專利名稱：鉛酸蓄電池分時(shí)斷續(xù)壓控充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種通過時(shí)段自動(dòng)控制，適當(dāng)?shù)厍袚Q鉛酸蓄電池的充電工況，從 而防止過充或熱失控，達(dá)到節(jié)省能源、電池延壽目標(biāo)的鉛酸蓄電池分時(shí)斷續(xù)壓控充電器。屬 于電工電子設(shè)施。
背景技術(shù)：
鉛酸蓄電池迄今仍是大功率移動(dòng)供電的主要能源，而欠電、過充則是造成此類電 池提前失效報(bào)廢的重要原因?，F(xiàn)有技術(shù)對(duì)鉛酸蓄電池采用壓控+溫控的模式，在汽車修配 廠、礦山和家庭(電單車、電瓶燈等)則僅用壓控模式，來切換充電的大電流-浮充工況。這 對(duì)新電池、備用或小功率輸出電池的充電效果尚可滿足要求，但對(duì)其它狀況的鉛酸蓄電池 則會(huì)造成容量下降、電液蒸發(fā)、熱失控或過充，甚至將電池?fù)p壞報(bào)廢。對(duì)舊電池、免維護(hù)鉛酸蓄電池等進(jìn)行的試驗(yàn)和大量實(shí)際應(yīng)用均證明(1)持續(xù)進(jìn) 行大電流充電難以達(dá)到規(guī)定的端電壓，從而使“壓控”無效；長(zhǎng)時(shí)間的大電流充電不僅浪費(fèi) 能源，而且使得電池升溫超標(biāo)，加速電液蒸發(fā)、極板彎曲短路。(2)持續(xù)浮充不僅浪費(fèi)能源， 而且使得極板的反應(yīng)層過氧化、導(dǎo)致輸出功率明顯下降。(3)電池溫度超標(biāo)時(shí)，電液蒸發(fā)、極 板受損均已經(jīng)發(fā)生，“溫控”明顯屬于事后彌補(bǔ)的措施。且在大多數(shù)汽車修配廠、礦山和家庭 的充電器上并未使用溫控裝置，因此常常出現(xiàn)蓄電池充電至燙手、而端電壓仍未達(dá)標(biāo)的狀 況。過充電階段有大量氣體析出，直接沖擊(氣蝕)正極板、并使其上的活性物質(zhì)加速 脫落；此外，正極板柵合金也由于嚴(yán)重的陽極氧化而腐蝕。鉛酸蓄電池的電液溫度過高，將 使負(fù)極板硫化而致使容量損失并降低壽命。電液蒸發(fā)后酸濃度增加，導(dǎo)致電池的自放電和 板柵的腐蝕加速，促使二氧化鉛松散脫落。一方面，現(xiàn)有技術(shù)由電池端電壓控制切換、長(zhǎng)期持續(xù)浮充，造成了大量不必要的電 能浪費(fèi)；另一方面，溫控切換滯后于化學(xué)反應(yīng)，壓控切換卻常常失效，導(dǎo)致了大量的蓄電池 提前報(bào)廢。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)，發(fā)明一種在符合充-放電曲線的前提 下，對(duì)鉛酸蓄電池的充電過程實(shí)施多時(shí)段控制，用以解決電池過充或熱失控等難題，明顯延 長(zhǎng)電池壽命且節(jié)省充電能量的分時(shí)斷續(xù)壓控充電器。本實(shí)用新型是通過下列結(jié)構(gòu)完成發(fā)明目的鉛酸蓄電池分時(shí)斷續(xù)壓控充電器由電 源(1)、時(shí)段控制裝置(2)、時(shí)長(zhǎng)組合切換開關(guān)(3)，充電開關(guān)驅(qū)動(dòng)元件(4)、傳統(tǒng)鉛酸蓄電池 充電部件(5)和導(dǎo)線電連接組成，其中的時(shí)段控制裝置(2)包含可控多段定時(shí)電路、各時(shí)段 的長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)，經(jīng)充電開關(guān)驅(qū)動(dòng)元件控制傳統(tǒng)充電部件，使之對(duì)鉛酸蓄電池分時(shí)段提供 大電流充電、自動(dòng)恢復(fù)間歇、浮充電、備用充電的對(duì)應(yīng)能量。時(shí)段控制裝置(2)中的可控多段定時(shí)電路采用機(jī)械定時(shí)器、NE555集成塊或其它定時(shí)電子元件、門電路均可構(gòu)成；各時(shí)段的時(shí)長(zhǎng)調(diào)節(jié)由機(jī)械開關(guān)或電子開關(guān)切換組合；充 電開關(guān)驅(qū)動(dòng)元件采用電磁繼電器、或光電耦合元件、功率放大器構(gòu)成；時(shí)段控制裝置(2)由 電池、或者線性、開關(guān)穩(wěn)壓電源，或者直接從傳統(tǒng)充電部件中引出提供能源；電源、時(shí)段控制 裝置、繼電器、傳統(tǒng)鉛酸蓄電池充電部件可封裝在同一個(gè)殼罩之中。時(shí)段控制裝置(2)采用帶多段可調(diào)定時(shí)軟件的單片機(jī)，單片機(jī)的I/O端口經(jīng)充電 開關(guān)驅(qū)動(dòng)元件控制傳統(tǒng)充電部件、使之對(duì)鉛酸蓄電池分時(shí)段提供大電流充電、自動(dòng)恢復(fù)間 歇、浮充電、備用充電的對(duì)應(yīng)能量。單片機(jī)可采用MCS-51系列中帶有內(nèi)部定時(shí)器的89C51 ；充電開關(guān)驅(qū)動(dòng)元件可采用 2路光電耦合元件控制電磁繼電器，此2路互鎖并分別從傳統(tǒng)充電部件輸出大電流充電或 浮充電的對(duì)應(yīng)能量；控制裝置的電源可直接從傳統(tǒng)充電部件中弓丨出，并選用中山市達(dá)華電 子廠生產(chǎn)的DHA-1-5型開關(guān)穩(wěn)壓元件降壓后提供；傳統(tǒng)充電部件可選用上海市領(lǐng)瑞有限公 司生產(chǎn)的JX-H-36型鉛酸蓄電池充電器。本實(shí)用新型由電源、時(shí)段控制裝置、時(shí)長(zhǎng)組合切換開關(guān)、充電開關(guān)驅(qū)動(dòng)元件、傳統(tǒng) 充電部件電連接組成，其中的時(shí)段控制裝置包含可控多段定時(shí)電路，經(jīng)充電開關(guān)驅(qū)動(dòng)元件 控制傳統(tǒng)充電部件、使之對(duì)鉛酸蓄電池分時(shí)段提供大電流充電、自動(dòng)恢復(fù)間歇、浮充電、備 用充電的對(duì)應(yīng)能量。本實(shí)用新型采用“分時(shí)斷續(xù)壓控充電”方案，在符合鉛酸蓄電池基本充電規(guī)律的前 提下解決了上述難題。多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用均表明(1)只要電液未完全干枯(或補(bǔ)充電液)且極板無破損，使用適當(dāng)?shù)摹皵嗬m(xù)大電流 充電”方式就能使端電壓達(dá)標(biāo)，能避免熱失控或過充、且對(duì)蓄電池?zé)o損傷。(2)蓄電池的端電壓達(dá)標(biāo)后使用適當(dāng)?shù)摹皵嗬m(xù)浮充”方式，不僅節(jié)省了充電能量，而 且能有效活化電池極板的反應(yīng)層，從而提高和保持了蓄電池的輸出功率。為達(dá)到上述目標(biāo)，本實(shí)用新型采用“分時(shí)斷續(xù)壓控充電”的技術(shù)方案，其中“壓控” 由傳統(tǒng)充電部件實(shí)現(xiàn)，“時(shí)控”包括以下列2種模式4段控制1.使用模式，主要解決電池過充、熱失控和電能浪費(fèi)問題。①額定大電流充電至蓄 電池的端電壓達(dá)標(biāo)、或者到2. 5小時(shí)后停止充電；②間隔0. 5小時(shí)后再浮充電1. 5小時(shí)后停 止；③間隔8小時(shí)后再浮充0. 5小時(shí)后停止。此后自動(dòng)轉(zhuǎn)入“備用”模式。2.備用模式，主要解決長(zhǎng)期存放的電池欠電、極板氧化和電能浪費(fèi)問題。每隔24 小時(shí)浮充電0. 5小時(shí)后停止，周而復(fù)始。本實(shí)用新型由電源、時(shí)段控制裝置、時(shí)長(zhǎng)組合切換開關(guān)、充電開關(guān)驅(qū)動(dòng)元件、傳統(tǒng) 鉛酸蓄電池充電部件電連接組成，其中的時(shí)段控制裝置包含可控多段定時(shí)電路，經(jīng)充電開 關(guān)驅(qū)動(dòng)元件控制傳統(tǒng)充電部件、使之對(duì)鉛酸蓄電池分時(shí)段提供大電流充電、自動(dòng)恢復(fù)間歇、 浮充電、備用充電的對(duì)應(yīng)能量。若為大眾商品，低端產(chǎn)品中的可控多段定時(shí)電路可采用機(jī)械定時(shí)器、或者NE555 集成塊或其它定時(shí)電子元件、門電路構(gòu)成，但為了使充電器具有智能化效果、便于產(chǎn)品的升 級(jí)換代，推薦采用帶多段定時(shí)控制軟件的單片機(jī)；充電開關(guān)驅(qū)動(dòng)元件可采用電磁繼電器、或 者光電耦合元件、功率放大器等；時(shí)段控制裝置的能源既可使用電池，也可使用線性或開關(guān) 穩(wěn)壓電源，還可直接從傳統(tǒng)充電部件中引出；電源、時(shí)段控制裝置、繼電器、傳統(tǒng)鉛酸蓄電池充電部件可封裝在同一個(gè)殼罩之中。若采用帶多段定時(shí)軟件的單片機(jī)作為時(shí)段控制裝置，則單片機(jī)的I/O端口經(jīng)充電開關(guān)驅(qū)動(dòng)元件控制傳統(tǒng)充電部件、使之對(duì)鉛酸蓄電池分時(shí)段提供大電流充電、自動(dòng)恢復(fù)間 歇、浮充電、備用充電的對(duì)應(yīng)能量。本實(shí)用新型中的單片機(jī)可采用MCS-51系列中帶有內(nèi)部定時(shí)器的89C51 ；充電開關(guān) 驅(qū)動(dòng)元件可采用2路光電耦合元件控制電磁繼電器，為避免短路互擾，此2路互鎖并分別從 傳統(tǒng)充電部件輸出大電流充電或浮充電的對(duì)應(yīng)能量；控制裝置的電源可直接從傳統(tǒng)充電部 件中引出，并選用中山市達(dá)華電子廠生產(chǎn)的DHA-1-5型開關(guān)穩(wěn)壓元件降壓后提供；傳統(tǒng)充 電部件可選用上海市領(lǐng)瑞有限公司生產(chǎn)的JX-H-36型鉛酸蓄電池充電器。對(duì)較多品牌鉛酸蓄電池所做的重復(fù)試驗(yàn)和實(shí)用均表明本鉛酸蓄電池分時(shí)斷續(xù)壓 控充電器中提出的“斷續(xù)大電流充電”方式，能夠使得老舊蓄電池的端電壓達(dá)標(biāo)，能夠避免 熱失控或過充、且能在節(jié)省充電能源的同時(shí)明顯延長(zhǎng)蓄電池的壽命；其中提出的“斷續(xù)浮 充”方式則在省電的同時(shí)有效活化了電池極板的反應(yīng)層，從而提高了老舊蓄電池的輸出功 率。本實(shí)用新型的有益效果是原理清晰、效果明顯，既杜絕了熱失控、過充對(duì)鉛酸蓄 電池的致命損傷，又能改善老舊蓄電池的容量和出力，同時(shí)還避免了過充或持續(xù)浮充帶來 的電能浪費(fèi)。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為智能化鉛酸蓄電池分時(shí)斷續(xù)壓控充電器的組合原理框圖。圖3為智能化鉛酸蓄電池分時(shí)斷續(xù)壓控充電器的時(shí)段控制裝置電路圖。圖3中已 經(jīng)包括驅(qū)動(dòng)輸出光電耦合元件4-1 ；為提高抗干擾能力，圖3左側(cè)以NE556為主體構(gòu)成單片 機(jī)89C51的容噪自恢復(fù)電路。圖中各標(biāo)號(hào)依次表示電源1、時(shí)段控制裝置2、時(shí)長(zhǎng)組合切換開關(guān)3，充電開關(guān)驅(qū) 動(dòng)元件4、傳統(tǒng)鉛酸蓄電池充電部件5，單片機(jī)2-1、時(shí)長(zhǎng)輸入光電耦合元件2-2、驅(qū)動(dòng)輸出光 電耦合元件4-1、電磁互鎖繼電器4-2。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示，本鉛酸蓄電池分時(shí)斷續(xù)壓控充電器由電源1、時(shí)段控制裝置2、時(shí) 長(zhǎng)組合切換開關(guān)3，充電開關(guān)驅(qū)動(dòng)元件4、傳統(tǒng)鉛酸蓄電池充電部件5電連接組成。其中，時(shí) 段控制裝置2采用了帶多段可調(diào)定時(shí)軟件的單片機(jī)2-1，單片機(jī)2-1的I/O端口經(jīng)光電耦合 元件2-2 (輸入)和4-1 (輸出)分別電連接至?xí)r長(zhǎng)組合切換開關(guān)3、電磁互鎖繼電器4-2; 充電各時(shí)段的控制以及充電工況的切換等均由軟件實(shí)現(xiàn)。電源1直接從傳統(tǒng)充電部件5中 引出至DHA-1-5型開關(guān)穩(wěn)壓元件降壓后提供，單片機(jī)2-1采用MCS-51系列中帶有內(nèi)部定時(shí) 器的89C51，光電耦合元件2-2和4-1分別采用4N25和4N33，時(shí)長(zhǎng)組合開關(guān)3采用KHT-2 型單刀四位波段開關(guān)，繼電器4-2采用直流3V驅(qū)動(dòng)兩對(duì)觸點(diǎn)的SRC(4078)。傳統(tǒng)充電部件 5采用JX-H-36型鉛酸蓄電池充電器。本實(shí)用新型采用可控分時(shí)段原理補(bǔ)充傳統(tǒng)的壓控、溫控技術(shù)，尤其適用于電動(dòng)車蓄電池的充電。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)確定充電過程中各階段的最佳時(shí)長(zhǎng)，對(duì)鉛酸蓄電池進(jìn)行大電流充電、間隙恢復(fù)、浮充電、備用間隙浮充等自動(dòng)切換，從而防止熱失控或過充損 壞，達(dá)到節(jié)省電能、電池延壽的目標(biāo)。
權(quán)利要求一種鉛酸蓄電池分時(shí)斷續(xù)壓控充電器，其特征是分時(shí)斷續(xù)壓控充電器由電源(1)、時(shí)段控制裝置(2)、時(shí)長(zhǎng)組合切換開關(guān)(3)，充電開關(guān)驅(qū)動(dòng)元件(4)、傳統(tǒng)鉛酸蓄電池充電部件(5)和導(dǎo)線電連接組成，其中的時(shí)段控制裝置(2)包含可控多段定時(shí)電路、各時(shí)段的長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)，經(jīng)充電開關(guān)驅(qū)動(dòng)元件控制傳統(tǒng)充電部件，使之對(duì)鉛酸蓄電池分時(shí)段提供大電流充電、自動(dòng)恢復(fù)間歇、浮充電、備用充電的對(duì)應(yīng)能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛酸蓄電池分時(shí)斷續(xù)壓控充電器，其特征是時(shí)段控制裝置 ⑵中的可控多段定時(shí)電路采用機(jī)械定時(shí)器、NE555集成塊或其它定時(shí)電子元件、門電路均 可構(gòu)成；各時(shí)段的時(shí)長(zhǎng)調(diào)節(jié)由機(jī)械開關(guān)或電子開關(guān)切換組合；充電開關(guān)驅(qū)動(dòng)元件采用電磁 繼電器、或光電耦合元件、功率放大器構(gòu)成；時(shí)段控制裝置(2)由電池、或者線性、開關(guān)穩(wěn)壓 電源，或者直接從傳統(tǒng)充電部件中引出提供能源；電源、時(shí)段控制裝置、繼電器、傳統(tǒng)鉛酸蓄 電池充電部件可封裝在同一個(gè)殼罩之中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉛酸蓄電池分時(shí)斷續(xù)壓控充電器，其特征是時(shí)段控制 裝置(2)采用帶多段可調(diào)定時(shí)軟件的單片機(jī)，單片機(jī)的I/O端口經(jīng)充電開關(guān)1驅(qū)動(dòng)元件控制 傳統(tǒng)充電部件、使之對(duì)鉛酸蓄電池分時(shí)段提供大電流充電、自動(dòng)恢復(fù)間歇、浮充電、備用充 電的對(duì)應(yīng)能量。
4.按權(quán)利要求1或2所述的鉛酸蓄電池分時(shí)斷續(xù)壓控充電器，其特征是單片機(jī)可采 用MCS-51系列中帶有內(nèi)部定時(shí)器的89C51 ；充電開關(guān)驅(qū)動(dòng)元件可采用2路光電耦合元件控 制電磁繼電器，此2路互鎖并分別從傳統(tǒng)充電部件輸出大電流充電或浮充電的對(duì)應(yīng)能量； 控制裝置的電源可直接從傳統(tǒng)充電部件中引出，并選用中山市達(dá)華電子廠生產(chǎn)的DHA-1-5 型開關(guān)穩(wěn)壓元件降壓后提供；傳統(tǒng)充電部件可選用上海市領(lǐng)瑞有限公司生產(chǎn)的JX-H-36型 鉛酸蓄電池充電器。
5.按權(quán)利要求3所述的鉛酸蓄電池分時(shí)斷續(xù)壓控充電器，其特征是單片機(jī)可采用 MCS-51系列中帶有內(nèi)部定時(shí)器的89C51 ；充電開關(guān)驅(qū)動(dòng)元件可采用2路光電耦合元件控制 電磁繼電器，此2路互鎖并分別從傳統(tǒng)充電部件輸出大電流充電或浮充電的對(duì)應(yīng)能量；控 制裝置的電源可直接從傳統(tǒng)充電部件中弓丨出，并選用中山市達(dá)華電子廠生產(chǎn)的DHA-1-5型 開關(guān)穩(wěn)壓元件降壓后提供；傳統(tǒng)充電部件可選用上海市領(lǐng)瑞有限公司生產(chǎn)的JX-H-36型鉛 酸蓄電池充電器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種通過時(shí)段自動(dòng)控制，適當(dāng)?shù)厍袚Q鉛酸蓄電池的充電工況，從而防止過充或熱失控，達(dá)到節(jié)省能源、電池延壽目標(biāo)的鉛酸蓄電池分時(shí)斷續(xù)壓控充電器。屬于電工電子設(shè)施。本實(shí)用新型由電源、時(shí)段控制裝置、時(shí)長(zhǎng)組合切換開關(guān)、充電開關(guān)驅(qū)動(dòng)元件、傳統(tǒng)充電部件電連接組成，其中的時(shí)段控制裝置包含可控多段定時(shí)電路，經(jīng)充電開關(guān)驅(qū)動(dòng)元件控制傳統(tǒng)充電部件、使之對(duì)鉛酸蓄電池分時(shí)段提供大電流充電、自動(dòng)恢復(fù)間歇、浮充電、備用充電的對(duì)應(yīng)能量。本實(shí)用新型采用可控分時(shí)段原理補(bǔ)充傳統(tǒng)的壓控、溫控技術(shù)，尤其適用于電動(dòng)車蓄電池的充電。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)確定充電過程中各階段的最佳時(shí)長(zhǎng)，對(duì)鉛酸蓄電池進(jìn)行大電流充電、間隙恢復(fù)、浮充電、備用間隙浮充等自動(dòng)切換。
文檔編號(hào)H02J7/00GK201562991SQ20092029442
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者劉海波, 吳霞, 李晉豫, 楊華舒, 楊宇璐, 殷小林, 陳剛 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)