，在充电过程中，当蓄电池温度超出限定的温度范围时充电器应立即停止充电或进入涓流充电，并且PIC16C712单片机点亮故障指示灯以提示出现何种异常；温度检测的准确性将在很大程度上影响充电器的性能,为此，利用LM61B IM3温度传感器设计了温度信号检测电路，该传感器可以测量的温度范围为‑ 25℃～+ 85℃，线性度为10mV /℃，即：U0=（+10×T）+600mV，充电器的充电流程,根据铅酸蓄电池的特点，将其充电过程分为4个阶段：涓流短时充电、恒流快速充电、恒压均衡充电、浮充电,其中第一阶段和第二阶段均为恒流充电，采取这种策略是因为实验研究证明多段恒流充电有利于充入更多的电量且可以减少对蓄电池的损伤、延长使用寿命;（1）涓流短时充电T0 ‑ T1，蓄电池在充电初期可能已处于深度放电状态或可能已经处于受损的状态，为避免对蓄电池充电电流过大造成“热失控”，PIC16C712单片机通过实时监测蓄电池的电压，对蓄电池进行稳定的小电流涓流充电，这样有利于激活蓄电池内的反应物质，部分恢复受损的蓄电池单元,在涓流充电阶段，蓄电池电压开始缓慢上升，当蓄电池电压上升到能接受大电流充电的阈值时则转入恒流快速充电阶段;（2）恒流快速充电T1 ‑ T2，该阶段充电电流保持恒定，蓄电池电压上升较快，当电压上升至均衡充电压阈值时，则转入恒压均衡充电阶段;（3）恒压均衡充电T2 ‑ T3，该阶段充电电压保持恒定，蓄电池容量快速恢复；充电电流逐渐减小，当电流下降至某一阈值时，自动转入浮充电阶段;（4）浮充电T3‑,该阶段主要用来补充蓄电池自放电所消耗的能量，此时标志着充电过程结束;蓄电池恒流充电电流的选择,充电过程中包含两个恒流充电过程：涓流短时充电和恒流快速充电,涓流短时充电电流的选择应该根据蓄电池的剩余电量进行选择,蓄电池恒压充电电压的选择,48V 阀控铅酸蓄电池的浮充电压设置在55 ‑55. 6 V，可以保证蓄电池长期处于充电状态且极少失水,循环使用蓄电池最高充电电压为58.8V，如果超过就会使复合效率急剧下降，从而影响电池的使用寿命;蓄电池是否充满的判定,为此，设计的充电器通过对电压、电流、温度工作参数进行实时检测，并按模糊理论的评判规则对这些参数进行综合分析，从而确定蓄电池是否充满;充电器的软件架构, PIC16C712单片机的软件模块主要完成对传感器的输入信号进行采集、对电源专用芯片UC3875进行控制、对异常进行处理工作,在设计过程中，软件系统每隔10s检测一次电压和电流；每隔20s检测一次温度；如有异常，系统将通过LED提示用户出现何种异常并采取相应的保护措施。