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CN110429695B - 一种动态互助交换式充发电设备及其运行方法 - Google Patents

一种动态互助交换式充发电设备及其运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动态互助交换式充发电设备及其运行方法，充发电设备包括依次电性相连的高频DC充电器、第一充电分配器、超级电容以及第二充电分配器，并由两个充电分配器实现超级电容充放电动作交替进行，且整个充放电过程以直流电实现。其技术方案能够有效实现快速充电的目的，整个流程中电力损耗低、充电效率高，电池不会发热。

Description

一种动态互助交换式充发电设备及其运行方法
技术领域
本发明涉及快速充电设备技术领域，尤其涉及一种动态互助交换式充发电设备及其运行方法。
背景技术
目前对载体电池进行快速充电的技术中，主要是通过持续性的高频低电流的方式或低频高电流的方式实现充电的。但一方面，因对电池本身持续充电容易产生大量热，存在安全隐患，另一方面，对电池持续充电过程中，充电效率会逐步降低，电力损耗会逐渐增大，进而电力转化率会逐渐降低，同时，电池的寿命也因此而受到影响。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种旨在能够有效实现快速充电的目的、整个流程中电力损耗低、充电效率高的动态互助交换式充发电设备及其运行方法，用以克服上述技术缺陷。
具体技术方案如下：
一种动态互助交换式充发电设备，包括依次电性相连的高频DC充电器、第一充电分配器、超级电容以及第二充电分配器；
高频DC充电器接入AC交流电，并由第一充电分配器控制高频DC充电器间歇性的向超级电容输出DC直流电；
第二充电分配器与外部电池电性连接，并由第二充电分配器控制超级电容间歇性的向外部电池输出DC直流电；
第一充电分配器和第二充电分配器交替动作，超级电容充电动作及放电动作交替进行。
较佳的，第一充电分配器和第二充电分配器内分别具有一个继电器组合控制开关，并通过继电器组合控制开关控制输出电流的通断。
较佳的，第一充电分配器控制高频DC充电器向超级电容充电m时间后停止运行n时间，第二充电分配器控制超级电容向外部电池充电n时间后停止运行m时间，且m大于n。
较佳的，高频DC充电器、第一充电分配器、超级电容、第二充电分配器以及外部电池间流动的电流均为脉冲电流。
较佳的，高频DC充电器经第一充电分配器输入超级电容的直流电为电压410V且电流15A；
超级电容经第二充电分配器输入外部电池的直流电为电压400V且电流500A。
较佳的，还包括相电连的发电机和电压稳压器，且电压稳压器电性连接高频DC充电器的输入端，发电机发电产生AC交流电，并通过电压稳压器稳压后向高频DC充电器输入AC交流电。
较佳的，发电机向电压稳压器输入200-400V的AC交流电，电压稳压器向高频DC充电器输入380V的AC交流电。
较佳的，还包括电控系统，且发电机、电压稳压器、高频DC充电器、第一充电分配器、超级电容以及第二充电分配器分别电性连接电控系统，用以统一控制各电器件的运行状态。
本发明还提供了一种动态互助交换式充发电设备，应用于新能源汽车上，充发电设备包括依次电性相连的发电机、电压稳压器、高频DC充电器、第一充电分配器、超级电容以及第二充电分配器；
新能源车的车体上具有动力电池、与动力电池相电连的至少一个动力电机、与动力电机传动相连的差速器箱、传动连接差速器箱的传动机构；
高频DC充电器由电压稳压器接入AC交流电，并由第一充电分配器控制高频DC充电器间歇性的向超级电容输出DC直流电；
第二充电分配器与动力电池电性连接，并由第二充电分配器控制超级电容间歇性的向动力电池输出DC直流电；
第一充电分配器和第二充电分配器交替动作，超级电容充电动作及放电动作交替进行；
发电机安装于新能源汽车的车体上，发电机传动连接车体的传动机构并由传动机构带动发电机发电，用以回收传动机构的扭曲力产生的部分动能并转化为电能。
本发明还提供了一种基于如上所述的动态互助交换式充发电设备的运行方法，包括：
步骤a，由第一充电分配器控制高频DC充电器向超级电容输入高频低电流的脉冲电流5s后停止运行；
步骤b，由第二充电分配器控制超级电容向外部电池或动力电池输入低频高电流的脉冲电流1s后停止运行；
并且，步骤a和步骤b交替运行。
上述技术方案的有益效果在于：
动态互助交换式充发电设备包括依次电性相连的高频DC充电器、第一充电分配器、超级电容以及第二充电分配器，并由两个充电分配器实现超级电容充放电动作交替进行，且整个充放电过程以直流电实现，能够有效实现快速充电的目的，整个流程中电力损耗低、充电效率高，电池不会发热。
附图说明
图1为本发明动态互助交换式充发电设备实施例一的基本结构框图；
图2为本发明动态互助交换式充发电设备实施例一的充电示意框图；
图3为本发明动态互助交换式充发电设备实施例二的基本结构框图；
图4为本发明动态互助交换式充发电设备实施例二中发电结构连接示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明作具体阐述。
实施例一，
参阅图1和图2，本发明提供的动态互助交换式充发电设备包括依次电性相连的高频DC充电器1、第一充电分配器2、超级电容3以及第二充电分配器4，且高频DC充电器1接入AC交流电，并由第一充电分配器2控制高频DC充电器1间歇性的向超级电容3输出DC直流电，第二充电分配器4与外部电池5电性连接，并由第二充电分配器4控制超级电容3间歇性的向外部电池5输出DC直流电；第一充电分配器2和第二充电分配器4交替动作，超级电容3充电动作及放电动作交替进行。
基于上述技术方案，动态互助交换式充发电设备包括依次电性相连的高频DC充电器1、第一充电分配器2、超级电容3以及第二充电分配器4，并由两个充电分配器实现超级电容3充放电动作交替进行，且整个充放电过程以直流电实现，能够有效实现快速充电的目的，整个流程中电力损耗低、充电效率高，电池不会发热。
在一种优选的实施方式中，第一充电分配器2和第二充电分配器4内分别具有一个继电器组合控制开关9，并通过继电器组合控制开关9控制输出电流的通断。进一步的，第一充电分配器2控制高频DC充电器1向超级电容3充电m时间后停止运行n时间，第二充电分配器4控制超级电容3向外部电池5充电n时间后停止运行m时间，且m大于n。进一步的，m为5秒，n为1秒，但具体可根据实际需求而设定改变，并不局限于此，仅需要实现两动作交替运行即可。
作为进一步的优选实施方式，高频DC充电器1、第一充电分配器2、超级电容3、第二充电分配器4以及外部电池5间流动的电流均为脉冲电流，能够有效提升充电效率且发热量少。进一步的，高频DC充电器1经第一充电分配器2输入超级电容3的直流电为电压410V且电流15A。进一步的，超级电容3经第二充电分配器4输入外部电池5的直流电为电压400V且电流500A，即以高频低电流的方式对超级电容3充电，高电流低频的方式对外部电池5充电，能够有效起到快速充电和降低发热量的效果。
作为进一步的优选实施方式，动态互助交换式充发电设备还包括相电连的发电机7和电压稳压器6，且电压稳压器6电性连接高频DC充电器1的输入端，发电机7发电产生AC交流电，并通过电压稳压器6稳压后向高频DC充电器1输入AC交流电。进一步的，发电机7向电压稳压器6输入200-400V的AC交流电，电压稳压器6向高频DC充电器1输入380V的AC交流电。进一步的，动态互助交换式充发电设备还包括电控系统8，且上述的发电机7、电压稳压器6、高频DC充电器1、第一充电分配器2、超级电容3以及第二充电分配器4分别电性连接电控系统8，用以统一控制各电器件的运行状态。
此外，在实际测试过程中，基于上述参数，对外部电池的充电效率为平均每5s能够冲0.5度电，对于50度容量的载体电池而言，能够在500秒即十分钟内即可充满，远远的快于常规的一个半小时以上的充电效率。
实施例二，
本实施例提供的动态互助交换式充发电设备应用于新能源汽车上，其具体内容与上述实施例一基本相同，不同之处仅在于，新能源车的车体9上具有动力电池10、与动力电池10相电连的至少一个动力电机11、与动力电机11传动相连的差速器箱12、传动连接差速器箱12的传动机构13，且上述的发电机7和电控系统8均安装于新能源汽车的车体9上，发电机7传动连接车体9的传动机构13并由传动机构13带动发电机7发电，用以回收传动机构13的扭曲力产生的部分动能并转化为电能。优选的，发电机7通过皮带轮传动连接传动机构13。
值得指出的是，基于上述实施例一和实施例二，动态互助交换式充发电设备可应用在新能源汽车上也可不应用在新能源汽车上，区别在于，当应用于新能源汽车上时，能够部分回收传动机构13(主要为带动车轮传动的主轴或传动轴)扭曲力产生的动能，即传动机构13传动车轮或其他构件转动的同时带动发电机7发电。而不应用于新能源汽车上时，实际为一种地面式充电设备，其电力来源可以是通过发电机7发电得到，也可直接通过高频DC充电器1外接市电或三相电实现，同时，实施例一中的外部电池5可以是新能源车上的动力电池10，也可以是其他智能家居例如吸尘器、扫地机器人等或者电子产品例如手机乃至智能手表，具体的电流电压参数可根据实际产品的不同而改变。此外，在实施例二中，电控系统8实质为新能源车上的总控系统的一部分。上述的各器件的具体结构内容主要采用现有元器件，为常规现有技术，且均安装在新能源车的车体上，故这里省略赘述。
实施例三，
本实施例为基于上述实施例一或实施例二提供的动态互助交换式充发电设备的运行方法，包括：
步骤a，由第一充电分配器2控制高频DC充电器1向超级电容3输入高频低电流的脉冲电流5s后停止运行；
步骤b，由第二充电分配器4控制超级电容3向外部电池5输入低频高电流的脉冲电流1s后停止运行；
并且，步骤a和步骤b交替运行。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种动态互助交换式充发电设备，其特征在于，包括依次电性相连的高频DC充电器（1）、第一充电分配器（2）、超级电容（3）以及第二充电分配器（4）；
所述高频DC充电器（1）接入AC交流电，并由所述第一充电分配器（2）控制所述高频DC充电器（1）间歇性的向所述超级电容（3）输出DC直流电；
所述第二充电分配器（4）与外部电池（5）电性连接，并由所述第二充电分配器（4）控制所述超级电容（3）间歇性的向所述外部电池（5）输出DC直流电；
所述第一充电分配器（2）和第二充电分配器（4）交替动作，所述超级电容（3）充电动作及放电动作交替进行；
并且，所述高频DC充电器（1）以高频低电流的方式对所述超级电容（3）充电，所述超级电容（3）以低频高电流的方式对所述外部电池（5）充电，且所述第一充电分配器(2)控制所述高频DC充电器(1)向所述超级电容(3)充电5秒后停止运行1秒，所述第二充电分配器(4)控制所述超级电容(3)向所述外部电池(5)充电1秒后停止运行5秒。
2.如权利要求1所述的动态互助交换式充发电设备，其特征在于，所述第一充电分配器（2）和第二充电分配器（4）内分别具有一个继电器组合控制开关（9），并通过所述继电器组合控制开关（9）控制输出电流的通断。
3.如权利要求1所述的动态互助交换式充发电设备，其特征在于，所述高频DC充电器（1）、第一充电分配器（2）、超级电容（3）、第二充电分配器（4）以及外部电池（5）间流动的电流均为脉冲电流。
4.如权利要求1或2所述的动态互助交换式充发电设备，其特征在于，所述高频DC充电器（1）经所述第一充电分配器（2）输入所述超级电容（3）的直流电为电压410V且电流15A；
所述超级电容（3）经所述第二充电分配器（4）输入所述外部电池（5）的直流电为电压400V且电流500A。
5.如权利要求1所述的动态互助交换式充发电设备，其特征在于，还包括相电连的发电机（7）和电压稳压器（6），且所述电压稳压器（6）电性连接所述高频DC充电器（1）的输入端，所述发电机（7）发电产生AC交流电，并通过所述电压稳压器（6）稳压后向所述高频DC充电器（1）输入AC交流电。
6.如权利要求5所述的动态互助交换式充发电设备，其特征在于，所述发电机（7）向所述电压稳压器（6）输入200-400V的AC交流电，所述电压稳压器（6）向所述高频DC充电器（1）输入380V的AC交流电。
7.如权利要求6所述的动态互助交换式充发电设备，其特征在于，还包括电控系统（8），且所述发电机（7）、电压稳压器（6）、高频DC充电器（1）、第一充电分配器（2）、超级电容（3）以及第二充电分配器（4）分别电性连接所述电控系统（8），用以统一控制各电器件的运行状态。
8.一种动态互助交换式充发电设备，其特征在于，应用于新能源车上，所述充发电设备包括依次电性相连的发电机（7）、电压稳压器（6）、高频DC充电器（1）、第一充电分配器（2）、超级电容（3）以及第二充电分配器（4）；
所述新能源车的车体（9）上具有动力电池（10）、与所述动力电池（10）相电连的至少一个动力电机（11）、与所述动力电机（11）传动相连的差速器箱（12）、传动连接所述差速器箱（12）的传动机构（13）；
所述高频DC充电器（1）由所述电压稳压器（6）接入AC交流电，并由所述第一充电分配器（2）控制所述高频DC充电器（1）间歇性的向所述超级电容（3）输出DC直流电；
所述第二充电分配器（4）与动力电池（10）电性连接，并由所述第二充电分配器（4）控制所述超级电容（3）间歇性的向所述动力电池（10）输出DC直流电；
所述第一充电分配器（2）和第二充电分配器（4）交替动作，所述超级电容（3）充电动作及放电动作交替进行；
所述发电机（7）安装于所述新能源车的车体（9）上，所述发电机（7）传动连接所述车体（9）的传动机构（13）并由所述传动机构（13）带动所述发电机（7）发电，用以回收所述传动机构（13）的扭曲力产生的部分动能并转化为电能；
并且，所述高频DC充电器（1）以高频低电流的方式对所述超级电容（3）充电，所述超级电容（3）以低频高电流的方式对所述动力电池（10）充电，且所述第一充电分配器(2)控制所述高频DC充电器(1)向所述超级电容(3)充电5秒后停止运行1秒，所述第二充电分配器(4)控制所述超级电容(3)向所述动力电池（10）充电1秒后停止运行5秒。
9.一种基于上述权利要求1至8中任一项所述的动态互助交换式充发电设备的运行方法，包括：
步骤a，由所述第一充电分配器（2）控制所述高频DC充电器（1）向所述超级电容（3）输入高频低电流的脉冲电流5s后停止运行；
步骤b，由所述第二充电分配器（4）控制所述超级电容（3）向外部电池（5）或动力电池（10）输入低频高电流的脉冲电流1s后停止运行；
并且，所述步骤a和步骤b交替运行。
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