一种智能化快速主动式充电机及其充电方法技术

一种智能化快速主动式充电机及其充电方法，包括输入电源单元、逆变输出单元和内部设置数据存储与处理单元的微处理器、辅助电源输出电路、输入过欠压保护电路和输出过流过压保护电路的检测控制单元，所述充电机可通过对存储与处理单元中的数据进行比对和分析，生成优化的充电方式和充电曲线；并依据充电方式和充电曲线主动控制充电电压和充电电流的大小，实时向上位机和整车通讯系统上传充电电压、充电电流、充电时间、充电电量、充电方式以及SOC剩余电量，具有能够达到快速均衡充电，提高电池的充电效率，缩短电池充电时间，延长电池寿命的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源电动车辆充电机领域，具体为一种智能化快速主动式充电机及其充电方法。
技术介绍
随着汽车工业的快速发展，传统燃油汽车广泛应用所引起的能源供应紧缺和环境污染等问题日益突出，节能减排已深入人心，各国纷纷加快发展新能源车辆尤其是电动车辆的步伐。与传统内燃式车辆加油方式不同，电动车辆的能量补给方式是通过电网对车载蓄电池进行充电，而充电机作为电动车辆充电的必备部件，是电动车辆不可缺少的子系统之一。传统的铅酸电池充电机，特别是大容量大功率充电机主要采用工频可控硅或磁饱和方式，具有体积大、重量大、功耗大、效率低、功率因数低和充电方式单一等缺点，而最近几年发展的锂电池充电机，充电方式需要被动接受BMS指令进行充电，虽然充电安全有一定提高，但由于BMS本身系统复杂，故障率高，SOC剩余电量计算误差较大，容易造成欠充电和过充电，甚至不充电，因此发展一种智能化快速主动式充电机改善我国当前电动汽车及其充电设施发展相对落后是电动车辆产业发展壮大的基础，具有十分重要的意义。
技术实现思路
为克服上述不足，本专利技术的目的在于提供一种能够为无BMS系统的铅酸电池和锂电池进行快速、安全、可靠充电的智能化快速主动式充电机及其充电方法，达到缩短充电时间、自动均衡充电，防止电池组失衡、提高电池使用寿命。本专利技术采取的技术方案如下：一种智能化快速主动式充电机，包括：输入电源单元，主要对接入电源进行整流与滤波处理的；逆变输出单元，主要将输入的高压直流电转换为蓄电池充电所需要直流电源；和通过实时检测输入输出电路参数以达到主动控制充电机充电电压和充电电流的检测控制单元，其特征在于：所述检测控制单元包括内部设置大数据存储与处理单元的微处理器、辅助电源输出电路、输入过欠压保护电路和输出过流过压保护电路，所述微处理器实时采集输入过欠压保护电路和输出过流过压保护电路的参数并存储在数据存储与处理单元内。优选的，所述检测控制单元还包括CAN通讯电路，所述CAN通讯电路实时向上位机和整车通讯系统上传充电电压、充电电流、充电时间、充电电量、充电方式以及SOC剩余电量。优选的，所述逆变输出单元包含移相全桥转换电路、高频整流滤波电路、蓄电池连接检测控制电路，电压电流采样反馈闭环电路、移相控制驱动电路和全桥驱动电路组成，并按顺序进行单项闭环连接。优选的，所述输入电源单元包含三相交流电源输入EMI滤波器、防浪涌抗雷击电路，三相三桥并联式整流电路、预充电启动电路、无源PFC滤波电路相继连接。优选的，所述无源PFC滤波电路还与逆变输出单元的移相全桥转换电路和监测控制单元的辅助电源输出电路相连接。优选的，蓄电池连接检测控制电路与充电机外部的蓄电池相连接。优选的，蓄电池连接检测控制电路还与输出过流过压保护电路相连接。一种智能化快速主动式充电机的工作方法，包含以下步骤：②所述蓄电池连接检测控制电路检测并采集蓄电池电量信息并传输至微处理器；②：通过微处理器内设的数据存储与处理单元中内部存储的数据进行比对和分析，生成优化的充电方式和充电曲线；③：通过微处理器控制电压电流采样反馈闭环电路、设定移相控制驱动电路PWM点空比的大小，尽而达到主动控制充电电压和充电电流的大小；④：通过微处理器控制的CAN通讯电路，实时向上位机和整车通讯系统上传充电电压、充电电流、充电时间、充电电量、充电方式以及SOC剩余电量；⑤：微处理器将本次充电数据进行保存，作为下次充电的大数据之一。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、充电机可通过微处理器内部数据存储与处理单元中存储的数据进行比对和分析，生成优化的充电方式和充电曲线；2、通过优化的充电方式和充电曲线可主动控制充电电压和充电电流的大小，并实时向上位机和整车通讯系统上传充电电压、充电电流、充电时间、充电电量、充电方式以及SOC剩余电量。3、可自行对每一次的充电数据进行储存，作为下次充电的数据之一。4、能够达到快速均衡充电，提高电池的充电效率，缩短电池充电时间，延长电池寿命的目的。附图说明图1：充电机内部原理框图图2：三相交流电源输入EMI滤波器和防浪涌抗雷击电路图3：三相三桥并联式整流电路图4：预充电启动电路图5：无源PFC滤波电路图6：ZVZCS移相全桥转换电路图7：全桥驱动电路图8：移相控制驱动电路附图说明：I、输入电源单元；II、逆变输出单元；III、检测控制单元；1、三相交流电源输入EMI滤波器；2、防浪涌抗雷击电路；3、三相三桥并联式整流电路；4、预充电启动电路；5、无源PFC滤波电路；6、移相全桥转换电路；7、高频整流滤波电路；8、蓄电池连接检测控制电路；9、电压电流采样反馈闭环电路；10、移相控制驱动电路；11、全桥驱动电路；12、辅助电源输出电路；13、输入过欠压保护电路；14、微处理器；15、数据存储与处理单元；16、CAN通讯电路；17、输出过流过压保护电路。具体实施方式下面结合附图对本充电机作具体说明：如附图1所示：一种智能化快速主动式充电机，包括输入电源单元(I)、逆变输出单元(II)和检测控制单元(III)组成。其输入电源单元包括：三相交流电源输入EMI滤波器(1)、防浪涌抗雷击电路(2)，三相三桥并联式整流电路(3)、预充电启动电路(4)、无源PFC滤波电路(5)组成，将输入的三相380V交流电整流为高压直流电源，为后级逆变电路提供安全稳定的输入直流电源；同时将三相交流电源输入EMI滤波器(1)和防浪涌抗雷击电路(2)相连接，能够防止外部静电、雷击等高压损坏充电机，防止充电机对外部设备和电网干扰。变输出单元包括ZVZCS移相全桥转换电路(6)、高频整流滤波电路(7)和蓄电池连接检测控制电路(8)，电压电流采样反馈闭环电路(9)、逆移相控制驱动电路(10)和全桥驱动电路(11)组成，将输入的高压直流电转换为蓄电池充电所需要的直流电源。其中ZVZCS移相全桥转换电路(6)一端和高频整流滤波电路(7)相连接，另一端和全桥驱动电路(11)相连接，并通过移相控制驱动电路(10)和电压电流采样反馈闭环电路(9)，实现零电流ZCS和零电压ZVS的谐振转换，最大优点是开关损耗小和开关管电压电流应力小，能够以最大效率输出直流电源，实现高效、快速、主动和安全充电。检测控制单元包括：辅助电源电路(12)、输入过欠压保护电路(13)、STM32ARM微处理器(14)、数据存储与处理(15)、CAN通讯电路(16)、和输出过流过压保护电路(17)组成，通过实时检测输入输出各电路参数以及达到主动控制充电机充电电压和充电电流。所述STM32ARM微处理器(14)采用32位ARM®Cortex™-M0内核单片机、内部有大容量flash存储器，能够实时存储达100次的充电数据，方便快速进行数据存储与处理(15)，为下次充电提供数据支持。充电时，具有以下步骤：①：所述蓄电池连接检测控制电路(8)检测并采集蓄电池电量信息并传输至微处理器(14)；②：通过微处理器(14)与数据存储与处理单元(15)中内部存储的大数据进行比对和分析，生成优化的充电方式和充电曲线；③：通过微处理器(14)控制电压电流采样反馈闭环电路(9)、设定移相控制驱动电路(10)PWM点空比的大小，尽而达到主动控制充电电压和充电电流的大小；④：通过微处理器(14)控制的CAN通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能化快速主动式充电机，包括：输入电源单元(I)，主要对接入电源进行整流与滤波处理的；逆变输出单元(II)，主要将输入的高压直流电转换为蓄电池充电所需要直流电源；和通过实时检测输入输出电路参数以达到主动控制充电机充电电压和充电电流的检测控制单元(III)，其特征在于：所述检测控制单元(III)包括内部设置数据存储与处理单元(15)的微处理器(14)、辅助电源输出电路(12）、输入过欠压保护电路(13)和输出过流过压保护电路(17)，所述微处理器(14)实时采集输入过欠压保护电路(13)和输出过流过压保护电路(17)的参数并存储在数据存储与处理单元(15)内。

【技术特征摘要】
1.一种智能化快速主动式充电机，包括：输入电源单元(I)，主要对接入电源进行整流与滤波处理的；逆变输出单元(II)，主要将输入的高压直流电转换为蓄电池充电所需要直流电源；和通过实时检测输入输出电路参数以达到主动控制充电机充电电压和充电电流的检测控制单元(III)，其特征在于：所述检测控制单元(III)包括内部设置数据存储与处理单元(15)的微处理器(14)、辅助电源输出电路(12）、输入过欠压保护电路(13)和输出过流过压保护电路(17)，所述微处理器(14)实时采集输入过欠压保护电路(13)和输出过流过压保护电路(17)的参数并存储在数据存储与处理单元(15)内。2.根据权利要求1所述的智能化快速主动式充电机，其特征在于：所述检测控制单元(III)还包括CAN通讯电路(16)，所述CAN通讯电路(16)实时向上位机和整车通讯系统上传充电电压、充电电流、充电时间、充电电量、充电方式以及SOC剩余电量。3.根据权利要求1所述的智能化快速主动式充电机，其特征在于：所述逆变输出单元(II)包含移相全桥转换电路(6)、高频整流滤波电路(7)、蓄电池连接检测控制电路(8)，电压电流采样反馈闭环电路(9)、移相控制驱动电路(10)和全桥驱动电路(11)组成，并按顺序进行单项闭环连接。4.根据权利要求1所述的智能化快速主动式充电机，其特征在于：所述输入电源单元(I)包含三相交流电源输入EMI滤波器(1)、防浪涌抗雷击电路(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙东炯，余绍华，王维斌，潘光亮，
申请(专利权)人：合肥协力仪表控制技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34