一种应用于大型电动农机的便携式充电装置及控制方法

    专利2026-07-02  20


    本发明涉及大型农机充电,尤其涉及一种应用于大型电动农机的便携式充电装置及控制方法。


    背景技术:

    1、电动农机是在节能环保的理念衍生出的产物,具有低噪声、低排放等诸多有点,对于实现绿色农业,达成双碳目标具有重要意义,符合我国国情与未来发展需要。

    2、目前,小型电动农机已在温室等小规模农业生产场景下得到广泛应用,大型电动农机在现代化农场等大型农业生产场景下,具有作业时间统一集中,作业面积大、作业时间长等优点,然而大型电动农机由于电池容量限制其续航能力,存在发展较为缓慢。


    技术实现思路

    1、本发明提供一种应用于大型电动农机的便携式充电装置及控制方法,用以解决现有技术大型电动农机续航较差的问题。

    2、本发明提供一种应用于大型电动农机的便携式充电装置,包括:

    3、基体,设置有充电模块、控制模块以及移动机构,所述移动机构用于移动所述基体;

    4、电源连接器以及充电连接器,所述充电连接器用于与外部的大型电动农机连接;

    5、所述充电模块包括:

    6、功率因数校正单元,所述功率因数校正单元的输入端与所述电源连接器连接,所述控制模块与所述功率因数校正单元的受控端连接;

    7、谐振变换单元,所述谐振变换单元的输入端与所述功率因数校正单元的输出端连接,所述谐振变换单元的输出端与所述充电连接器连接,所述控制模块与所述谐振变换单元的受控端连接;

    8、第一检测反馈单元,所述第一检测反馈单元的输入端与所述功率因数校正单元连接,所述第一检测反馈单元的输出端与所述控制模块连接;

    9、第二检测反馈单元,所述第二检测反馈单元的输入端与所述谐振变换单元连接,所述第二检测反馈单元的输出端与所述控制模块连接。

    10、根据本发明提供的一种应用于大型电动农机的便携式充电装置,所述功率因数校正单元包括三个校正电路、第一储能电容以及第二储能电容,三个所述校正电路的输入端均与所述电源连接器连接,三个所述校正电路的第一输出端均与所述第一储能电容的一端以及所述谐振变换单元连接,三个所述校正电路的第二输出端均与所述第一储能电容的另一端以及所述第二储能电容的一端连接,三个所述校正电路的第三输出端与所述第二储能电容的另一端以及所述谐振变换单元连接,三个所述校正电路的受控端均与所述控制模块连接。

    11、根据本发明提供的一种应用于大型电动农机的便携式充电装置,所述校正电路包括储能电感、第一二极管、第二二极管、第一开关管以及第二开关管,所述储能电感的一端作为所述校正电路的输入端,所述储能电感的另一端与所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阴极以及所述第一开关管的一端连接,所述第二开关管的一端与所述第一开关管的另一端连接,所述第一二极管的阴极作为所述校正电路的第一输出端,所述第一开关管与所述第二开关管反向串联,所述第二开关管的另一端作为所述校正电路的第二输出端,所述第二二极管的阳极作为所述校正电路的第三输出端,所述第一开关管的受控端与所述第二开关管的受控端作为所述校正电路的受控端。

    12、根据本发明提供的一种应用于大型电动农机的便携式充电装置,所述谐振变换单元包括逆变电路、谐振电感、谐振电容、变压器、整流电路以及输出电容,所述逆变电路的输入端与所述功率因数校正单元的输出端连接,所述逆变电路的受控端与所述控制模块连接,所述逆变电路的第一输出端与所述谐振电感的一端连接,所述谐振电感的另一端与所述变压器的初级线圈一端连接,所述变压器的初级线圈另一端与所述谐振电容的一端连接,所述谐振电容的另一端与所述逆变电路的第二输出端连接,所述变压器的次级线圈的一端与所述整流电路的第一输入端连接,所述变压器的次级线圈的另一端与所述整流电路的第二输出端连接,所述整流电路的第一输出端与所述输出电容的一端以及所述充电连接器连接,所述整流电路的第二输出端与所述输出电容的另一端以及所述充电连接器连接。

    13、根据本发明提供的一种应用于大型电动农机的便携式充电装置,所述第一检测反馈单元包括第一电压检测件、第二电压检测件、第一电流检测件以及第二电流检测件,所述控制模块通过所述第一电压检测件与所述电源连接器连接,所述控制模块通过所述第二电压检测件与所述功率因数校正单元的输出端连接,所述控制模块通过所述第一电流检测件与所述电源连接器连接,所述控制模块通过所述第二电流检测件与所述功率因数校正单元的输出端连接。

    14、根据本发明提供的一种应用于大型电动农机的便携式充电装置,所述第二检测反馈单元包括第三电压检测件以及第三电流检测件,所述控制模块通过所述第三电压检测件与所述谐振变换单元的输出端连接,所述控制模块通过所述第三电流检测件与所述谐振变换单元的输出端连接。

    15、根据本发明提供的一种应用于大型电动农机的便携式充电装置,所述第二检测反馈单元包括第三电压检测件以及第三电流检测件,所述控制模块通过所述第三电压检测件与所述谐振变换单元的输出端连接,所述控制模块通过所述第三电流检测件与所述谐振变换单元的输出端连接。

    16、根据本发明提供的一种应用于大型电动农机的便携式充电装置,所述充电模块有多个,多个所述充电模块之间并联,所述控制模块通过控制总线与全部所述充电模块连接。

    17、根据本发明提供的一种应用于大型电动农机的便携式充电装置,还包括设置于所述基体上的计量模块,所述计量模块与所述谐振变换单元或所述充电连接器电连接,所述计量模块用于计量充电过程中消耗的电量。

    18、本发明还提供应用于如上述的一种应用于大型电动农机的便携式充电装置的控制方法,包括:

    19、所述控制模块获取所述第一检测反馈单元的第一检测信号,根据所述第一检测信号基于svpwm方式控制所述功率因数校正单元,以减少所述功率因数校正单元输出电压与电流的相位差;

    20、所述控制模块获取第二检测反馈单元的第二检测信号,根据所述第二检测信号确定连接充电负载时,控制所述谐振变换单元的工作频率大于等于预设启动频率并且持续预设时间,在所述预设之间后根据所述第二检测信号基于移相和调频控制所述谐振变换单元,以使所述谐振变换单元实现零电压开通以及零电流关断。

    21、本发明提供的一种应用于大型电动农机的便携式充电装置及控制方法,至少具有以下有益效果:通过基体上设置有移动机构,能够便携至田间移动使用,适配大型农机的使用场景。通过基体上充电模块中的功率因数校正单元,减少电压与电流的相位差,有利于增大功率因数,提高电利用率,通过谐振变换单元将电压和电流转换为适应大型电动农机的充电电压和充电电流,同时基于谐振作用,能够低阻抗转换电能并且减小纹波,有利于提高电能转换效率。控制模块根据第一检测反馈单元与第二检测反馈单元,监控功率因数校正单元与谐振变换单元,实现稳定输出充电电压与充电电流,满足大型电动农机的需求。以此,通过便携式地移动对大型电动农机进行充电,并且提供高质量的充电效果,在农忙情况下,能够便捷反复充电,有利于解决大型电动农机续航较差的问题。



    技术特征:

    1.一种应用于大型电动农机的便携式充电装置,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的一种应用于大型电动农机的便携式充电装置,其特征在于:所述功率因数校正单元(100)包括三个校正电路(110)、第一储能电容(120)以及第二储能电容(130),三个所述校正电路(110)的输入端均与所述电源连接器连接,三个所述校正电路(110)的第一输出端均与所述第一储能电容(120)的一端以及所述谐振变换单元(200)连接,三个所述校正电路(110)的第二输出端均与所述第一储能电容(120)的另一端以及所述第二储能电容(130)的一端连接,三个所述校正电路(110)的第三输出端与所述第二储能电容(130)的另一端以及所述谐振变换单元(200)连接,三个所述校正电路(110)的受控端均与所述控制模块(600)连接。

    3.根据权利要求2所述的一种应用于大型电动农机的便携式充电装置,其特征在于:所述校正电路(110)包括储能电感(111)、第一二极管(112)、第二二极管(113)、第一开关管(114)以及第二开关管(115),所述储能电感(111)的一端作为所述校正电路(110)的输入端,所述储能电感(111)的另一端与所述第一二极管(112)的阳极、所述第二二极管(113)的阴极以及所述第一开关管(114)的一端连接,所述第二开关管(115)的一端与所述第一开关管(114)的另一端连接,所述第一二极管(112)的阴极作为所述校正电路(110)的第一输出端,所述第一开关管(114)与所述第二开关管(115)反向串联,所述第二开关管(115)的另一端作为所述校正电路(110)的第二输出端,所述第二二极管(113)的阳极作为所述校正电路(110)的第三输出端,所述第一开关管(114)的受控端与所述第二开关管(115)的受控端作为所述校正电路(110)的受控端。

    4.根据权利要求1所述的一种应用于大型电动农机的便携式充电装置,其特征在于:所述谐振变换单元(200)包括逆变电路(210)、谐振电感(220)、谐振电容(230)、变压器(240)、整流电路(250)以及输出电容(260),所述逆变电路(210)的输入端与所述功率因数校正单元(100)的输出端连接,所述逆变电路(210)的受控端与所述控制模块(600)连接,所述逆变电路(210)的第一输出端与所述谐振电感(220)的一端连接,所述谐振电感(220)的另一端与所述变压器(240)的初级线圈一端连接,所述变压器(240)的初级线圈另一端与所述谐振电容(230)的一端连接,所述谐振电容(230)的另一端与所述逆变电路(210)的第二输出端连接,所述变压器(240)的次级线圈的一端与所述整流电路(250)的第一输入端连接,所述变压器(240)的次级线圈的另一端与所述整流电路(250)的第二输出端连接,所述整流电路(250)的第一输出端与所述输出电容(260)的一端以及所述充电连接器连接,所述整流电路(250)的第二输出端与所述输出电容(260)的另一端以及所述充电连接器连接。

    5.根据权利要求1所述的一种应用于大型电动农机的便携式充电装置,其特征在于:所述第一检测反馈单元包括第一电压检测件(310)、第二电压检测件(320)、第一电流检测件(330)以及第二电流检测件(340),所述控制模块(600)通过所述第一电压检测件(310)与所述电源连接器连接,所述控制模块(600)通过所述第二电压检测件(320)与所述功率因数校正单元(100)的输出端连接,所述控制模块(600)通过所述第一电流检测件(330)与所述电源连接器连接,所述控制模块(600)通过所述第二电流检测件(340)与所述功率因数校正单元(100)的输出端连接。

    6.根据权利要求5所述的一种应用于大型电动农业的便携式充电装置,其特征在于:所述第二检测反馈单元包括第三电压检测件(410)以及第三电流检测件(420),所述控制模块(600)通过所述第三电压检测件(410)与所述谐振变换单元(200)的输出端连接,所述控制模块(600)通过所述第三电流检测件(420)与所述谐振变换单元(200)的输出端连接。

    7.根据权利要求3所述的一种应用于大型电动农机的便携式充电装置,其特征在于:所述充电模块还包括滤波单元(500),所述滤波单元(500)包括三组滤波电路(510),所述滤波电路(510)与所述校正电路(110)一一对应,所述滤波电路(510)包括滤波电感(511)与滤波电容(512),所述滤波电感(511)的一端与所述电源连接器连接,所述滤波电感(511)的另一端分别与所述储能电感(111)的一端以及所述滤波电容(512)的一端连接,所述滤波电容(512)的另一端接地。

    8.根据权利要求1所述的一种应用于大型电动农机的便携式充电装置,其特征在于:所述充电模块有多个,多个所述充电模块之间并联,所述控制模块(600)通过控制总线与全部所述充电模块连接。

    9.根据权利要求1所述的一种应用于大型电动农机的便携式充电装置,其特征在于:还包括设置于所述基体上的计量模块,所述计量模块与所述谐振变换单元(200)或所述充电连接器电连接,所述计量模块用于计量充电过程中消耗的电量。

    10.应用于如权利要求1至9任一权利要求所述的一种应用于大型电动农机的便携式充电装置的控制方法,其特征在于,包括:


    技术总结
    本发明提供一种应用于大型电动农机的便携式充电装置及控制方法,涉及大型农机充电技术领域,所述装置包括:基体,设置有充电模块、控制模块以及移动机构;电源连接器以及充电连接器;充电模块包括:功率因数校正单元与电源连接器连接,控制模块与功率因数校正单元的受控端连接;谐振变换单元的输入端与功率因数校正单元的输出端连接并且输出端与充电连接器连接,控制模块与谐振变换单元的受控端连接;第一检测反馈单元与功率因数校正单元以及控制模块连接;第二检测反馈单元与谐振变换单元以及控制模块连接。通过便携式地移动对大型电动农机充电,提供高质量的充电效果,在农忙情况下,能够便捷反复充电,有利于解决大型电动农机续航较差的问题。

    技术研发人员:苏娟,杜松怀,丁泽琦,冯勇鑫,刘峻玮,黄泽涛,董晓颖,崔振宇
    受保护的技术使用者:中国农业大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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