专利名称：内燃机蓄电池充电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及内燃机电气技术领域，特别涉及一种内燃机蓄电池充电器。
背景技术：
随着人类对节能环保的重视和低碳经济的起步，新能源汽车处于不断研发中，特 别是纯电动汽车的发展方向将成为未来汽车发展的主流，然而要普及纯电动汽车，特别是 纯电动的大客车，如果不解决方便快捷的充电问题，这种环保低碳的汽车工业发展将举步 维艰。虽然目前也有像内燃机蓄电池充电这样的技术，但其存在着如下几点不足第一，内燃机的工作转速受制于所应用的交流同步发电机的现有频率(50Hz)，小 型内燃机最高效率的工作转速为3，500 6000r/min，往往是高于常用发电机的同步工作 转速的，例如常用四极电机的工作转速为1，500r/min ；两极电机为3，000r/min ；第二，由于普通的同步发电机必须恒速运行，则需要作为原动机的内燃机的工作 转速也必须是恒定不变的，所以需要速度闭环的稳速系统来稳定内燃机的工作转速，也就 是说发动机并不是工作在高速的高效区；第三，配套稳定转速的发电机提供了稳定的频率和电压，但对蓄电池充电必须满 足蓄电池的充电特性，相应需要配备整流电路、储能电路、恒充电流电流控制、恒充电电压 控制以及大功率输出调节模块，这样就会导致电路复杂、造价高昂，并且增加了中间调节的 能量损耗；第四，由于普通交流同步发电机的频率较低(50Hz)，还要电励磁，所以相对高速运 行的永磁发电机的体积要大、但效率却较永磁发电机要低。
实用新型内容针对上述内燃机蓄电池充电技术的不足，本实用新型提供一种内燃机蓄电池充电 器，该内燃机充电器可根据以下蓄电池最佳充电特性所处的工况调节内燃机的变速运行状 态，使内燃机处于高效转速区工作恒流工况——当蓄电池的电压较低，充电器采用恒流方式进行快速充电，内燃机 的转速是以设定的充电电流作闭环调速控制；恒压工况——当蓄电池的电压快充满(电压值可设定)时，充电系统转为恒压充 H1^ ο停机一当被充电的蓄电池容量达到某设定值，发动机将自动停机。系统可设定 一个充电的上限，例如容量达90%，但尽量不要设定在低效率的恒压工况区工作。自启动一而当蓄电池的电压下降到某设定值，发动机则重新自启动并投入充电。本实用新型所提供的内燃机蓄电池充电器可恒定电流/电压充电，使该内燃机蓄 电池充电器可将内燃机的运行转速设计在较高转速的高效区工作，例如在内燃机转速为 4000 4500r/min 的区域。[0013]本实用新型的技术方案是一种内燃机蓄电池充电器，包括内燃机、与所述内燃 机相连接的发电机、与所述发电机的交流电源输出端连接的整流器和与所述整流器的直流 输出端连接的蓄电池充电电极，还包括油门驱动器、转速传感器、调速器、电压传感器和检 测蓄电池充电电流的电流传感器，其中所述油门驱动器的一端与所述内燃机的油门连接， 另一端与所述调速器的信号输出端连接，所述调速器的信号输入端分别连接所述转速传感 器、电压传感器和电流传感器的信号的输出端，所述转速传感器的信号输入端连接所述内 燃机中的主轴飞轮齿盘，所述电压传感器的信号输入端连接所述蓄电池充电电极。电流传 感器的输入信号直接从充电回路感应或分流测量获得。所述内燃机可为柴油发动机、汽油发动机或燃气发动机。所述转速传感器为电磁感应式传感器。所述调速器为数字式PID调节器或模拟式PID调节器。所述发电机为永磁同步发电机，其安装在所述内燃机上。所述整流器为三相整流器。所述电压传感器为电压取样电路。所述电流传感器为霍尔电流传感器或电流分流器。所述油门驱动器为内置或外置的机械控制式或电控式油门驱动器。本实用新型提供的内燃机蓄电池充电器结构简单，应用广泛，制造成本低，能源利用率高。
图1为本实用新型的原理图；图2为蓄电池充电特性示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步的说明。如图1所示，一种内燃机蓄电池充电器，包括内燃机1、与所述内燃机1相连接的发 电机5、与所述发电机5的交流电源输出端连接的整流器6和与所述整流器6的直流输出端 连接的蓄电池充电电极9，还包括油门驱动器2、转速传感器3、调速器4、电压传感器7和电 流传感器8，其中所述油门驱动器2的一端与所述内燃机1的油门连接，另一端为驱动信号 端，与所述调速器4的信号输出端连接，所述调速器4的信号输入端分别连接所述转速传感 器3、电压传感器7和电流传感器8的信号的输出端，所述转速传感器3的信号输入端连接 到所述内燃机1中的主轴飞轮齿盘，所述电压传感器7的信号输入端连接到所述蓄电池充 电电极9，所述电流传感器8检测蓄电池的充电电流，电流传感器8的输入信号直接从蓄电 池的充电回路感应或分流测量获得，油门驱动器2根据从调速器4收到的信号来调节内燃 机1的工作转速。本实施例中内燃机1为柴油发动机，转速传感器3为电磁感应式传感器，调速器4 为数字式PID调节器，发电机5为永磁同步发电机，其安装在所述内燃机1上，整流器6为 三相整流器，电压传感器7为电压取样电路，电流传感器8为霍尔电流传感器，油门驱动器 2是外置式油门调节执行装置。[0028]根据如图2所示的蓄电池充电特性示意图，在调速器4上设定三个电压值U1、U2、 U3和一个电流值I。本实用新型所提供的内燃机蓄电池充电器在充电过程中的控制可分为 以下几个步骤 第一，电压传感器7检测到蓄电池电极9的端电压值V并输入到调速器4与设定 的电压值Ui、U2、U3进行比较，当蓄电池电极9的端电压V < U1时，充电器启动并投入充电， 当电流传感器8检测到充电回路的电流i并输入到调速器4与设定的电流值I进行PID运 算，闭环调节发电机5的转速，通过调速达到i = 1，系统进行恒流方式快速充电。第二，当蓄电池充电电极9的端电压满足U2彡V < U3时，则充电系统转为恒压小 电流充电。第三，当蓄电池的充电电压达到设定值U3,即蓄电池电极9的端电压V SU3时，充 电器自动停机。第四，当蓄电池的电压下降到某设定值，蓄电池电极9的端电压V SU1时，发电机 则重新自启动并投入充电。按以上步骤往复循环实现内燃机蓄电池充电器对蓄电池高效充电目的。在进行充电工作时，电压传感器7检测到蓄电池电极9的端电压值并输入到调速 器4与设定的电压值进行比较，系统根据充电电压的高/低确定各种工况电流传感器8检 测到主电路中的电流，并输入到调速器4与设定的电流进行PID运算，通过闭环调节不断修 正发动机的转速，达到恒定充电电流的目的；转速传感器3的输入信号从发动机的主轴飞 轮齿盘感应获得后输入到调速器4，调速器4根据所获得的转速信息，在设定范围内限制内 燃机1的最高转速。调速器4根据所充电蓄电池的端电压形成如下四个工况，其中V是所 充电蓄电池的实时端电压恒流工况——当蓄电池电极9的电压较低时，即U1 < V < U2,则采用恒流方式快 速充电。发电机5的转速是以设定的充电电流I作电流/转速闭环控制调节，在恒流/调 速工况下充电速度快、系统充电效率高；恒压工况——当蓄电池电极9的电压快充满时，既U2 < V < U3，则充电系统转为 恒压小电流充电；停机——当蓄电池的充电量达到某设定值，VSU3时，发动机自动停机；启动——当蓄电池的电压下降到某设定值，VSU1时，发电机则重新自动并投入充电。要尽量避免使发电机在低效率的恒压工况区工作，因为恒压段须通过较长的运行 时间才能将电池充满。原则上蓄电池充电的端电压越高，充电电流越少，内燃机1的转速就 会降低，当然机组的充电效率也相对降低，用户可通过对U2点的设定，优化恒压工况U2 u3 电压段的工作周期，甚至只让设备工作在恒流工况(即U3 = U2)，以使系统节能。本实用新型提供的内燃机充电器结构简单，应用广泛，制造成本低，能源利用率 高，能广泛应用。
权利要求一种内燃机蓄电池充电器，包括内燃机(1)、与所述内燃机(1)相连接的发电机(5)、与所述发电机(5)的交流电源输出端连接的整流器(6)和与所述整流器(6)的直流输出端连接的蓄电池充电电极(9)，其特征在于还包括油门驱动器(2)、转速传感器(3)、调速器(4)、电压传感器(7)和检测蓄电池充电电流的电流传感器(8)，其中所述油门驱动器(2)的一端与所述内燃机(1)的油门连接，另一端与所述调速器(4)的信号输出端连接，所述调速器(4)的信号输入端分别连接所述转速传感器(3)、电压传感器(7)和电流传感器(8)的信号的输出端，所述转速传感器(3)的信号输入端连接所述内燃机(1)中的主轴飞轮齿盘，所述电压传感器(7)的信号输入端连接所述蓄电池充电电极(9)。
2.根据权利要求1所述的内燃机蓄电池充电器，其特征在于所述内燃机(1)为柴油 发动机、汽油发动机或燃气发动机。
3.根据权利要求1所述的内燃机蓄电池充电器，其特征在于所述转速传感器(3)为 电磁感应式传感器。
4.根据权利要求1所述的内燃机蓄电池充电器，其特征在于所述调速器(4)为数字 式PID调节器或模拟式PID调节器。
5.根据权利要求1所述的内燃机蓄电池充电器，其特征在于所述发电机(5)为永磁 同步发电机。
6.根据权利要求5所述的内燃机蓄电池充电器，其特征在于所述发电机(5)安装在 所述内燃机⑴上。
7.根据权利要求1所述的内燃机蓄电池充电器，其特征在于所述整流器(6)为三相整流器。
8.根据权利要求1所述的内燃机蓄电池充电器，其特征在于所述电压传感器(7)为 电压取样电路。
9.根据权利要求1所述的内燃机蓄电池充电器，其特征在于所述电流传感器(8)为 霍尔电流互感器或常规电流分流器。
10.根据权利要求1所述的内燃机蓄电池充电器，其特征在于所述油门驱动器(2)为 内置或外置的机械控制式或电控式油门驱动器。
专利摘要本实用新型提供一种内燃机蓄电池充电器，其能以恒定电流/电压充电，包括内燃机、与内燃机相连的发电机、与发电机的交流电源输出端连接的整流器和与整流器的直流输出端连接的蓄电池充电电极，还包括油门驱动器、转速传感器、调速器、电压传感器和电流传感器，其中油门驱动器的一端与内燃机的油门连接，另一端与调速器信号输出端连接，调速器的信号输入端分别连接转速传感器、电压传感器和电流传感器的信号的输出端，转速传感器的信号输入端连接到所述内燃机中的主轴飞轮齿盘，电压传感器的信号输入端连接到所述蓄电池充电电极，电流传感器连接到蓄电池的充电主回路。本实用新型提供的内燃机充电器结构简单，制造成本低，能源利用率高。
文档编号H02J7/14GK201774297SQ20102050186
公开日2011年3月23日 申请日期2010年8月20日 优先权日2010年8月20日
发明者郑全, 郑浩 申请人:广州三业科技有限公司