專利名稱：鉛蓄電池快速充電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于鉛蓄電池的快速充電機(jī)。
鉛蓄電池廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、電瓶車、電瓶叉車和電瓶運(yùn)載車及坦克等交通運(yùn)輸工具上。
目前的鉛蓄電池充電機(jī)，對新電池的充電需74～84小時(shí)之久，而補(bǔ)充充電也需12－24小時(shí)，且對電池有較大程度的損傷?，F(xiàn)有的鉛蓄電池充電機(jī)已滿足不了交通運(yùn)輸高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求，急待改進(jìn)。
鑒于上述原因，本實(shí)用新型的目的是針對原有鉛蓄電池充電機(jī)存在的弊端，設(shè)計(jì)一種高效、快速、對電池?fù)p傷較小的充電機(jī)。
本實(shí)用新型的技術(shù)措施完全達(dá)到了上述目的。它由主變壓器，整流調(diào)壓電路，去極化電路、控制變壓器、穩(wěn)流及遞減電路，觸發(fā)脈沖發(fā)生器、脈沖放大電路，去極化及檢測脈沖發(fā)生器，去極化脈沖形成電路、檢測電路、過流保護(hù)電路、定時(shí)電路、停機(jī)控制電路、停機(jī)顯示電路、報(bào)警電路、輔助電壓產(chǎn)生電路及電池極性接反自動保護(hù)電路構(gòu)成，主變壓器和控制變壓器初級均接交流市電，主變壓器次級接整流調(diào)壓電路，由整流調(diào)壓電路向蓄電池提供所需要的直流電壓，其一個(gè)輸出端接去極化電路，另一輸出端接分流器和電流表，分流器輸出另接過流保護(hù)電路和穩(wěn)流及遞減電路，穩(wěn)流及遞減電路出端接觸發(fā)脈沖發(fā)生器，控制變壓器輸出端分別接觸發(fā)脈沖發(fā)生器，去極化及檢測脈沖發(fā)生器和輔助電壓產(chǎn)生電路，觸發(fā)脈沖發(fā)生器輸出信號經(jīng)脈沖放大電路放大后送至整流調(diào)壓電路，去極化及檢測脈沖發(fā)生器輸出端分別接去極化脈沖形成電路和檢測電路，被充蓄電池電壓在檢測電路中被檢測，檢測輸出信號端與定時(shí)電路相連，由定時(shí)電路控制停機(jī)及停機(jī)報(bào)警和顯示電路，電池極性接反自動保護(hù)電路連接于被充電池正極與啟動電路之間。當(dāng)電池與充電電源極性接反時(shí)，該電路拒絕給后級電路加電，整機(jī)無法啟動，起到保護(hù)整機(jī)和被充蓄電池的作用。
本鉛蓄電池快速充電機(jī)的充電原理與普通充電機(jī)完全不同，它的巧妙在于采用了在每個(gè)全波充電脈沖間隙中插入1～2倍于充電脈沖幅值的放電窄脈沖，使每個(gè)充電脈沖過后電池吸收電能后產(chǎn)生的極化反應(yīng)剛剛產(chǎn)生就立即被消除，從而最大限度地達(dá)到了高效快速充電的目的。
本機(jī)對新電池快速充電時(shí)間可短至1～2小時(shí)(例60AH／12V新電池只需100分鐘)，對舊電池的補(bǔ)充充電亦由普通充電的十幾小時(shí)下降到幾十分鐘(例100AH／12V電池只需40分鐘)，從而大大縮短了充電時(shí)間，提高了效率，尤其作軍用其優(yōu)勢更為突出。本機(jī)在充電過程中，對輕度甚至中度老化的蓄電池還有一定的復(fù)活作用。延長電池壽命20％以上。
本快速充電機(jī)不僅實(shí)現(xiàn)了高效快速充電，且具有節(jié)能、減少環(huán)境污染、減少費(fèi)用支出等突出優(yōu)點(diǎn)，是極受歡迎的新一代充電機(jī)。


圖1 去極化充電及檢測波形圖圖2 防過充電示意圖圖3 電路框圖圖4 主回路電路圖圖5 控制板電路圖當(dāng)充電機(jī)正確接上被充電池E后，利用電池的殘留電壓使Q5導(dǎo)通，按下啟動開關(guān)K2，控制變壓器B2得電，三穩(wěn)壓器IC的腳輸出穩(wěn)壓電壓，控制電路工作，繼電器J1、J4吸合，J1吸合使交流接觸器吸合，主變壓器B1通電，此時(shí)，啟動開關(guān)K2雖松開，但交流接觸器CJ的常開觸點(diǎn)C1已接觸，故維持CJ吸合，全機(jī)通電。若中途需停機(jī)，按下停機(jī)開關(guān)K1即可。
若電池極性接反，雖然K2接通，但J1、J2不吸合，CJ亦不吸合，整機(jī)拒絕通電，達(dá)到自保及保護(hù)電池的作用。
可控硅T1、T2、二極管D1、D2組成單相半控橋整流電路，通過調(diào)整T1、T2的導(dǎo)通角達(dá)到調(diào)節(jié)整流電路輸出電壓的目的，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)充電電流的結(jié)果。本實(shí)施例的充電電流為0～150A。
針對大電流快速充電產(chǎn)生的極化反應(yīng)，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了去極化電路。該電路是由三支大功率VMOS器件的并聯(lián)復(fù)合管Q1及外圍電路構(gòu)成。由于VMOS器件具有高輸入阻抗，所需驅(qū)動功率小，無二次擊穿問題，又有自鎮(zhèn)流作用，故工作非?？煽俊ｋp穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC3、四運(yùn)放之－IC2－1及Q4組成去極化脈沖形成電路以驅(qū)動Q1。Q2導(dǎo)通時(shí)，電池E對大功率小阻值電阻放電，此去極化放電流電可達(dá)220A。
整流管D8、D10、穩(wěn)壓管D13、電位器W1、三極管Q2及單結(jié)管Q10組成可控硅觸發(fā)脈沖發(fā)生器，T3為脈沖功率放大器，經(jīng)D17、D18分別將放大后的信號送給整流調(diào)壓電路的T1、T2。
D11、D12、四運(yùn)放之一的IC2－1、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器之一的IC3－1組成去極化及檢測脈沖發(fā)生電路。IC6及Q9組成檢測電路。被充電池E經(jīng)K4電壓選擇后送到電子開關(guān)IC6的1腳，在每個(gè)充電脈沖走后即檢測一次，經(jīng)取樣選通，在C26、Q9上保持，從而判斷電池是否基本充足。若已基本充足(即80％)，則可控硅T6導(dǎo)通，繼電器J3吸合，基本充足指示燈ZD3亮，定時(shí)器IC4進(jìn)入計(jì)時(shí)狀態(tài)(10分鐘止)。J3－2的吸合導(dǎo)致R41、C22電路中電容器C22上電壓按指數(shù)規(guī)律上升，經(jīng)四運(yùn)放之一IC2－2、電阻R44送至Q2，使基極電壓上升，單結(jié)管Q10產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖后移，使充電電流按指數(shù)規(guī)律遞減(如圖2)，從而避免了充電后期出現(xiàn)的電池過充電現(xiàn)象，可較大幅度地延長電池壽命。
本機(jī)利用檢測電流分流器FL上電壓變化量(0～75mv)實(shí)現(xiàn)充電前期電流(充至80％之前)的穩(wěn)流輸出以及電池充足80％后充電電流逐漸遞減以防止電池過充電。此部分電路由電阻器R’48，四運(yùn)放中的IC2－3、IC2－2、繼電器觸點(diǎn)J3－2及晶體管Q2組成。連接于整流調(diào)壓電路與分流器之間的電位器W1的阻值一經(jīng)設(shè)定，充電電流和Q2基極電壓也隨之設(shè)定，若因某種原因充電電流下降，則分流器FL上電壓也下降，IC2－3輸出電壓下降，使Q2基極電壓下降，使單結(jié)管Q10產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖前移，導(dǎo)致可控硅T1、T2導(dǎo)通角前移，充電電流增大，從而回到原設(shè)定值，反之亦然。
Q3的作用是在Q4送來去極化脈沖期間關(guān)斷繼電器J3，從而停止觸發(fā)T1、T2，避免有可能出現(xiàn)的干擾信號造成T1、T2、Q1同時(shí)導(dǎo)通形成的短路事故。
定時(shí)器IC4計(jì)時(shí)10分鐘后驅(qū)動可控硅T5及音頻自激振蕩器電路IC5，報(bào)警喇叭響，報(bào)告充電結(jié)束，隨后，充電完畢指示燈ZD4亮，與此同時(shí)，T4由IC4輸出信號觸發(fā)導(dǎo)通，繼電器J2吸合，充電機(jī)停機(jī)，此時(shí)聲、光報(bào)警所需維持電源由電池E經(jīng)Q6供給。
過流保護(hù)電路由分流器FL、電阻器R’48、四運(yùn)放之一IC2－4、二極管D23、穩(wěn)壓管D24、可控硅T4、繼電器J2組成。一旦因某種原因充電電流大于本機(jī)最大輸出電流150A時(shí)，IC2－4的輸出信號令D24和T4、J2動作，整機(jī)停機(jī)，同時(shí)，IC5動作，喇叭報(bào)警。最大起保電流由電阻器R50設(shè)定。
圖4中，(D)為供T1、T2、D1、D2降溫用的風(fēng)機(jī)。M1～M9皆為壓敏電阻，分別起到避免打火、消除高幅值尖脈沖，保護(hù)晶體管器件免受高幅值尖脈沖造成的擊穿的作用。
本機(jī)既可作快速充電機(jī)，亦可將K3置于浮充位置，使本機(jī)成為一普通整流設(shè)備，K3置于浮充位置時(shí)，IC3－1及IC3－2處于復(fù)位狀態(tài)，去極化電路不工作。
本充電機(jī)利用了必不可少的分流器，無需在充電回路中另加取樣單元，即可達(dá)到充電前期穩(wěn)流和過流保護(hù)作用，簡化了電路，降低了成本，電路設(shè)置的去極化電路卓有成效地將電池的極化反應(yīng)及時(shí)消除，極大地提高了充電效率，節(jié)約了大量時(shí)間和能源。
權(quán)利要求1.鉛蓄電池快速充電機(jī)，其特征是由主變壓器1、整流調(diào)壓電路2、去極化電路3、控制變壓器4、穩(wěn)流及遞減電路5，觸發(fā)脈沖發(fā)生器6、脈沖放大電路7、去極化及檢測脈沖發(fā)生器8、去極化脈沖形成電路9、檢測電路10、過流保護(hù)電路11、定時(shí)電路12、停機(jī)控制電路13、停機(jī)顯示電路14、報(bào)警電路15、輔助電壓產(chǎn)生電路16，及電池極性接反自動保護(hù)電路構(gòu)成，主變壓器和控制變壓器初級均接交流市電，主變壓器次級接整流調(diào)壓電路，由整流調(diào)壓電路向蓄電池提供所需的直流電壓，其一個(gè)輸出端接去極化電路，另一輸出端接分流器和電流表，分流器輸出另接過流保護(hù)電路和穩(wěn)流及遞減電路，穩(wěn)流及遞減電路出端接觸發(fā)脈沖發(fā)生器控制變壓器輸出端分別接觸發(fā)脈沖發(fā)生器、去極化及檢測脈沖發(fā)生器和輔助電壓產(chǎn)生電路，觸發(fā)脈沖發(fā)生器輸出信號經(jīng)脈沖放大電路放大后送至整流調(diào)壓電路，去極化及檢測脈沖發(fā)生器輸出端分別接去極化脈沖形成電路和檢測電路，被充蓄電池電壓在檢測電路中被檢測，檢測輸出信號端與定時(shí)電路相連，由定時(shí)電路控制停機(jī)及停機(jī)報(bào)警和顯示電路，電池極性接反自動保護(hù)電路連接于被充電池正極與啟動電路之間。
2.如權(quán)利要求1所述的鉛蓄電池快速充電機(jī)，其特征是去極化電路是三支大功率VMOS器件的并聯(lián)復(fù)合管。
專利摘要本實(shí)用新型由主變壓器、整流調(diào)壓電路，去極化電路、控制變壓器、穩(wěn)流及遞減電路、脈沖發(fā)生器、檢測電路、保護(hù)電路、定時(shí)電路等構(gòu)成。利用了去極化原理，且在充電及去極化脈沖的間隙中檢測被充電池充足與否，利用了必不可少的分流器達(dá)到充電前期穩(wěn)流和過流保護(hù)的目的，使電路簡化、成本降低。
文檔編號H02J7/10GK2129044SQ9221499
公開日1993年3月31日 申請日期1992年7月23日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月23日
發(fā)明者謝國光 申請人:謝國光