專利名稱：智能型充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種智能型充電器，屬蓄電池用充電器，特別使用于鎳鎘、鎳氫蓄電池充電。
目前的蓄電池用充電器，主要是線性調(diào)節(jié)方式的充電器，盡管使用比較普遍，但存在的主要問(wèn)題是體積大，消耗功率大，易發(fā)熱，特別是當(dāng)對(duì)電池組充電時(shí)更為突出，目前充電器基本采用恒流式充電及用充電時(shí)間終止充電的方法，為防止過(guò)充一般設(shè)計(jì)有一定余量。因此，多數(shù)電池充不滿，充不滿使電池不能發(fā)揮最大效能，但被充電池剩余容量較大時(shí)仍會(huì)造成過(guò)充，過(guò)充影響電池的使用壽命。為了解決上述問(wèn)題，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，已有人研究智能式電池充電器，如美國(guó)MAXIM公司生產(chǎn)的充電器用專用集成電路，主要是由整流器、電流控制、電壓控制、溫度控制、時(shí)間控制及智能模塊構(gòu)成，基本實(shí)現(xiàn)了電流、電壓、溫度、時(shí)間的控制，但存在的問(wèn)題是成本高，不能對(duì)電池的使用情況進(jìn)行檢測(cè)和對(duì)使用一段時(shí)間的電池自動(dòng)進(jìn)行修復(fù)處理。
本實(shí)用新型的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠自動(dòng)識(shí)別各種異常狀態(tài)，能自動(dòng)進(jìn)行電壓測(cè)量、充電電流控制、放電電流控制，及對(duì)電池使用情況自動(dòng)檢測(cè)、充放一定次數(shù)自動(dòng)進(jìn)行修復(fù)處理的高智能型電池充電器。
本實(shí)用新型的目的目的是采用如下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的該智能型充電器，包括單片機(jī)及與單片機(jī)IC1相連的充電電流控制電路3、放電電流控制電路4、電壓測(cè)量電路1，本實(shí)用新型的特征在于增設(shè)電池使用情況檢測(cè)電路2。
本實(shí)用新型的目的還可采用如下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)所述的電壓測(cè)量電路1主要包括比較器A1、電阻R4、R5、R6、電容C1、及單片機(jī)I/O5、I/O6，比較器A1的一個(gè)輸入端經(jīng)電阻R4和R5分別連接被充電電池正極和地，另一個(gè)輸入端分別經(jīng)電阻R6接單片機(jī)I/O6和經(jīng)電容C1接地。單片機(jī)I/O6輸出不同的脈沖占空比使比較器的一端得到不同的電壓值與電阻R4、R5分壓后的電池電壓進(jìn)行比較，以獲得電池的充電狀況(充電過(guò)程)或放電過(guò)程(修復(fù)過(guò)程)，單片機(jī)據(jù)此來(lái)終止充電過(guò)程或放電過(guò)程。
所述的充電電流控制電路3主要包括恒流控制器HL1、晶體三極管BG1、電阻R1、R7、R8、R9及單片機(jī)I/O1、I/O2。單片機(jī)I/O1控制充電電流的通斷，單片機(jī)I/O2控制充電電流的大小，即快充或涓流，電阻R7、R8、R9構(gòu)成電流反饋信號(hào)，使電流恒定。
所述的放電電流控制電路4主要包括恒流控制器HL2、晶體三極管BG2、電阻R2、R3及單片機(jī)I/O3、I/O4。單片機(jī)I/O3控制放電電流的通斷，單片機(jī)I/O4控制放電電流的大小，即修復(fù)放電或充電過(guò)程中的擊極化放電，電阻R3上的電壓反饋給恒流控制器HL2，使電流恒定。
所述的電池使用情況檢測(cè)電路2主要包括設(shè)置在電池組內(nèi)的存儲(chǔ)器IC2及單片機(jī)I/O9、I/O10。主要用于記錄電池的充放電次數(shù)。隨著電池使用次數(shù)的增多，需要進(jìn)行修復(fù)的間隔隨之減小，每次充電完成后，由充電器給電池內(nèi)存儲(chǔ)器增加記錄，每次充電前先讀取電池內(nèi)存儲(chǔ)的記錄，與電池廠家提供的修復(fù)間隔表進(jìn)行對(duì)照(修復(fù)間隔表存于單片機(jī)程序存儲(chǔ)器內(nèi))。間隔不到則轉(zhuǎn)入快速充電，間隔時(shí)間到則先進(jìn)行修復(fù)然后轉(zhuǎn)入快速充電。
該智能型充電器還可包括有電流測(cè)量部分，主要由比較器A2、電阻R7、R10、R11、R12、R13、及單片機(jī)I/O7，電阻R7和R12連接比較器A2的一個(gè)輸入端，該輸入端經(jīng)電阻R10連接電源Vcc，比較器的A2另一個(gè)輸入端經(jīng)電阻R12和電阻R13分別連接電源Vcc和地。通過(guò)開充電電流檢測(cè)電流的有無(wú)和關(guān)充電電流檢測(cè)電流的有無(wú)來(lái)判斷電池是否正常接入和充電器是否正常工作。
該智能型充電器還可包括有溫度測(cè)量部分，主要由比較器A3、電阻R14、R15、R16、設(shè)置在電池組內(nèi)的測(cè)量二極管D1、及單片機(jī)I/O8，比較器A3的一個(gè)輸入端經(jīng)電阻R14和電阻R16分別連接電源Vcc和地，另一個(gè)輸入端分別經(jīng)電阻R15接電源Vcc和經(jīng)測(cè)溫二極管D1接地。設(shè)置在電池組內(nèi)的測(cè)量二極管D1緊靠電池，隨電池溫度升高其正向壓降降低，達(dá)到某一臨界值后比較器翻轉(zhuǎn)，達(dá)到測(cè)量電池溫度的目的。
該智能型充電器還可設(shè)置顯示部分，主要由二極管D2-D6、電阻R17-R21、單片機(jī)I/O11、I/O15，主要用于顯示快充、修復(fù)、涓流、超溫、異常等不同狀態(tài)。
本實(shí)用新型的智能型充電器，由于采用了先進(jìn)的單片機(jī)控制電路，能夠自動(dòng)識(shí)別各種異常狀態(tài)，能自動(dòng)進(jìn)行電壓測(cè)量、溫度測(cè)量、充電電流控制、放電電流控制，及對(duì)電池使用情況自動(dòng)檢測(cè)、充放一定次數(shù)自動(dòng)進(jìn)行修復(fù)處理等功能，經(jīng)過(guò)用0.3C、0.5C、1C速率進(jìn)行反復(fù)充電實(shí)驗(yàn)，完全滿足充電要求。


圖1是本實(shí)用新型智能型充電器的電路原理框圖；圖2是本實(shí)用新型智能型充電器的電路原理圖；圖1-2是本實(shí)用新型智能型充電器的最佳實(shí)施例，其中R1-R21為電阻；D1為晶體二極管；D2-D6為發(fā)光二極管；IC1為單片機(jī)，可采用AT89C2051、AT90S1200、GMS97C2051、PIC16C55、PIC16C57、MIT2015、MDT2020；IC2為存儲(chǔ)器，可采用PC8582、AT24C01、AT24C02、AT93C46、AT93C56、AT25C01、AT25C02；A1-A3為比較器； BG1-BG2為晶體三極管；C1-C3為電容；JZ為晶振；HL1、HL2為恒流控制器；E為充電電池。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的智能型充電器的工作過(guò)程作進(jìn)一步說(shuō)明如圖1-2所示，通電后，單片機(jī)IC1首先檢測(cè)電池是否正常聯(lián)接，主要是通過(guò)檢測(cè)電流實(shí)現(xiàn)。然后讀取電電使用情況參數(shù)，以確定是否對(duì)電池進(jìn)行修復(fù)，若需要修復(fù)先對(duì)電池進(jìn)行修復(fù)，然后轉(zhuǎn)入快速充電過(guò)程，快速充電采用脈沖充電及去極化脈沖放電，可以防止電池產(chǎn)生極化和溫度升高，使充電效率提高，縮短充電時(shí)間，在充電過(guò)程中，不斷對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，以保證充電過(guò)程的安全可靠。
由于充電電池的起始階段與結(jié)束階段的特征非常相似，以及電池參數(shù)具有差異，所以本實(shí)用新型采用了分段檢測(cè)的方式，即開始1-10分鐘內(nèi)只檢測(cè)溫度，隨后開始啟動(dòng)電壓檢測(cè)，當(dāng)電池電壓超過(guò)某一門限值后，啟動(dòng)電壓斜率檢測(cè)，斜率為零后，經(jīng)3-10分鐘延時(shí)結(jié)束快充過(guò)程，轉(zhuǎn)入涓流浮充狀態(tài)。
對(duì)于快充狀態(tài)的結(jié)束，以充電時(shí)間和電池溫度作為輔助檢測(cè)手段，即電池溫度超過(guò)額定值后終止充電，同時(shí)，單片機(jī)IC1對(duì)全部充電時(shí)間進(jìn)行累計(jì)，超過(guò)額定值后終止充電。
權(quán)利要求1.一種智能型充電器，包括單片機(jī)及與單片機(jī)IC1相連的充電電流控制電路(3)、放電電流控制電路(4)、電壓測(cè)量電路(1)，本實(shí)用新型的特征在于增設(shè)電池使用情況檢測(cè)電路(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型充電器，其特征在于所述的電壓測(cè)量電路(1)主要包括比較器A1、電阻R4、R5、R6、電容C1、及單片機(jī)I/O5、I/O6，比較器A1的一個(gè)輸入端經(jīng)電阻R4和R5分別連接被充電電池正極和地，另一個(gè)輸入端分別經(jīng)電阻R6接單片機(jī)I/O5和經(jīng)電容C1接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型充電器，其特征在于所述的充電電流控制電路(3)主要包括恒流控制器HL1、晶體三極管BG1、電阻R1、R7、R8、R9、及單片機(jī)I/O1、I/O2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型充電器，其特征在于所述的放電電流控制電路(4)主要包括但流控制器HL2、晶體三極管BG2、電阻R2、R3及單片機(jī)I/O3、I/O4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型充電器，其特征在于所述的電池使用情況檢測(cè)電路(2)主要包括設(shè)置在電池組內(nèi)的存儲(chǔ)器IC2及單片機(jī)I/O9、I/O10。
專利摘要一種智能型充電器,屬蓄電池用充電器,包括單片機(jī)及與單片機(jī)IC
文檔編號(hào)H02J7/02GK2348519SQ98222308
公開日1999年11月10日 申請(qǐng)日期1998年9月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月4日
發(fā)明者孟憲鋒 申請(qǐng)人:淄川機(jī)電工程研究所