基于正激型电子充电机的智能电源管理系统技术方案

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
基于正激型电子充电机的智能电源管理系统
本专利技术的
属于2020年《国家重点支持的高新
》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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本系统包含了(一)电源供给、(二)高压直流采样、(三)输出直流采样、(四)嵌入单片机、(五)MOS管驱动、(六)斩波及高频整流等六部分。各部分处于系统内的位置如说明书附图2中虚线分隔部分所示。电源供给部分(一)是将交流市电进行整流滤波，产生高压及12V、3.3V等三种直流电源，作为其它部分工作的能源；高压直流采样部分(二)功能对高压直流电压即时值进行采样，送入单片机处理；输出直流采样部分(三)功能对系统输出的直流电压即时值进行采样，送入单片机处理；嵌入单片机部分(四)功能是对(二)、(三)部分送来的电压信号及电动车蓄电池送来的电压信号，进行高速计算处理，并产生连续的通、断矩形脉冲，去控制MOS管驱动部分；MOS管驱动部分(五)功能是对单片机送来的矩形脉冲进行放大、整形，去驱动MOS管；斩波及高频整流部分(六)功能是通过MOSFET管的通、断，对高压直流电源进行斩波，再通过电感转换成高频交流电流，后经过高频整流，转变为适用于电子充电机的直流电输出。电源供给部分(一)包含了市电输入交流端子～二只，单相桥式整流器D1一只，高压储能电容C1一只，高压滤波电容C2一只，12V稳压模块M1一只，3.3V稳压模块M2一只，3.3V滤波电容C3一只。电源供给部分(一)的结构如下：端子～外接市电、内接D1交流输入脚，D1的负脚接GND、正脚接C1的正脚、C2的一脚及M1的3脚，C1的负脚及C2的另一脚接GND，M1的2脚接M2的3脚，M2的2脚接C3的正脚，M1与M2的1脚、C3的负脚接GND。电源供给部分(一)的工作原理如下；D1将市电输入的高压、低频交流电整流为高压直流电，利用C1、C2储存起来，供给斩波及高频整流部分(六)使用；高压直流电通过M1转变为稳定的12V直流电，供给MOS管驱动部分(五)使用；又通过M2转变为稳定的3.3V直流电，供给MOS管驱动部分(五)使用。高压直流采样部分(二)包含了采样电阻R1、R2二只，采样滤波电容C4一只。高压直流采样部分(二)的结构如下：R1、R2串联，串联中点接C4的一脚，R2的非串联脚和C4的另一脚接GND，R1的非串联脚接(一)C1的正脚。高压直流采样部分(二)的工作原理如下；(一)产生的高压直流电，经R1、R2串联分压后，在R2上得到低压直流(约1V)信号；该信号随C1上电压的变化而随时变化，信号波形如说明书附图3所示，信号经C4滤波后，送入(四)；为防止C4对信号即时性的影响，R2、C4的时间常数的选取要远小于市电周期。输出直流采样部分(三)包含了采样电阻R4、R5二只，采样滤波电容C8一只。输出直流采样部分(三)的结构如下：R4、R5串联，串联中点接C8的一脚，R5的非串联脚和C8的另一脚接GND，R4的非串联脚接(六)C6的正脚。输出直流采样部分(三)的工作原理如下；(六)C6的正脚相对GND的直流电压，经R4、R5串联分压后，在R5上得到低压直流(约2V)信号；该信号随C6上电压的变化而随时变化，信号波形如说明书附图4所示，信号经C8滤波后，送入(四)，经(四)中单片机处理，减去在(二)R2上得到低压直流(约1V)信号，即得到对电子充电机输出的直流电压V+；为防止C8对信号即时性的影响，R5、C8的时间常数的选取要远小于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于正激型电子充电机的智能电源管理系统，其特征在于：包含了(一)电源供给、(二)高压直流采样、(三)输出直流采样、(四)嵌入单片机、(五)MOS管驱动、(六)斩波及高频整流等六部分；电源供给部分是将交流市电进行整流滤波，产生高压及12V、3.3V等三种直流电源；高压直流采样部分功能对高压直流电压即时值进行采样；输出直流采样部分功能对系统输出的直流电压即时值进行采样；嵌入单片机部分功能是对各部分送来的电压信号，进行高速计算处理，并产生连续的通、断矩形脉冲；MOS管驱动部分功能是对单片机送来的矩形脉冲进行放大、整形；斩波及高频整流部分功能是通过MOSFET管的通、断，对高压直流电源进行斩波，通过电感转换成高频交流电流，经过高频整流，转变为直流电输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于正激型电子充电机的智能电源管理系统，其特征在于：包含了(一)电源供给、(二)高压直流采样、(三)输出直流采样、(四)嵌入单片机、(五)MOS管驱动、(六)斩波及高频整流等六部分；电源供给部分是将交流市电进行整流滤波，产生高压及12V、3.3V等三种直流电源；高压直流采样部分功能对高压直流电压即时值进行采样；输出直流采样部分功能对系统输出的直流电压即时值进行采样；嵌入单片机部分功能是对各部分送来的电压信号，进行高速计算处理，并产生连续的通、断矩形脉冲；MOS管驱动部分功能是对单片机送来的矩形脉冲进行放大、整形；斩波及高频整流部分功能是通过MOSFET管的通、断，对高压直流电源进行斩波，通过电感转换成高频交流电流，经过高频整流，转变为直流电输出。


2.根据权利要求1所述的电源供给部分，其特征在于：包含了市电输入交流端子～二只，单相桥式整流器D1一只，高压储能电容C1一只，高压滤波电容C2一只，12V稳压模块M1一只，3.3V稳压模块M2一只，3.3V滤波电容C3一只；端子～外接市电、内接D1交流输入脚，D1的负脚接GND、正脚接C1的正脚、C2的一脚及M1的3脚，C1的负脚及C2的另一脚接GND，M1的2脚接M2的3脚，M2的2脚接C3的正脚，M1与M2的1脚、C3的负脚接GND。


3.根据权利要求1所述的高压直流采样部分，其特征在于：包含了采样电阻R1、R2二只，采样滤波电容C4一只；R1、R2串联，串联中点接C4的一脚，R2的非串联脚和C4的另一脚接GND，R1的非串联脚接(一)C1的正脚。


4.根据权利要求1所述的输出直流采样部分，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：程德明，
申请(专利权)人：程德明，
类型：发明
国别省市：安徽;34