專利名稱：一種閥控式鉛酸蓄電池的充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及蓄電池充電的技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種閥控式鉛酸蓄電池的充電裝置。
背景技術(shù)：
鉛酸蓄電池是由多個(gè)單格電池串聯(lián)組成。閥控式鉛酸蓄電池壽命提前終止的兩個(gè)最主要的因素是正板柵的軟化腐蝕和電解液過(guò)度失水。對(duì)于免維護(hù)型閥控式鉛酸蓄電池失水10%容量減少20%，失水25%壽命即終止。因此，該類蓄電池如何在充電過(guò)程中減少失水量成為延長(zhǎng)閥控式鉛酸蓄電池壽命的關(guān)鍵。閥控式鉛酸蓄電池失水的主要形式是在充電電壓上升到單個(gè)柵格電壓2. 35V，正極發(fā)生水分解副反應(yīng)析出氧氣，充電電壓上升到單格2. 42V負(fù)極析出氫氣，也就是達(dá)到充滿電電壓的70%從正極開始析出氧氣，達(dá)到充滿電壓的90%開始析出氫氣，正常情況下充電由于正負(fù)極之間氧通道的存在，氧氣會(huì)被負(fù)極活化物反應(yīng)吸收而不會(huì)形成失水，即使到達(dá)充滿電的電壓數(shù)值，鉛酸蓄電池柵格內(nèi)部溫度不高時(shí)，氧氣和氫氣所形成的壓力也不足以頂破并沖出閥帽而形成大量失水(只有輕微失水)。但是，在室溫(25°C)以下的春秋冬季節(jié)，溫度偏低，有時(shí)甚至達(dá)到-20°C以下充電(鉛酸蓄電池的電解液的冰點(diǎn)適于達(dá)到_25°C 以下，有的可達(dá)-40°C)，此時(shí)由于正負(fù)極液體相對(duì)粘稠，化學(xué)反應(yīng)速度和離子移動(dòng)速度比較緩慢，外在表現(xiàn)為內(nèi)阻值增加，充電接電能力大大下降，正極降為正常室溫的70%以下，負(fù)極更是達(dá)到40%以下，如果在初始充電階段不加預(yù)熱地仍然使用大電流充電，則會(huì)導(dǎo)致電化學(xué)極化電壓的急速上升和電池綜合阻抗的快速增加，同時(shí)充電產(chǎn)生的熱量(Q=PRt)快速增多、各柵格兩端的電壓非正常地在初始充電階段快速上升。圖1為室溫(即25°C)條件下的閥控式鉛酸蓄電池在充電時(shí)的蓄電池電壓曲線。其中，在恒流充電階段(即上述曲線的a_b段)，蓄電池電壓上升的速度較慢，蓄電池接受充電也主要在這個(gè)階段，一般可接受整個(gè)充電量的70%-85%。上述恒流充電階段結(jié)束后，依次采用恒壓充電(即上述曲線的b-f段)和浮充充電(即上述曲線的g_h段)。電解液內(nèi)阻隨溫度的降低而增大，隨溫度的升高而減小。以25°C為基準(zhǔn)，每降低 10°C，則內(nèi)阻增大1 15% ；溫度趨于越低，內(nèi)阻增大的幅度加大。這主要是由于硫酸溶液的比電阻與粘度增大的緣故。若在低溫條件以下充電，由于沒有預(yù)熱，將導(dǎo)致電池電壓上升速度較快，從而使電池電壓從所述曲線上的a點(diǎn)到達(dá)析氣電壓b點(diǎn)的時(shí)間被大幅縮短，并使得整個(gè)充電過(guò)程的安時(shí)數(shù)少于電池標(biāo)稱放電容量所需的安時(shí)數(shù)(電池容量的110%_130%)，即在低溫條件下，采用圖1的先恒流、后恒壓(即通常在恒壓充電至析氣點(diǎn)后進(jìn)行恒壓充電，如果始終恒流充電將導(dǎo)致大量失水)的充電方法，將使得電池充不飽；同時(shí)，由于初期發(fā)熱大，導(dǎo)致充電后期柵格內(nèi)部壓力較大，氧氣和氫氣頂破并沖出閥帽形成大量失水，使用恒流定時(shí)充電方式時(shí)失水量更大。如何解決在低溫下充電失水的問題，是本領(lǐng)域的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種適于避免低溫下充電失水的閥控式鉛酸蓄電池的充電裝置。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種閥控式鉛酸蓄電池的充電裝置，其包括整流供電電路；脈沖功率放大及變壓電路，與該整流供電電路的電源輸出端相連，用于向蓄電池提供充電電源；充電取樣回路，設(shè)于所述脈沖功率放大及變壓電路的輸出端和蓄電池之間，用于檢測(cè)充電電流和電壓；充電控制電路，用于控制所述脈沖功率放大及變壓電路的輸出電壓，并通過(guò)所述充電取樣回路測(cè)得的充電電流和電壓計(jì)算出蓄電池的實(shí)時(shí)內(nèi)
PlRtO進(jìn)一步，所述脈沖功率放大及變壓電路包括開關(guān)管VMOS和變壓器T ；開關(guān)管 VMOS的電流輸入端和電流輸出端分別與整流電路的輸出端和變壓器T的初級(jí)線圈連接，開關(guān)管VMOS的控制端與充電控制電路的控制信號(hào)輸出端連接；變壓器T的次級(jí)與作為輸出端與充電取樣回路的輸入端連接，充電取樣回路的電源輸出端與蓄電池相連；充電控制電路通過(guò)控制所述控制信號(hào)輸出端的PWM脈沖信號(hào)的脈寬，來(lái)控制充電電壓。本實(shí)用新型具有積極的效果本實(shí)用新型的閥控式鉛酸蓄電池的預(yù)熱充電方法， 在低溫時(shí)采用小電流對(duì)蓄電池充電，直至蓄電池中的電解液溫度達(dá)到最佳值(一般為25 °C ) 時(shí)，采用正常的充電電流先恒流、后恒壓充電，最后進(jìn)行浮充充電，直至充滿；該方法避免了 “電化學(xué)極化電壓的急速上升和電池綜合阻抗的快速增加，同時(shí)充電產(chǎn)生的熱量(Q=PRt) 快速增多、各柵格兩端的電壓非正常地在初始充電階段快速上升”的情況，從而解決了低溫充電易失水的問題，確保了鉛酸蓄電池的使用壽命，并使得整個(gè)充電過(guò)程的安時(shí)數(shù)滿足電池標(biāo)稱放電容量所需的安時(shí)數(shù)(電池容量的110%-130%)。本實(shí)用新型在初始充電期采用多階段小電流充電的方法，不僅完全在正負(fù)電極低溫情況下的接電能力范圍之內(nèi)，而且利用了小電流產(chǎn)生的熱量Q (Q=PRt),使得柵格溫度逐步升高后，再逐步加大電流，蓄電池電壓上升得非常緩慢，且在閥控電池內(nèi)部溫度發(fā)熱到正常充電所需的溫度(此時(shí)內(nèi)阻已在正常范圍內(nèi))再轉(zhuǎn)為大電流充電，因此不會(huì)產(chǎn)生大量的熱量而失水。

為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的蓄電池在充電時(shí)的蓄電池電壓曲線圖；圖2為實(shí)施例中的蓄電池小電流充電預(yù)熱曲線圖；圖3為實(shí)施例中的閥控式鉛酸蓄電池的預(yù)熱充電裝置的電路框圖；圖4為實(shí)施例中的閥控式鉛酸蓄電池的預(yù)熱充電裝置的電路原理圖；圖5為實(shí)施例中的閥控式鉛酸蓄電池的預(yù)熱充電裝置中的單片機(jī)的主程序框圖；圖6為圖5中的主程序的中斷子程序圖。
具體實(shí)施方式
(實(shí)施例1)本實(shí)施例的閥控式鉛酸蓄電池的預(yù)熱充電方法包括[0021]A 若蓄電池中的電解液在溫度為25°C時(shí)蓄電池的內(nèi)阻為RT，充電初期當(dāng)測(cè)得蓄電池的實(shí)時(shí)內(nèi)阻Rt彡RT，即所述電解液的溫度不低于25°C時(shí)，對(duì)該蓄電池進(jìn)行恒流充電，且充電電流的大小為0. IC ；直至該蓄電池的電壓到達(dá)該蓄電池的析氣電壓值時(shí)，進(jìn)行恒壓充電；當(dāng)該蓄電池的電壓到達(dá)額定飽和電壓時(shí)，經(jīng)浮充充電一段時(shí)間后結(jié)束充電；該一段時(shí)間為I-M小時(shí)，浮充充電的電流為0.01-0. 02C;由于浮充充電電流較小，因此，浮充充電的電壓一般在蓄電池析氣點(diǎn)電壓以下。在浮充充電過(guò)程中，測(cè)得所述電解液的溫度升高時(shí)，立即停止浮充充電。具體可通過(guò)檢測(cè)浮充充電過(guò)程中的充電電壓和電流測(cè)出蓄電池的實(shí)時(shí)內(nèi)阻Rt是否明顯變小。B:充電初期當(dāng)測(cè)得Rt>RT，且Rt處于電解液的溫度為小于25°C而大于15°C時(shí)的內(nèi)阻之間時(shí)，則以0. 05C的充電電流對(duì)該蓄電池恒流充電；若Rt處于電解液的溫度為小于 15°C而大于10°C時(shí)的內(nèi)阻之間時(shí)，則以0. 04C的充電電流對(duì)該蓄恒流電池充電；即若電解液的溫度越低，初始的充電電流就越小；直至Rt ( Rt,即所述電解液的溫度不低于25°C時(shí)， 采用0. IC的充電電流進(jìn)行恒流充電，直至蓄電池的電壓到達(dá)該蓄電池的析氣電壓值時(shí)，進(jìn)行恒壓充電；當(dāng)該蓄電池的電壓到達(dá)額定飽和電壓時(shí)，經(jīng)浮充充電一段時(shí)間后結(jié)束充電。當(dāng)充電初期測(cè)得蓄電池的實(shí)時(shí)內(nèi)阻Rt處于電解液的溫度為0-10°C時(shí)的內(nèi)阻之間時(shí)，分別以0. 02C、0. 04C和0. 06C的充電電流對(duì)該蓄電池充電各20分鐘，或依次充電25分鐘、15分鐘和10分鐘，若在該過(guò)程中測(cè)得( &，則立即采用0. IC的充電電流進(jìn)行恒流充電。若在該過(guò)程結(jié)束時(shí)Rt仍然大于&，則采用0. 06-0. 08C的充電電流對(duì)該蓄電池持續(xù)恒流充電，直至測(cè)得艮^ Rt時(shí)，采用0. IC的充電電流進(jìn)行恒流充電，直至蓄電池的電壓到達(dá)所述析氣電壓值時(shí)，進(jìn)行恒壓充電；當(dāng)該蓄電池的電壓到達(dá)額定飽和電壓時(shí)，經(jīng)浮充充電一段時(shí)間后結(jié)束充電。見圖2，充電初期當(dāng)測(cè)得蓄電池的實(shí)時(shí)內(nèi)阻Rt處于電解液的溫度為-15°C至0°C時(shí)的內(nèi)阻之間時(shí)，分別以I1=O. Oica2=O. 02C、i3=0. 04C和i4=0. 06C的充電電流對(duì)該蓄電池充電各30分鐘(即T=30分鐘)，若在該過(guò)程(即圖2中的“充電初期”)中測(cè)得Rt ( RT，則立即采用0. IC的充電電流進(jìn)行恒流充電(即進(jìn)入圖2中的“正常充電階段”)，直至蓄電池的電壓到達(dá)所述析氣電壓值時(shí)，進(jìn)行恒壓充電；當(dāng)該蓄電池的電壓到達(dá)額定飽和電壓時(shí)，進(jìn)行浮充充電一段時(shí)間后結(jié)束充電。若在該過(guò)程結(jié)束時(shí)艮仍然大于&，則采用0. 06-0. 08C的充電電流對(duì)該蓄電池持續(xù)恒流充電，直至測(cè)得艮(&，則立即采用0. IC的充電電流進(jìn)行恒流充電，直至蓄電池的電壓到達(dá)所述析氣電壓值時(shí)，進(jìn)行恒壓充電；當(dāng)該蓄電池的電壓到達(dá)額定飽和電壓時(shí)，進(jìn)行浮充充電一段時(shí)間后結(jié)束充電。充電初期當(dāng)測(cè)得蓄電池的實(shí)時(shí)內(nèi)阻Rt大于電解液的溫度為_15°C的內(nèi)阻時(shí)，分別以0. 01C,0. 02C、0. 03C、0. 04C、0. 05C禾口 0. 06C的充電電流對(duì)該蓄電池充電各30分鐘，或依次充電40分鐘、35分鐘、30分鐘、觀分鐘、25分鐘和20分鐘，即電解液的溫度越低，對(duì)該蓄電池充電的時(shí)段數(shù)可適當(dāng)增加，且各時(shí)段內(nèi)充電電流依次逐漸小幅增加；若在該過(guò)程中測(cè)得Rt ^ Rt，則立即采用0. IC的充電電流進(jìn)行恒流充電。若在該過(guò)程結(jié)束時(shí)Rt仍然大于 Rt,則采用0. 06-0. 08C的充電電流對(duì)該蓄電池持續(xù)恒流充電，直至測(cè)得^ Rt,則立即采用 0. IC的充電電流進(jìn)行恒流充電，直至蓄電池的電壓到達(dá)所述析氣電壓值時(shí)，進(jìn)行恒壓充電； 當(dāng)該蓄電池的電壓到達(dá)額定飽和電壓時(shí)，浮充充電一段時(shí)間后結(jié)束充電。本實(shí)用新型在初始充電期采用多階段小電流充電的方法，不僅完全在正負(fù)電極低溫情況下的接電能力范圍之內(nèi)，而且利用了小電流產(chǎn)生的熱量Q (Q=i2Rt)，使得柵格溫度逐步升高后，再逐步加大電流，蓄電池電壓上升得非常緩慢，且在閥控電池內(nèi)部溫度發(fā)熱到正常充電所需的溫度(，該溫度一般為25°C，此時(shí)內(nèi)阻已在正常范圍內(nèi))再轉(zhuǎn)為大電流充電 (一般為0. 1C，也可采用0. 1C-0. 25C之間的任意值)，因此不會(huì)產(chǎn)生大量的熱量而失水。開始充電時(shí)，采用固定大小的直流電對(duì)蓄電池充電并預(yù)熱電解液，在固定PWM脈寬的情況下檢測(cè)當(dāng)前充電電流的大小，就可以得到當(dāng)前被充電蓄電池的內(nèi)阻(R=V/I)。在開始充電時(shí)，首先由單片機(jī)檢測(cè)當(dāng)前蓄電池內(nèi)阻的大小，從而決定在充電初期各個(gè)小電流階段時(shí)間T的長(zhǎng)短，以100AH閥控鉛酸蓄電池為例，若每只蓄電池內(nèi)阻低于 8m Ω (Rl)，則T為零；若每只蓄電池內(nèi)阻高于11 m Ω (R2)，則T為30分鐘；80ΑΗ閥控鉛酸蓄電池為例，每只蓄電池內(nèi)阻低于ΙΟπιΩ，則T為零；高于13 πιΩ，貝Ij T為30分鐘；20ΑΗ閥控鉛酸蓄電池為例，每只蓄電池內(nèi)阻低于35mΩ，則T為零；高于48 πιΩ，則T為30分鐘等； 前述各例充電電流il、i2、i3、i4、I均分別為0. 01C,0. 02C、0. 04C、0. 06C、0. IC(C為蓄電池標(biāo)稱容量)大小的充電電流。蓄電池在充電過(guò)程中，析氧和析氫電壓與蓄電池電解液的溫度有關(guān)，即V析氧=ηΧ2· 35—0. 004XnX ( Ta_25)(1)Vffa= nX2. 42—0. 004XnX ( Ta_25)(2)式中n為串行連接的電池柵格的數(shù)量，Ta為蓄電池電解液的溫度；即在25 ！環(huán)境下，當(dāng)η = 18時(shí)，析氧電壓Vffft= 42. 3 V ,析氫電壓Vm = 43. 56 V，且隨著溫度升高而減小，溫度降低而增大。初始充電階段對(duì)電池進(jìn)行固定脈沖寬度后形成的固定電壓充電，根據(jù)蓄電池的充電電壓和電流得出蓄電池實(shí)時(shí)的內(nèi)阻，然后根據(jù)該蓄電池內(nèi)阻值與溫度的關(guān)系曲線(該曲線可通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出)得出該蓄電池中的電解液的溫度，當(dāng)測(cè)得蓄電池的電壓值達(dá)到析氣電壓值(析氣電壓值為蓄電池的常數(shù)，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量)時(shí)，恒流充電結(jié)束。然后進(jìn)行恒壓充電；當(dāng)該蓄電池的電壓到達(dá)額定飽和電壓時(shí)，進(jìn)行浮充充電一段時(shí)間后結(jié)束充電。由于恒流充電到恒壓充電的過(guò)渡根據(jù)實(shí)測(cè)電壓決定，這樣可根據(jù)不同電池的放電深度，決定恒流充電階段的時(shí)間，防止放電深度較淺的電池過(guò)充電。另外，為了防止某些品質(zhì)已受影響的電池(即已失效或即將失效的蓄電池)無(wú)法達(dá)到規(guī)定的電壓值，恒流充電階段設(shè)置最長(zhǎng)充電時(shí)間(如16個(gè)小時(shí))。如果已到達(dá)最長(zhǎng)充電時(shí)間，還未達(dá)到指定的電量，則停止充電。(實(shí)施例2)見圖3-6，應(yīng)用上述閥控式鉛酸蓄電池的預(yù)熱充電方法的充電裝置，包括整流供電電路1、與該整流供電電路1的電源輸出端相連的用于向蓄電池提供充電電源的脈沖功率放大及變壓電路4、用于檢測(cè)充電電流和電壓的充電取樣回路3和用于控制所述脈沖功率放大及變壓電路4的輸出電壓的充電控制電路2 ；充電控制電路2適于通過(guò)所述充電取樣回路3測(cè)得的充電電流和固定的充電電壓計(jì)算出蓄電池的實(shí)時(shí)內(nèi)阻艮，以根據(jù)艮與&的大小關(guān)系，采用實(shí)施例1中相應(yīng)的充電步驟。整流電路1的輸入端與交流電網(wǎng)連接，整流電路1的第一直流輸出端與脈沖功率放大及變壓電路4的電源輸入端相連，脈沖功率放大及變壓電路4的電源輸出端與充電取樣回路3的電源輸入端連接，充電取樣回路3的電源輸出端用于與蓄電池相連，充電取樣回路3的電壓采樣信號(hào)輸出端和電流采樣信號(hào)輸出端分別與充電控制電路2的電壓采樣信號(hào)輸入端和電流采樣信號(hào)輸入端相連；充電控制電路2的脈沖信號(hào)輸出端與脈沖功率放大及變壓電路4的控制信號(hào)輸入端相連4。見圖4，充電控制電路2包括有單片機(jī)IC1、穩(wěn)壓集成塊IC2、直流運(yùn)放器IC3、緩沖放大器IC4、電阻R4 R6、R8 RlO和電容C2，單片機(jī)ICl是內(nèi)部具有FLASH程序存儲(chǔ)器和4路A/D轉(zhuǎn)換器的P87LPC767單片機(jī)，直流運(yùn)放器是型號(hào)為L(zhǎng)M358的集成電路，緩沖放大器是型號(hào)為4050集成電路；穩(wěn)壓集成塊IC2的輸入端通過(guò)電阻R4與整流電路1的一輸出端連接，穩(wěn)壓集成塊IC2的輸出端與單片機(jī)ICl的電源VCC端連接，穩(wěn)壓集成塊IC2的輸出端還與電解電容C2的正極連接，電解電容C2的正極接地；電阻Rl與變壓器T的連接處作為電壓信號(hào)采樣端通過(guò)電阻R5與直流運(yùn)放器IC3的正輸入端連接，直流運(yùn)放器IC3的負(fù)輸入端通過(guò)電阻R6接地，直流運(yùn)放器IC3的輸出端通過(guò)電阻R8與單片機(jī)ICl的信號(hào)輸入端 ADl連接，直流運(yùn)放器IC3的輸出端還通過(guò)電阻R7與其負(fù)輸入端連接；電阻R2、R3的連接處作為信號(hào)采樣端與單片機(jī)ICl的信號(hào)端ADO連接；單片機(jī)ICl的控制信號(hào)輸出端通過(guò)電阻R9與緩沖放大器IC4的輸入端連接，緩沖放大器IC4的輸出端通過(guò)電阻RlO與脈沖功率放大及變壓電路4的控制信號(hào)輸入端連接。脈沖功率放大及變壓電路4包括開關(guān)管VMOS和變壓器T ；開關(guān)管VMOS的電流輸入端和電流輸出端分別與整流電路1的輸出端和變壓器T的初級(jí)線圈連接，開關(guān)管VMOS的控制端與充電控制電路2的控制信號(hào)輸出端連接；變壓器T的次級(jí)與作為輸出端與充電取樣回路3的輸入端連接。電取樣回路3包括有整流二極管D1、電解電容Cl、采樣電阻Rl和分壓電阻R2、R3 ； 所述的整流二極管Dl的正極與變壓器T的次級(jí)線圈的一端連接，整流二極管Dl的負(fù)極與繼電器KA的常開觸點(diǎn)的一端相連，該常開觸點(diǎn)的另一端與待充電的蓄電池的正極相連；電解電容Cl的正極與整流二極管Dl的負(fù)極連接，電解電容Cl的負(fù)極接地；分壓電阻R2、R3 串聯(lián)后一端與整流二極管Dl的負(fù)極連接，另一端接地；采樣電阻Rl的一端與變壓器T的次級(jí)線圈的另一端連接，采樣電阻Rl的另一端和蓄電池的負(fù)極接地。圖4中的接頭X3、X4分別接蓄電池的正、負(fù)極。由于檢測(cè)蓄電池內(nèi)阻的前提是在固定電壓下檢測(cè)充電電流大小，而開關(guān)電源式的充電裝置輸出的充電電流、電壓是由單片機(jī)產(chǎn)生的PWM脈沖來(lái)控制的，脈沖開啟和關(guān)閉變壓器T的初級(jí)上的電源，形成初級(jí)勵(lì)磁再耦合到次級(jí)，然后經(jīng)整流形成充電電壓和充電電流。由于PWM脈沖經(jīng)過(guò)了放大、變壓、整流等環(huán)節(jié)，即使被充電的蓄電池的內(nèi)阻相同，空載時(shí)，同樣占空比的PWM脈沖，不一定能產(chǎn)生同樣的充電電壓和充電電流。因此，為了較準(zhǔn)確地檢測(cè)蓄電池的實(shí)時(shí)內(nèi)阻Rt，采用的優(yōu)選方案如下首先在空載不充電的情況下(即采用繼電器KA先斷開蓄電池和充電裝置)，使用單片機(jī)產(chǎn)生脈寬由零逐漸增加的PWM脈沖信號(hào)，以探測(cè)在該脈沖下充電裝置輸出的充電電壓的高低，若該充電電壓到達(dá)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓(該電壓比待充電蓄電池的電壓高1-2V)，則停止PWM脈沖寬度的變化，然后再控制繼電器KA接通蓄電池，并在該P(yáng)WM脈沖寬度下充電； 此時(shí)，根據(jù)充電電流，即可得出蓄電池的實(shí)時(shí)內(nèi)阻Rt。然后根據(jù)Rt與&的大小關(guān)系，采用相應(yīng)的充電程序。探測(cè)所述標(biāo)準(zhǔn)電壓的方法是采用繼電器KA先斷開蓄電池和充電裝置，充電裝置的空載輸出電壓經(jīng)過(guò)分壓電阻R2、R3分壓后作為比較器IC5的負(fù)輸入，固定標(biāo)準(zhǔn)電壓由 2. 5V精密基準(zhǔn)電壓源IC6 (型號(hào)為MC1403)作為比較器IC5的正輸入，逐漸增加PWM寬度， 使比較器IC5的負(fù)端電壓逐漸升高，直到比較器IC5的負(fù)輸入電壓超過(guò)固定標(biāo)準(zhǔn)電壓后，比較器IC5有輸出，使得單片機(jī)ICl的INTO (PL 3)中斷口產(chǎn)生中斷后停止PWM寬度的變化， IC7與IC4是同相緩沖放大器，IC7將單片機(jī)ICl的P0. 2 口輸出的高低電平放大后驅(qū)動(dòng)繼電器KA的線圈，以控制繼電器KA的通斷，從而控制本充電裝置連接或斷開蓄電池。該方法為初始充電電壓的標(biāo)定。得到標(biāo)準(zhǔn)電壓后，通過(guò)所述P0. 2 口接通繼電器KA并檢測(cè)出該標(biāo)準(zhǔn)電壓下電流的大小即可得出蓄電池的內(nèi)阻，再根據(jù)內(nèi)阻大小，采用實(shí)施例1中相應(yīng)的充電程序。首先由交流市電通過(guò)整流和濾波提供恒穩(wěn)直流電壓進(jìn)行電路供電；PWM脈沖產(chǎn)生及定時(shí)控制電路則控制初始充電電流大小、時(shí)間長(zhǎng)短和正常充電電流的大??；充電及溫度、 電流、電壓取樣回路用來(lái)產(chǎn)生充電電流、采樣初始充電期環(huán)境溫度、采樣充電電流大小和充電期間當(dāng)前電壓高低；脈沖功率放大及變壓電路，將單片機(jī)并行口輸出的PWM脈沖放大后推動(dòng)大功率VMOS管工作，開關(guān)高頻變壓器將整流后高壓變壓為充電所需電壓和電流。單片機(jī)ICl的并行口 P0. 1發(fā)出PWM脈沖，脈沖頻率約為20KHz。PWM脈沖提供開關(guān)電源脈沖變壓器T所需的激勵(lì)脈沖頻率，使充電器產(chǎn)生充電所需脈沖峰值電流，在每個(gè) PWM脈沖頻率不變的情況下，脈沖寬度窄、脈間寬度寬則產(chǎn)生充電電流小，否則充電電流大。 脈寬脈間長(zhǎng)度大小，由P0. 1 口的PWM發(fā)生器軟件賦值改變，但脈沖頻率不變，即改變PWM脈沖脈寬和脈間大小就可以控制充電電流的大小。定時(shí)則由軟件循環(huán)或單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器完成。單片機(jī)產(chǎn)生20KHz脈沖，經(jīng)過(guò)電阻R9隔離和IC4的同相緩沖放大后，經(jīng)電阻RlO限流后直接驅(qū)動(dòng)開關(guān)管VMOS進(jìn)行開關(guān)通斷，從而將經(jīng)過(guò)交流220V整流得到的直流高壓變換為開關(guān)電源所需的脈沖電壓，開關(guān)電源脈沖變壓器T的次級(jí)得到經(jīng)過(guò)變壓過(guò)的較低的脈沖電壓，經(jīng)整流二極管Dl整流及電解電容Cl濾波后，提供蓄電池充電所需電壓。充電電流大小由采樣電阻Rl —端(即圖4中的接點(diǎn)Q)的電壓，作為直流運(yùn)放器 IC3的正端輸入，經(jīng)直流運(yùn)放器IC3的放大后被單片機(jī)ICl的A/D1端采集。充電期間電壓采樣是將充電電壓經(jīng)過(guò)分壓電阻R2、R3分壓后由單片機(jī)ICl的A/D0端采集，以得到充電電壓值，并根據(jù)此充電電壓值及時(shí)轉(zhuǎn)為恒壓充電和浮充充電，到達(dá)設(shè)定電壓值后，停止整個(gè)充電過(guò)程。單片機(jī)ICl還可使用內(nèi)部具有FLASH程序存儲(chǔ)器和4路A/D轉(zhuǎn)換器和4路PWM脈沖發(fā)生器的P87LPC768芯片，運(yùn)放器IC3可使用LM358集成電路，緩沖器IC4、IC7使用4050 集成電路，穩(wěn)壓器IC2使用7805集成電路。上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本實(shí)用新型的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求1.一種閥控式鉛酸蓄電池的充電裝置，其特征在于包括整流供電電路(1)、與該整流供電電路(1)的電源輸出端相連的用于向蓄電池提供充電電源的脈沖功率放大及變壓電路 (4)、設(shè)于所述脈沖功率放大及變壓電路(4)的輸出端和蓄電池之間的用于檢測(cè)充電電流和電壓的充電取樣回路(3)、以及用于控制所述脈沖功率放大及變壓電路(4)的輸出電壓的充電控制電路(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥控式鉛酸蓄電池的充電裝置，其特征在于所述脈沖功率放大及變壓電路(4)包括開關(guān)管(VMOS)和變壓器(T)；開關(guān)管(VMOS)的電流輸入端和電流輸出端分別與整流電路(1)的輸出端和變壓器(T)的初級(jí)線圈連接，開關(guān)管(VMOS)的控制端與充電控制電路(2)的控制信號(hào)輸出端連接；變壓器(T)的次級(jí)與作為輸出端與充電取樣回路(3)的輸入端連接，充電取樣回路(3)的電源輸出端與蓄電池相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種適于避免低溫下充電失水的閥控式鉛酸蓄電池的充電裝置，其包括整流供電電路；脈沖功率放大及變壓電路，與該整流供電電路的電源輸出端相連，用于向蓄電池提供充電電源；充電取樣回路，設(shè)于所述脈沖功率放大及變壓電路的輸出端和蓄電池之間，用于檢測(cè)充電電流和電壓；充電控制電路，用于控制所述脈沖功率放大及變壓電路的輸出電壓，并通過(guò)所述充電取樣回路測(cè)得的充電電流和電壓計(jì)算出蓄電池的實(shí)時(shí)內(nèi)阻Rt。
文檔編號(hào)H02J7/06GK201947037SQ20112004024
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月16日
發(fā)明者楊龍興 申請(qǐng)人:江蘇技術(shù)師范學(xué)院