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精密鎳鎘電池自動(dòng)充電器的制作方法

文檔序號(hào):7304471閱讀:370來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:精密鎳鎘電池自動(dòng)充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種充電裝置,特別是一種精密鎳鎘電池自動(dòng)充電器。
電池充電是實(shí)現(xiàn)常規(guī)能源轉(zhuǎn)移、變換、貯存的必要手段,對(duì)不同類(lèi)型的電池實(shí)施充電的技術(shù)手段各異。本實(shí)用新型是針對(duì)常用的大容量鎳鎘電池充電器的改進(jìn)方案?,F(xiàn)有充電器存在的技術(shù)缺陷包括一是它的自動(dòng)斷電控制元件由晶體管開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,由于晶體管發(fā)射結(jié)受環(huán)境溫度的影響較大(溫度系數(shù)-2.5毫伏/℃),加之充電器本身的工作環(huán)境溫度較高(一般在30-70℃左右),從而引起自動(dòng)斷電電壓的較大漂移。導(dǎo)致在充電結(jié)束時(shí),電池的實(shí)際充電容量達(dá)不到標(biāo)稱容量。二是不能實(shí)現(xiàn)電池保養(yǎng)充電,一般的鎳鎘電池充電結(jié)束后,存在自然放電現(xiàn)象,使容量下降,影響使用。在20C的溫度下,以每天1%的速度自放電,高溫下則更甚。由于晶體管的特性曲線較平坦,其回差較大,當(dāng)電池電壓下降很多時(shí),仍無(wú)法對(duì)電池補(bǔ)充能量,起不到電池保養(yǎng)充電作用。三是無(wú)容量顯示功能,由于鎳鎘電池充電過(guò)程較長(zhǎng),不能夠準(zhǔn)確地顯示充電的狀態(tài)程度。四是采用機(jī)械式繼電器為執(zhí)行元件,由于觸點(diǎn)氧化作用的存在,實(shí)際使用壽命和可靠性得不到有效的保證,還由于機(jī)械式繼電器回差大,釋放電大約為工作電壓的50%,不能實(shí)現(xiàn)電池保養(yǎng)充電作用。
本實(shí)用新型的任務(wù)就是針對(duì)上述不足作出改進(jìn),提出一種新的電路設(shè)計(jì)方案,提供一種高精度自檢和自動(dòng)控制斷電的電路,克服因精度控制不準(zhǔn)而導(dǎo)致的“充電不足”的缺陷,同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)鎳鎘電池自放電的補(bǔ)充保養(yǎng)充電,保持電池的正常容量。在充電過(guò)程中,增加了充電狀態(tài)程度的光電提示功能。用直流無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件取代機(jī)械式繼電器,提高充電器的可靠性和使用壽命。
本實(shí)用新型的任務(wù)是以下述方式實(shí)現(xiàn)的,它包括電源、電壓基準(zhǔn)發(fā)生電路、恒流電路、狀態(tài)檢測(cè)一控制電路、容量顯示電路、充電執(zhí)行電路六部分組成。電壓基準(zhǔn)發(fā)生電路,采用可調(diào)三端集成穩(wěn)壓器LM317提供電壓基準(zhǔn),供給狀態(tài)檢測(cè)-控制電路和容量顯示電路作為比較電壓。采用恒流充電,通過(guò)恒流電路提供充電電流。狀態(tài)檢測(cè)-控制電路,采用多端集成電壓比較器LM339取代晶體管作為狀態(tài)檢測(cè)控制元件。容量顯示電路按照電池容量與充電時(shí)電池端電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系(見(jiàn)附表),采用發(fā)光二極管進(jìn)行容量狀態(tài)程度的百分比顯示,充電執(zhí)行電路采用固態(tài)繼電器SSR或晶體管電子開(kāi)關(guān)取代機(jī)械式繼電器作為執(zhí)行元件,以提高其執(zhí)行靈敏度和可靠性。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)組成框圖。
附圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖。
如附圖2,本實(shí)用新型的組成中,恒流電路由IC1,電阻R1組成,電壓基準(zhǔn)發(fā)生電路由IC2,電阻R2、R3組成,它對(duì)H點(diǎn)提供一個(gè)基準(zhǔn)電壓VG,調(diào)節(jié)電阻R3,可以改變基準(zhǔn)電壓值VG的大小。IC1-IC2選用三端集成穩(wěn)壓器LM317,LED1為電源指示。電阻串R5-R8為電池組分壓電阻,通過(guò)K點(diǎn)可以獲得電池組充電狀態(tài)程度的比較電壓VB。狀態(tài)檢測(cè)-控制電路,選用多端集成電壓比較器LM339,該集成電路內(nèi)含四個(gè)電壓比較器,響應(yīng)速度快,內(nèi)部采用了晶體管差分電路,由于電路的嚴(yán)格對(duì)稱性,消除了溫度對(duì)轉(zhuǎn)換電平的影響。本實(shí)用新型的狀態(tài)檢測(cè)-控制電路組成中,電阻R13-R20為電壓比較器的偏置電阻,每個(gè)電壓比較器的兩個(gè)偏置電阻串聯(lián)后一端接電壓基準(zhǔn)發(fā)生電路的輸出(H點(diǎn)),另一端接地,兩個(gè)偏置電阻的結(jié)點(diǎn)接電壓比較器的同相端(+),每個(gè)電壓比較器的反相端(-)接被比較電壓輸出端(K點(diǎn)),容量顯示電路分別由限流電阻R9-R12及發(fā)光二極管LED2-LED5組成,限流電阻與發(fā)光二極管串聯(lián)后電阻的一端接H點(diǎn),發(fā)光二極管的負(fù)端接電壓比較器的輸出端。充電執(zhí)行電路由電阻R21、R22、三極管BG1、固態(tài)繼電器SSR組成。固態(tài)繼電器為無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件,使用壽命長(zhǎng),驅(qū)動(dòng)電流小,接通和關(guān)斷動(dòng)作反映靈敏,可靠性好,克服了機(jī)械式繼電器靈敏度低、可靠性差、回差大的不足。電阻R21接三極管BG1的基極,另一端接電壓比較器的輸出,BG1集電極串電阻R22后接電源地,固態(tài)繼電器SSR的輸入端并接于BG1的集電極與發(fā)射極。也可以用晶體管電子開(kāi)關(guān)取代固態(tài)繼電器SSR。
本實(shí)用新型的工作原理如附圖2所示,220伏的交流電源,經(jīng)變壓、整流、濾波后變?yōu)榈蛪褐绷麟?,SSR獲得電壓處于“通”狀態(tài),此時(shí)經(jīng)恒流電路對(duì)電池組進(jìn)行恒流充電,經(jīng)電壓基準(zhǔn)發(fā)生電路在H點(diǎn)提供一個(gè)基準(zhǔn)電壓VG,再通過(guò)分壓電阻R13-R20產(chǎn)生四個(gè)比較電壓V1、V2、V3、V4通過(guò)K點(diǎn)取得電池組充電狀態(tài)程度的被比較電壓VB,當(dāng)VB≤V4時(shí),電壓比較器反向截止,輸出端無(wú)電位,BG1不導(dǎo)通,維持充電狀態(tài)。當(dāng)VB>V4時(shí),電壓比較器迅速翻轉(zhuǎn),輸出信號(hào),BG1經(jīng)R21獲得基極電流而導(dǎo)通,SSR的輸入端被短路而迅速關(guān)斷,充電結(jié)束,由于電壓比較器內(nèi)采用了差分電路,只要被比較電壓不變,其自動(dòng)斷電電壓也不變,從而消除了溫度對(duì)自動(dòng)斷電電壓的影響。使控制精度誤差小于1%。
保養(yǎng)充電的過(guò)程是充電過(guò)程的多次反復(fù)進(jìn)行,剛充好的電池由于自放電的作用,端電壓會(huì)下降,當(dāng)電池端電壓低于V4時(shí),則控制電路迅速翻轉(zhuǎn),使執(zhí)行電路處于“通”狀態(tài),向電池補(bǔ)充能量,直到恢復(fù)至標(biāo)稱電壓時(shí)為止。
容量顯示過(guò)程充電狀態(tài)程度提示所依據(jù)的電池容量與充電時(shí)電池端電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下
如附圖2所示設(shè)定電壓比較器1-4,分別用于檢測(cè)和顯示25%-100%容量時(shí)的四個(gè)檔次,每個(gè)電壓比較器對(duì)應(yīng)的顯示電壓可由同相端的偏置電阻獲得,當(dāng)充電時(shí)的端電壓達(dá)到或超過(guò)該檔次的顯示電壓時(shí),電壓比較器處于“通”狀態(tài),對(duì)應(yīng)的一只發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。隨著充電過(guò)程的繼續(xù),從低容量到高容量依次被點(diǎn)亮,直至到提示100%容量充電狀態(tài)結(jié)束時(shí)為止。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和效果表現(xiàn)在充電精度高,電壓誤差小于1%,同時(shí)兼具了對(duì)電池的自放電提供保養(yǎng)充電功能,可提高鎳鎘電池的連續(xù)使用壽命,增加了充電過(guò)程中的電池容量發(fā)光提示功能,便于直觀了解被充電池的充電程度。采用無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件,進(jìn)一步提高了充電器的控制精度并使其可靠性得到很大的改善。
權(quán)利要求1.一種精密鎳鎘電池自動(dòng)充電器,由電源、電壓基準(zhǔn)發(fā)生電路、恒流電路和充電執(zhí)行電路組成,其特征是狀態(tài)檢測(cè)-控制電路采用多端集成電壓比較器LM339作為狀態(tài)檢測(cè)控制執(zhí)行元件,充電執(zhí)行電路采用固態(tài)繼電器SSR或晶體管電子開(kāi)關(guān)為執(zhí)行元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)充電器,其特征是每個(gè)電壓比較器的兩偏置電阻串聯(lián)后一端接電壓基準(zhǔn)發(fā)生電路的輸出(H點(diǎn)),另一端接地,每個(gè)電壓比較器的反相端(一)接被比較電壓的輸出(K點(diǎn))。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)充電器,其特征是容量顯示電路的限流電阻與發(fā)光二極管串聯(lián)后電阻的一端接H點(diǎn),發(fā)光二極管的負(fù)端接電壓比較器的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)充電器,其特征是充電執(zhí)行電路的電阻R21接三極管BG1的基極,另一端接電壓比較器的輸出,BG1集電極串聯(lián)電阻R22后接電源地,固態(tài)繼電器SSR的輸入端并接于BG1的集電極與發(fā)射極。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種精密鎳鎘電池自動(dòng)充電器,包括電源,電壓基準(zhǔn)發(fā)生電路,恒流電路,狀態(tài)檢測(cè)-控制電路,容量顯示電路和充電執(zhí)行電路。它采用響應(yīng)速度快,驅(qū)動(dòng)電流小,精密度高的多端集成電壓比較器取代晶體管作為狀態(tài)檢測(cè)控制元件和使用壽命長(zhǎng)而可靠的直流無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件作為充電執(zhí)行元件??朔爽F(xiàn)有充電器易受溫度影響而引起的電壓漂移,回差大,可靠性低而導(dǎo)致的“充不足”的現(xiàn)象,充電容量誤差小于1%,同時(shí)兼具了電池保養(yǎng)充電和容量百分比顯示功能。精度高,可靠性好,可大幅度提高鎳鎘電池的連續(xù)使用壽命。
文檔編號(hào)H02J7/10GK2161012SQ93233068
公開(kāi)日1994年4月6日 申請(qǐng)日期1993年1月10日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月10日
發(fā)明者歐成喜 申請(qǐng)人:歐成喜
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