專利名稱：鎳氫電池高速充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電池充電器，特別是鎳氫電池高速充電器電路。
目前使用的電池充電器以鎳鎘電池充電器為主。用于鎳氫電池的充電器大多電是對鎳鎘電池充電器的簡單改進，屬于鎳鎘/鎳氫電池充電器，并不能很好地適合對鎳氫電池充電。存在充電速度慢和易損害電池等缺點。
本實用新型的目的是提出一種鎳氫電池高速充電器電路技術(shù)方案，實現(xiàn)對鎳氫電池高速充電，且不損害電池。
本實用新型的鎳氫電池高速充電器，由電源電路、充電電路和報警電路組成，其特征在于充電電路由充電控制電路、電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路和充電飽合判斷電路組成，其電路構(gòu)造是電源電路提供9V直流充電電源。
電流控制電路由電阻2、11，NPN三極管Q2、Q3和或非門數(shù)字集成電路CC4001B組成；其中的電源正極與電阻2相連，電阻2另一端與Q2、Q3的集電極相連，Q2的發(fā)射極通過電阻11與Q3基極相連，Q2的基極與CC4001B的輸出3端相連，Q3的發(fā)射極與電池的正極相連，電池的負極與電源地連。
電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路是由減法器、積分器和同相輸入遲滯比較器構(gòu)成；減法器由電阻R1、R3、R4、R5和741運算放大器U1組成，其中R1、R4與控制電路中的R2兩端相連，R1、R4的另一端分別與U1的正極3端和負極2端相接，U1的3端通過電阻3接地，U1的2、6端通過電阻5相連；積分器由電阻R6、R7、電容C3和741運算放大器U2構(gòu)成，其中R6接減法器輸出端、即U1的6端，R6的另一端接U2的負極輸入2端，U2的正極輸入端通過電阻7接地，U2的2、6端通過C3相連，U2的6端與CC4001B的輸入1端相連；同相輸入遲滯比較器由741運算放大器U3、穩(wěn)壓二極管D3、D4和二極管D5、電阻R8、R9、R10組成，其中D5的陽極與積分器的R6相連，D5的陰極與D4、R9、R10相連，D3、D4反向串聯(lián)接地，R10的另一端接U3的輸出口6端，U3的負輸入端2接地，U3的正輸入端3與R9另一端及R8相連，R8另一端接在U2的輸出6端與CC4001B的1端相連的通路上。
充電飽合判斷電路由微分電路和比較器組成；微分電路由741運算放大器U4、電容C5、電阻R12、R13、R14組成，其中C5一端與電池正極相連、另一端通過R12接U4的3端，U4的2、6端通過R13相連，U4的2端通過R14接地；比較器電路由741運算放大器U5、電容C4、電阻R15組成，其中U5的3端通過并聯(lián)的R15、C4到地，U5的2端與U4的輸出6端相連，U5的輸出6端連接CC4001B的輸入2端。
本實用新型鎳氫電池高速充電器的充電電源構(gòu)造可以是由220V交流電源V1，1A保險絲FUSE，變壓器T1，硅橋D1、D2和電容C1、C2組成；其中T1的1、4端接電源，5、6端接D1的1、3輸入端，6、8端接D2的1、3輸入端；D1的2、4輸出端與C1的兩端相連；D2的2、4輸出端與C2的兩端相連；C1的負端與C2的正端相接，C1、C2的接點是整個電路的地。
本實用新型的鎳氫電池高速充電器報警電路的構(gòu)造是由三極管Q1和蜂鳴器組成，其中Q1基極與充電飽合判斷電路中U5輸出6端相接，Q1的集電極與充電+9V電源相接，Q1發(fā)射極與蜂鳴器端1相接，蜂鳴器2端接地。
本實用新型的特點是根據(jù)電池在充電過程中的不同電化學(xué)過程，在整個充電過程中采用自動變平均電流和自動變脈沖周期的方法對鎳氫電池充電。具體而言，本實用新型根據(jù)鎳氫電池的電壓可判斷電池所具有的電量，從而可以確定充電的平均電流I，脈沖周期T。在電池電壓低時，電池所具有的電量小，這時可對電池進行大電流充電，在電池電壓高時，電池所具有的電量大，則須減小對電池的充電電流。大電流充電時采用高頻率脈沖充電可使電池不受損害；當(dāng)電池電壓變高時，小電流充電采用低頻率脈沖充電，可以使電池充入更多的電量。
本實用新型的實施例如附圖所示附

圖1本實用新型電路框圖；附圖2本實用新型電路圖；附圖3充電平均電流與電池電壓的關(guān)系座標(biāo)圖；附圖4充電電流的脈沖頻率與電池電壓的關(guān)系座標(biāo)圖。
圖中標(biāo)號表示1、電源電路，2、電流控制電路，3、電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路，4、充電飽合判斷電路，5、報警電路。
圖3中橫座標(biāo)是電池電壓， 單位伏特(V)；縱座標(biāo)是平均充電電流單位安培(I)；圖4中橫座標(biāo)是電池電壓， 單位伏特(V)；縱座標(biāo)是充電電流脈沖頻率單位赫茲(Hz)。7 結(jié)合附圖1、2對本實用新型加以具體說明
1、電源電路由220V交流電源V1，1A保險絲FUSE，變壓器T1，硅橋D1、D2和電容C1、C2組成；其中T1的1、4端接電源，5、6端接D1的1、3輸入端，6、8端接D2的1、3輸入端；D1的2、4輸出端與C1的兩端相連；D2的2、4輸出端與C2的兩端相連；C1的負端與C2的正端相接，C1、C2的接點是整個電路的地。
2、電流控制電路由電阻R2、R11，NPN三極管Q2、Q3，數(shù)字集成電路CC4001B組成；其中的C1正極與電阻R2相連，電阻R2另一端與Q2、Q3的集電極相連，Q2的發(fā)射極通過電阻R11與Q3基極相連，Q2的基極與CC4001B的輸出3端相連，Q3的發(fā)射極與電池的正極相連，電池的負極與電源地連。
3、電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路是由減法器、積分器和同相輸入遲滯比較器構(gòu)成。減法器由電阻R1、R3、R4、R5和741運算放大器U1組成，其中R1、R4與控制電路中的R2兩端相連，R1、R4的另一端分別與U1的正極3端和負極2端相接，U1的3端通過電阻3接地，U1的2、6端通過電阻5相連；積分器由電阻R6、R7、電容C3和741運算放大器U2構(gòu)成，其中R6接減法器輸出端、即U1的6端，R6的另一端接U2的負極輸入2端，U2的正極輸入端通過電阻7接地，U2的2、6端通過C3相連，U2的6端與CC4001B的輸入1端相連；同相輸入遲滯比較器由741運算放大器U3、穩(wěn)壓二極管D3、D4和二極管D5、電阻R8、R9、R10組成，其中D5的陽極與積分器的R6相連，D5的陰極與D4、R9、R10相連，D3、D4反向串聯(lián)接地，R10的另一端接U3的輸出口6端，U3的負輸入端2接地，U3的正輸入端3與R9另一端、R8相連，R8另一端接在U2的輸出6端與CC4001B的1端相連的通路上。
4、充電飽合判斷電路由微分電路和比較器組成。微分電路由741運算放大器U4、電容C5、電阻R12、R13、R14組成，其中C5一端與電池正極相連、另一端通過R12接U4的3端，U4的2、6端通過R13相連，U4的2端通過R14接地。比較器電路由741運算放大器U5、電容C4、電阻R15組成，其中U5的3端通過并聯(lián)的R15、C4到地，U5的2端與U4的輸出6端相連，U5的輸出6端連接CC4001B的輸入2端。
5、報警電路由三極管Q1和蜂鳴器組成，其中Q1基極與充電飽合判斷電路中U5輸出6端相接，Q1的集電極與充電+9V電源相接，Q1發(fā)射極與蜂鳴器端1相接，蜂鳴器2端接地。
本實用新型的工作過程大體是采用220V交流電源，經(jīng)變壓整流給出9V充電電壓。CC4001B經(jīng)Q2對Q3進行控制，實現(xiàn)充電電路的通斷。由減法器、積分器和同相輸入遲滯比較器構(gòu)成了差動輸入的電壓頻率轉(zhuǎn)換器，其輸出頻率隨R2兩端電壓的下降而降低，其輸出脈沖經(jīng)過CC4001B控制Q3完成對電池的脈沖充電；實現(xiàn)電池電壓低時充電脈沖頻率高，電池電壓高時充電脈沖頻率低的控制。采用微分電路、比較器電路和電池電壓導(dǎo)數(shù)過零判定方法，實現(xiàn)對電池充電飽合進行判斷。當(dāng)電池充電飽合時，判斷電路輸出正電壓，通過CC4001B控制關(guān)斷Q3，停止充電，同時導(dǎo)通Q1，蜂鳴器報警。
權(quán)利要求1.一種鎳氫電池高速充電器，由電源電路、充電電路和報警電路組成，其特征在于充電電路由充電控制電路、電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路和充電飽合判斷電路組成，其電路構(gòu)造是電源電路提供9V直流充電電源；電流控制電路由電阻2、11，NPN三極管Q2、Q3，或非門數(shù)字集成電路CC4001B組成；其中的電源正極與電阻2相連，電阻2另一端與Q2、Q3的集電極相連，Q2的發(fā)射極通過電阻11與Q3基極相連，Q2的基極與CC4001B的輸出3端相連，Q3的發(fā)射極與電池的正極相連，電池的負極與電源地連；電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路是由減法器、積分器和同相輸入遲滯比較器構(gòu)成；減法器由電阻R1、R3、R4、R5和741運算放大器U1組成，其中R1、R4與控制電路中的R2兩端相連，R1、R4的另一端分別與U1的正極3端和負極2端相接，U1的3端通過電阻3接地，U1的2、6端通過電阻5相連；積分器由電阻R6、R7、電容3和741運算放大器U2構(gòu)成，其中R6接減法器輸出端、即U1的6端，R6的另一端接U2的負極輸入2端，U2的正極輸入端通過電阻R7接地，U2的2、6端通過C3相連，U2的6端與CC4001B的輸入1端相連；同相輸入遲滯比較器由741運算放大器U3、穩(wěn)壓二極管D3、D4和二極管D5、電阻R8、R9、R10組成，其中D5的陽極與積分器的R6相連，D5的陰極與D4、R9、R10相連，D3、D4反向串聯(lián)接地，R10的另一端接U3的輸出口6端，U3的負輸入端2接地，U3的正輸入端3與R9另一端及R8相連，R8另一端接在U2的輸出6端與CC4001B的1端相連的通路上；充電飽合判斷電路由微分電路和比較器組成；微分電路由741運算放大器U4、電容C5、電阻R12、R13、R14組成，其中C5一端與電池正極相連、另一端通過R12接U4的3端，U4的2、6端通過R13相連，U4的2端通過R14接地；比較器電路由741運算放大器U5、電容C4、電阻R15組成，具中U5的3端通過并聯(lián)的R15、C4到地，U5的2端與U4的輸出6端相連，U5的輸出6端連接CC4001B的輸入2端。
2.如權(quán)利要求1所述的鎳氫電池高速充電器，具特征在于充電電源構(gòu)造是由220V交流電源V1，1A保險絲FUSE，變壓器T1，硅橋D1、D2和電容C1、C2組成；其中T1的1、4端接電源，5、6端接D1的1、3輸入端，6、8端接D2的1、3輸入端；D1的2、4輸出端與C1的兩端相連；D2的2、4輸出端與C2的兩端相連；C1的負端與C2的正端相接，C1、C2的接點是整個電路的地。
3.如權(quán)利要求1所述的鎳氫電池高速充電器，其特征在于報警電路的構(gòu)造是由三極管Q1和蜂鳴器組成，其中Q1基極與充電飽合判斷電路中U5輸出6端相接，Q1的集電極與充電+9V電源相接，Q1發(fā)射極與蜂鳴器端1相接，蜂鳴器2端接地。
專利摘要一種鎳氫電池高速充電器,由電源電路、充電電路和報警電路組成,其特征在于充電電路由充電控制電路、電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路和充電飽合判斷電路組成,其電路構(gòu)造是:電源電路提供9V直流充電電源;控制電路由或非門驅(qū)動三極管電路構(gòu)成;電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路是由減法器、積分器和同相輸入遲滯比較器構(gòu)成;充電飽合判斷電路由微分電路和比較器組成。本實用新型的特點是根據(jù)電池在充電過程中的不同電化學(xué)過程,在整個充電過程中采用自動變平均電流和自動變脈沖周期的方法對鎳氫電池充電。
文檔編號H01M10/44GK2274379SQ96219588
公開日1998年2月11日 申請日期1996年10月11日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月11日
發(fā)明者李加, 劉昭林, 姚棣, 李 杰, 黃進清, 毛義 申請人:天津莫比士電池有限公司