[发明专利]电动汽车蓄电池高效充电装置

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车蓄电池充电装置，特别是能提高电能利用率和充电效率的高效充电装置。

背景技术

电动汽车的蓄电池充电时一般经过两个阶段，充电初期由于电池的极化现象并不明显，采用恒流充电，使蓄电池的容量在较短的时间内得到提升；第二阶段采用脉冲充电，在一个脉冲充电周期内，蓄电池会有短时间的放电，放电回路的主要作用就是当蓄电池处于放电阶段时，为蓄电池提供一个放电通道，使蓄电池能够在放电阶段将电量放出。蓄电池通过放电通道放电，电能去向是一个需要解决的问题；在现阶段的铅酸蓄电池充电机中，处理铅酸蓄电池在放电阶段通过放电回路放出的电能，主要有两种方法，第一种是将电能放到放电电阻上，第二种是放电电流通过逆变的方法回放到电网中。

通过放电电阻的好处是电阻是理想的用电器，因为电阻的功率因数为 1，缺点是由于电池放出的电量很大，当放电电流较大，时间较长时，则放电电阻接受的能量就较大，再加上考虑到功率影响，放电电阻的阻值也不能太小，在实际使用中，有的放电电阻的阻值甚至达到了几千欧，因此如果采取将蓄电池上的电能放到放电电阻上，虽然实现比较简单，但放到电阻上的电能大量的转换为热量，对环境造成污染，现今社会越来越提倡环保和无污染，将电能通过放电电阻放出的方法并不符合环保的精神。

通过逆变电路将电能回放到电网，传统的逆变方式是将蓄电池放电的直流电压通过全桥逆变电路逆变成高频的交流电压，其中，可加入电容来滤去变换电路中的高频开关噪声，加入电阻和电容抑制直流输入合闸浪涌电流，得到的交流电压通过高频变压器隔离后，再经过整流桥整流，将交流电压转换成直流电压；接着将直流电压通过DC/DC变换电路升压，并通过PWM整流逆变电路逆变，最后得到频率与市电相同的正弦交流电压。采取逆变的方案电路虽然可以使电池放出的直流电，转变成交流电，但仍然有实际应用上的缺陷；首先，流入电网的电流虽然接近了正弦波，但毕竟不是纯正的正弦波，再次，放电装置会对电网造成的高次谐波污染也不能够完全剔除。因此，使用逆变的方案也是有待改进的。

为了克服现有的电动汽车蓄电池的充电装置上述的不足，本发明提供一种电动汽车蓄电池高效充电装置，该电动汽车蓄电池高效充电装置充电效率高，电能利用率高。

本发明所采用的技术方案为，电动汽车蓄电池高效充电装置包括充电电路、开关电容电路、反馈电路、蓄电池电压采样电路和控制器，充电电路的输出端与蓄电池相连，充电电路中设有与蓄电池并联的储能电容，蓄电池与开电容电路的输入端相连，开关电容电路的输出端与反馈电路相连，反馈电路与充电电路中的储能电容相连，蓄电池通过蓄电池电压采样电路与控制器相连，控制器同时与充电电路和开关电容电路相连。

上述技术方案是这样实现其技术目的的，控制器通过蓄电池电压采样电路采得蓄电池电压值，当蓄电池的电压达到控制器内设定的电压值时进行脉冲充电阶段，否则采用恒流充电阶段，在恒流充电阶段控制器控制充电电路向蓄电池恒流充电。

在脉冲充电阶段，为了消除电池的极化现象，充电过程按恒流充电、静置、蓄电池瞬间放电、静置、恒流充电的循环过程，直到蓄电池的容量充到接近额定容量时结束，各个过程的启动和停止由控制器的输出信号通过充电电路和作为放电与储能电路的开关电容电路实现。其中将电池静置使得欧姆极化消失，浓差极化因为扩散而部分消失，静置一段时间后，让蓄电池通过开电容电路进行短时间的放电，从而消除电化学极化的极化积累，极板孔中生成的气体也会随之消除，减小浓差极化；为了避免蓄电池在短时间内受到反向冲击，因此，在蓄电池反向放电后，将蓄电池再静置一段时间后进行恒流充电。

在蓄电池向开关电容电路放电阶段，控制器向开关电容电路发出放电信号，使得开关电容电路中的储能电容并联吸收电池的能量，然后控制器发出信号停止蓄电池向开关电容电路充电，并控制开关电容电路中的电容以串联泵升电位方式将能量通过反馈电路回馈到充电电路的储能电容中，充电电路中的储能电容将在下个充电过程中将电能释放给蓄电池。

本发明的有益效果是，在脉冲充电阶段采用恒流充电、静置、蓄电池瞬间放电、静置、恒流充电的循环过程，提高充电效率和电池寿命；利用开关电容电路吸收蓄电池放电，并将开关电容电路吸收的能量补充到前级充电电路的储能电容上，从而减少了电能的浪费，提高电能利用率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的电路方框图。

具体实施方式

在图1中，电动汽车蓄电池高效充电装置包括充电电路、开关电容电路、反馈电路、蓄电池电压采样电路和单片机，充电电路的输出端与蓄电池相连，充电电路中设有与蓄电池并联的储能电容，蓄电池与开电容电路的输入端相连，开关电容电路的输出端与反馈电路相连，反馈电路与充电电路中的储能电容相连，蓄电池通过蓄电池电压采样电路与单片机相连，单片机同时与充电电路和开关电容电路相连。