專利名稱：智能型負(fù)脈沖修復(fù)充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型智能型負(fù)脈沖修復(fù)充電器涉及的是一種采用開關(guān)電源技術(shù)，用半導(dǎo)體功率器件作為開關(guān)，將市電變換成蓄電池充電需要的電壓和電流。蓄電池隨著容量和存儲(chǔ)電能不同，在不同的充電階段，所需的電壓和電流不同，智能型負(fù)脈沖修復(fù)充電器采用單片機(jī)精確采樣，用脈寬調(diào)制方式(PWM)控制電子開關(guān)的開度，達(dá)到控制開關(guān)電源的輸出，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
背景技術(shù)：
目前市面上大量流行的三段式充電器，把充電過程分為恒流、恒壓、浮充三個(gè)階段，以我國(guó)電動(dòng)車行業(yè)采用較多的36V12Ah鉛酸蓄電池組為例，第一階段以1. 8A的恒定電流將電池電壓充到約44. 4V，第二階段將充電電流減小至約0. 3A，再次將電池電壓充到約 44. 4V，第三階段將電池電壓維持在44. IV，電流減至50mA對(duì)電池進(jìn)行浮充。參考資料國(guó)家自行車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心《東方車訊》2008年9月總第55期，《電動(dòng)自行車充電器充電模式和充電參數(shù)》三段式充電器出現(xiàn)在線性電源時(shí)期，因此充電模式偏重充電電壓和電流，缺少充電波形和頻率方面的內(nèi)容是情由可原的，三段式充電器普遍存在以下的問題1、沒有波形變化，甚至將充電器當(dāng)成穩(wěn)壓電源來做。2、充電過程缺少休止階段。3、充電過程中，缺少負(fù)脈沖激活，哪怕只有充電的1%，也會(huì)對(duì)抑制電池氣化和抬高氣化電壓產(chǎn)生不可替代的作用。4、充電頻率單調(diào)。缺少修補(bǔ)性充電功能。已經(jīng)逐漸不能滿足蓄電池購(gòu)買者的需求發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)于上述不足之處提供一種智能型負(fù)脈沖修復(fù)充電器，采用開關(guān)電源技術(shù)，在單片機(jī)的控制下，高速開通和關(guān)斷，把直流變成高頻交流，提高轉(zhuǎn)換效率，縮小體積?？梢跃_控制充電電壓和充電電流，根據(jù)蓄電池不同的化學(xué)成分和充電要求，把充電過程分為若干不同階段，以不同頻率、不同間隔、不同脈寬、不同幅度的正負(fù)脈沖進(jìn)行充電，達(dá)到降低蓄電池溫升，減少析氣，提高蓄電池電流接受能力，延長(zhǎng)電池壽命，實(shí)現(xiàn)快速充電。智能型負(fù)脈沖修復(fù)充電器是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)智能負(fù)脈沖修復(fù)充電器具有充電器外殼，充電器外殼內(nèi)裝有電子線路板、電子線路及電子元器件。電子線路包括整流橋、MOSFET管(場(chǎng)效應(yīng)管)、高頻脈沖變壓器、快恢復(fù)二極管整流電路、采樣電路、負(fù)脈沖回路、主控芯片(單片機(jī))IC1、數(shù)碼顯示器、光電耦合器 IC3和電源管理芯片IC2。整流橋輸入端與交流電源連接，整流橋輸出端通過MOSFET管與高頻脈沖變壓器相連，高頻脈沖變壓器輸出端與快恢復(fù)二極管整流電路相連，高頻脈沖變壓器輸出端通過快恢復(fù)二極管整流電路整流，輸出直流，給蓄電池充電.快恢復(fù)二極管整流電路直流輸出端與采樣電路相連，單片機(jī)ICl與光電耦合器IC3相連，光電耦合器IC3與管理芯片IC2相連，電源管理芯片IC2與MOSFET管相連，主控芯片(單片機(jī))ICl又分別與采樣電路和負(fù)脈沖回路、數(shù)碼顯示器相連，主控芯片(單片機(jī))ICl通過采樣電路采樣。所述主控芯片ICl通過采樣電路采得充電參數(shù)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分析計(jì)算，按照充電控制程序的要求，控制光電耦合器輸出和負(fù)脈沖回路，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。所述充電器外殼上裝有市電輸入插頭和充電輸出接口。所述充電器外殼面板上有數(shù)碼顯示窗口和發(fā)光二極管指示燈，數(shù)碼顯示窗口裝有數(shù)碼顯示器中的數(shù)碼管，數(shù)碼顯示窗口顯示充電電壓和故障代碼，發(fā)光二極管指示燈指示正負(fù)脈沖。智能型負(fù)脈沖修復(fù)充電器電子線路具有控制芯片ICl和電源管理芯片IC2，采用開關(guān)電源技術(shù)，用半導(dǎo)體功率器件MOSFET作為開關(guān)，將市電變換成蓄電池充電需要的電壓和電流。蓄電池隨著容量和存儲(chǔ)電能不同，在不同的充電階段，所需的電壓和電流不同， 智能型負(fù)脈沖修復(fù)充電器采用單片機(jī)精確采樣，用脈寬調(diào)制方式(PWM)控制電子開關(guān)的開度，達(dá)到控制開關(guān)電源的輸出，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。負(fù)脈沖是在美國(guó)科學(xué)家提出的充電三定律啟發(fā)下設(shè)計(jì)的，蓄電池的電流接受能力和放電的電流強(qiáng)度相關(guān)，放電愈深，電流接受能力愈大。因此，蓄電池充電需要又充電又放電，邊充邊放，充多放少，哪怕放電只有充電的1%，也將會(huì)對(duì)抑制電池氣化和抬高氣化電壓產(chǎn)生不可替代的作用。在充電的不同階段和修補(bǔ)性充電階段，加上不同頻率、不同周期、不同幅度、不同脈寬的負(fù)脈沖，對(duì)消除鉛酸電池在充電時(shí)產(chǎn)生的電化學(xué)極化和濃差極化，從而增加和延長(zhǎng)電池的容量和壽命具有決定性意義。為了在充電過程中輸出負(fù)脈沖，取消了三段式充電器與電池之間的二極管，增加了放電回路，由單片機(jī)控制放電回路的電子元件開通和關(guān)斷。在充電正脈沖結(jié)束，變換器系統(tǒng)穩(wěn)定后，控制放電回路微秒級(jí)的放電時(shí)間，負(fù)脈沖的幅度根據(jù)電池容量確定放電電阻的阻值，頻率、脈寬、間隔由單片機(jī)控制。智能型負(fù)脈沖修復(fù)充電器工作原理及產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)先接上交流220V電源，數(shù)碼顯示窗口的數(shù)碼管顯示0. OV表示修復(fù)儀一切正常，這時(shí)再接蓄電池充電插頭，如果接上蓄電池充電插頭數(shù)碼管還是顯示0.0V,說明單片機(jī)沒有檢測(cè)到電池電壓。正確的接入電池以后，數(shù)碼管循環(huán)顯示8888，當(dāng)檢測(cè)通過和初始化完成以后繼電器吸合，數(shù)碼管顯示電池電壓，修復(fù)儀自動(dòng)調(diào)節(jié)頻率和脈寬，充電器開始對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。數(shù)碼顯示器顯示充電過程的故障代碼，充電器自動(dòng)調(diào)節(jié)充電的電壓和電流，完全不用人為干涉。充電時(shí)修復(fù)儀顯示充電電壓，可以讓用戶掌握蓄電池充電的狀況。修復(fù)儀特有的負(fù)脈沖，可以提高蓄電池的電流接收能力，消除蓄電池的極化和硫化，修復(fù)儀用紅色和綠色發(fā)光二極管電平指示分別表示充電和修復(fù)的正負(fù)脈沖。充電過程結(jié)束，修復(fù)儀再次進(jìn)入以消除硫化、增加容量為主的修復(fù)過程，修復(fù)儀顯示XX小時(shí)，進(jìn)入倒計(jì)時(shí)，此時(shí)不要立即切斷電源，達(dá)到修復(fù)和延長(zhǎng)電池壽命功能的目的。本實(shí)用新型智能型負(fù)脈沖修復(fù)充電器設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)緊湊，由于電子線路具有控芯片ICl和電源管理芯片IC2，采用開關(guān)電源技術(shù)，在單片機(jī)的控制下，高速開通和關(guān)斷，把直流變成高頻交流，提高轉(zhuǎn)換效率，縮小體積?？梢跃_控制充電電壓和充電電流，根據(jù)蓄電池不同的化學(xué)成分和充電要求，把充電過程分為若干不同階段，以不同頻率、不同間隔、 不同脈寬、不同幅度的正負(fù)脈沖進(jìn)行充電，達(dá)到降低蓄電池溫升，減少析氣，提高蓄電池電流接受能力，延長(zhǎng)電池壽命，實(shí)現(xiàn)快速充電。

以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明圖1是智能負(fù)脈沖修復(fù)充電器示意圖。圖2是智能負(fù)脈沖修復(fù)充電器電氣原理框圖。圖3是智能負(fù)脈沖修復(fù)充電器信息處理方式示意圖。
具體實(shí)施方式
參照附圖1 3，智能負(fù)脈沖修復(fù)充電器具有充電器外殼1、市電輸入插頭2、充電輸出接口 3、數(shù)碼顯示窗口 6及發(fā)光二極管指示燈4。發(fā)光二極管指示燈4進(jìn)行紅綠正負(fù)脈沖指示。充電器外殼1內(nèi)裝有電子線路板，電子線路及電子元器件，電子線路包括整流橋、 MOSFET管(場(chǎng)效應(yīng)管)、主控芯片(單片機(jī))IC1、電源管理芯片IC2，光電隔合器IC3，高頻脈沖變壓器、快恢復(fù)二極管整流電路、采樣電路、負(fù)脈沖回路、數(shù)碼顯示器。整流橋輸入端與交流電源連接，整流器輸出端通過MOSFET管與高頻脈沖變壓器相連，高頻脈沖變壓器輸出端通過快恢復(fù)二極管整流電路與采樣電路相連，輸出直流，給蓄電池充電.主控芯片(單片機(jī))ICl通過采樣電路采集充電參數(shù)，控制光電耦合器IC3輸出， 光電耦合器IC3與管理芯片IC2相連，電源管理芯片IC2與MOSFET管相連，主控芯片(單片機(jī))ICl又分別與負(fù)脈沖回路、數(shù)碼顯示器相連，主控芯片(單片機(jī))ICl通過采樣電路采樣，控制充電負(fù)脈沖的頻率與間隔，用數(shù)碼管顯示充電參數(shù)和故障代碼。所述充電器外殼1上裝有市電輸入插頭2和充電輸出接口 3。所述充電器外殼1 上設(shè)置有通風(fēng)口 5，充電器外殼1內(nèi)安裝有冷卻風(fēng)扇。所述充電器外殼面板上有數(shù)碼顯示窗口 6和發(fā)光二極管指示燈4，數(shù)碼顯示窗口 6裝有數(shù)碼顯示器中的數(shù)碼管，數(shù)碼顯示窗口 6數(shù)碼顯示充電電壓和故障代碼，發(fā)光二極管指示燈4指示正負(fù)脈沖。參照附圖1、2，智能負(fù)脈沖修復(fù)充電器使用時(shí)，數(shù)碼顯示及紅綠正負(fù)脈沖指示燈2 修復(fù)器實(shí)時(shí)檢測(cè)蓄電池電壓并及時(shí)調(diào)整充電參數(shù)，正負(fù)脈沖的頻率和間隔。參照附圖4，充電過程是，當(dāng)蓄電池嚴(yán)重虧電，電壓達(dá)不到額定值，先預(yù)充，用較小的電流對(duì)蓄電池充電，當(dāng)電壓上升到蓄電池能夠接受大電流后，開始大電流主充階段。這一階段是蓄電池儲(chǔ)能的主要階段，當(dāng)蓄電池電壓上升到接近析氣點(diǎn)時(shí)，逐步減小充電電流，減少析氣，直至蓄電池電壓上升到充電截止電壓，開始對(duì)充電過程的充電參數(shù)進(jìn)行分析，如不正常，則顯示故障代碼E5，表示蓄電池電壓異常。此時(shí)應(yīng)檢測(cè)蓄電池是否已經(jīng)失效。如果正常，則進(jìn)入修補(bǔ)性充電，開始倒計(jì)時(shí)，修補(bǔ)性充電階段結(jié)束，顯示END，停止充電。對(duì)維護(hù)型充電器，停止充電后，仍不斷檢測(cè)蓄電池電壓，一旦電壓低于額定值，重新開始浮充，始終保持蓄電池電量。附圖中主控芯片ICl可采用NEC92!M或SH79F081單片機(jī)，電源管理芯片IC2可采
5用KA3842或KA3525開關(guān)電源控制集成電路芯片。所述整流橋可采用二極管整流橋GBJ25 10。所述MOSFET管可采用8N60或45N60、高頻脈沖變壓器可采用PQ3225磁心繞制。所述采樣電路可采用電阻器或康銅絲。所述負(fù)脈沖回路采用大功率晶體管可采用75NF75。所述數(shù)碼顯示器可采用SM41036數(shù)碼管。所述光電耦合器可主要目的用來隔離交流和直流輸出的直接聯(lián)系，可采用PC817。所述快恢復(fù)二極管整流電路可采用UGZlOG或MUR1660快恢復(fù)二極管。
權(quán)利要求1.一種智能負(fù)脈沖修復(fù)充電器，其特征在于具有充電器外殼，充電器外殼內(nèi)裝置有電子線路板、電子線路及電子元器件；電子線路包括整流橋、MOSFET管、高頻脈沖變壓器、快恢復(fù)二極管整流電路、采樣電路、負(fù)脈沖回路、主控芯片IC1、數(shù)碼顯示器、光電耦合器IC3 和電源管理芯片IC2 ；整流橋輸入端與交流電源連接，整流橋輸出端通過MOSFET管與高頻脈沖變壓器相連，高頻脈沖變壓器輸出端與快恢復(fù)二極管整流電路相連，高頻脈沖變壓器輸出端通過快恢復(fù)二極管整流電路整流，輸出直流，給蓄電池充電.快恢復(fù)二極管整流電路直流輸出端與采樣電路相連，單片機(jī)ICl與光電耦合器IC3相連，光電耦合器IC3與管理芯片IC2相連，電源管理芯片IC2與MOSFET管相連，主控芯片ICl又分別與采樣電路和負(fù)脈沖回路、數(shù)碼管顯示器相連，主控芯片ICl通過采樣電路采樣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能負(fù)脈沖修復(fù)充電器，其特征在于所述充電器外殼上裝有市電輸入插頭、充電輸出接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能負(fù)脈沖修復(fù)充電器，其特征在于所述充電器外殼上設(shè)置有通風(fēng)口，充電器外殼內(nèi)安裝有冷卻風(fēng)扇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能負(fù)脈沖修復(fù)充電器，其特征在于所述充電器外殼面板上有數(shù)碼顯示窗口和發(fā)光二極管指示燈，數(shù)碼顯示窗口裝有數(shù)碼顯示器中的數(shù)碼管，數(shù)碼顯示窗口數(shù)碼顯示充電電壓和故障代碼，發(fā)光二極管指示燈指示正負(fù)脈沖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能負(fù)脈沖修復(fù)充電器，其特征在于所述主控芯片ICl采用 NEC9234 或 SH79F081 單片機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能負(fù)脈沖修復(fù)充電器，其特征在于所述電源管理芯片IC2 采用KA3842或KA3525開關(guān)電源控制集成電路芯片。
專利摘要本實(shí)用新型智能型負(fù)脈沖修復(fù)充電器涉及的是一種采用開關(guān)電源技術(shù)，用半導(dǎo)體功率器件作為開關(guān)，將市電變換成蓄電池充電需要的電壓和電流。具有充電器外殼，電子線路包括整流橋、MOSFET管、高頻脈沖變壓器、快恢復(fù)二極管整流電路、采樣電路、負(fù)脈沖回路、主控芯片IC1、數(shù)碼顯示器、光電耦合器IC3和電源管理芯片IC2；整流橋輸入端與交流電源連接，整流橋輸出端通過MOSFET管與高頻脈沖變壓器相連，高頻脈沖變壓器輸出端與快恢復(fù)二極管整流電路相連，快恢復(fù)二極管整流電路直流輸出端與采樣電路相連，單片機(jī)IC1與光電耦合器IC3相連，光電耦合器IC3與管理芯片IC2相連，電源管理芯片IC2與MOSFET管相連，主控芯片IC1又分別與采樣電路和負(fù)脈沖回路、數(shù)碼管顯示器相連。
文檔編號(hào)H02J7/06GK201947036SQ201020664989
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者李玲莉, 袁光輝, 袁博 申請(qǐng)人:袁博