專利名稱：高性能鉛酸免維護(hù)蓄電池快速充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型高性能鉛酸免維護(hù)蓄電池快速充電器是一種用于中小型鉛酸免維護(hù)蓄電池的專用快速充電設(shè)備，屬于電子技術(shù)及應(yīng)用電化學(xué)領(lǐng)域。
目前各類充電器名目繁多，但都是針對性較強(qiáng)，主要用于鎳鎘電池、鋰電池或是普通鉛酸蓄電池；而針對目前最新發(fā)展或正在開發(fā)研制的新型高性能和超高性能的鉛酸免維護(hù)蓄電池用的快速充電設(shè)備尚屬空缺。普通鉛酸蓄電池與新型鉛酸免維護(hù)蓄電池在性能和電池結(jié)構(gòu)上有著本質(zhì)的差別，在充電方式上亦有著較大差別，因而用普通鉛酸蓄電池用的充電器不能直接用于鉛酸免維護(hù)蓄電池，否則將會(huì)引起鉛酸免維護(hù)蓄電池的損壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起蓄電池的爆炸或爆裂。在充電方式上常規(guī)的充電器采用1/10C的電流充電，一般需要12--14小時(shí)才能將蓄電池充足，用這種充電器充電比較費(fèi)時(shí)，在某些應(yīng)急場合比較難以適應(yīng)。
本實(shí)用新型的目的是提供一種根據(jù)“三階段”充電原理而設(shè)計(jì)的電路比較簡單、合理，對鉛酸免維護(hù)蓄電池尤其是高性能鉛酸免維護(hù)蓄電池能起到快速高效并具有保護(hù)作用的快速充電器。這種充電設(shè)備在充電時(shí)根據(jù)“三階段原理”能自動(dòng)檢測蓄電池的充電狀況、極化大小，自動(dòng)切換進(jìn)入不同的充電狀態(tài)，以達(dá)到充電在不同的階段以最大的充電能力和最快的方式進(jìn)行，當(dāng)蓄電池充足后及時(shí)切換充電方式自動(dòng)進(jìn)入保護(hù)浮充充電狀態(tài)。
圖一是本實(shí)用新型高性能鉛酸免維護(hù)蓄電池快速充電器工作原理圖，它由電流/電壓輸出控制電路1、電壓/電流信號檢測電路2、充電狀態(tài)切換控制電路3和充電狀態(tài)指示電路4等部分組成。各組成部分以“三階段”充電原理而工作；在蓄電池初始充電時(shí)以恒流大電流方式進(jìn)行初充電階段，在此階段電流選擇在蓄電池能夠接受的最大電流下進(jìn)行，并能保證充電達(dá)到總?cè)萘康?5--95％，同時(shí)檢測電壓，當(dāng)極化和端電壓達(dá)到預(yù)定數(shù)值時(shí)充電轉(zhuǎn)入恒壓補(bǔ)充充電階段，在此階段檢測充電電流，當(dāng)充電電流逐漸減小到最大充電電流的1/10時(shí)，基本可認(rèn)為電池已充足進(jìn)而充電轉(zhuǎn)入浮充電階段，在此階段限制充電電壓在一個(gè)較小的電壓上，以防止電流過充電和補(bǔ)償由于電池自放電所造成的容量損失。
圖二是本實(shí)用新型高性能鉛酸免維護(hù)蓄電池快速充電器電路原理圖，圖二中IC1是三端可調(diào)穩(wěn)壓集成電路與大功率三極管N1和中功率三極管N3及電阻R2、R11、R12組成電流/電壓輸出控制電路；電阻R3、R4和電位器W1組成大電流輸出取樣控制電路，以控制IC1在恒流充電階段的電流大??；IC4A是電壓比較器與基準(zhǔn)電壓電路Z1和R9再與電阻R7、R8和電位器W3組成充電電池端電壓和極化大小的檢測電路，當(dāng)檢測電壓達(dá)到預(yù)定的設(shè)定值時(shí)(由W3調(diào)整)，IC4A輸出高電平，控制三極管N4導(dǎo)通，從而使繼電器J3、J4動(dòng)作吸合，使IC1從恒流輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)化為恒壓輸出狀態(tài)，其輸出電壓大小由取樣電阻R18、R17和電位器P1調(diào)整決定；充電進(jìn)入第二階段，此時(shí)檢測電流的變化，由電阻R22進(jìn)行電流取樣，再由運(yùn)算放大器IC3A和電阻R20、R21、R23組成比例放大以提高靈敏度和精度，再由電壓比較器IC4B和基準(zhǔn)電壓信號(由Z2、R24、P2組成)進(jìn)行比較，當(dāng)充電電流下降到1/10Iman時(shí)，電壓比較器IC4B輸出高電平，將三極管N2導(dǎo)通，使繼電器J1、J2動(dòng)作吸合，從而使IC1的恒壓輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)入另一個(gè)恒壓輸出狀態(tài)，此時(shí)的充電電壓大小到由取樣電阻R5、R6和電位器W2調(diào)整決定，充電進(jìn)入第三階段浮充充電階段，此時(shí)電池已充足，充電/充足指示燈L2、L3由繼電器J2的一組觸點(diǎn)切換成充足指示燈亮。S1和S2是一組啟動(dòng)按鈕，按動(dòng)此按鈕以保證充電以第一階段大電流恒流充電開始以第三階段浮充充電結(jié)束。二極管D3、D4、D7是保護(hù)用的。電阻R19和電容C4、電阻R7、W3和電容C3組成延時(shí)電路。電阻R10、R13是電壓比較器輸出端的電壓上拉電阻，又是后級三極管的基極輸入電阻。
一種高性能鉛酸免維護(hù)蓄電池快速充電器，由電流/電壓輸出控制電路、電壓/電流信號檢測電路、充電狀態(tài)切換控制電路和充電狀態(tài)指示電路組成，輸出控制電路IC1的1腳通過繼電器J1、J3的觸點(diǎn)與電阻R3、R4電位器W1組成的取樣電阻中的W1的滑動(dòng)端相連組成恒流輸出，IC1的1腳通過繼電器J1、J3的觸點(diǎn)與電阻R17、R18電位器P1組成的取樣電路中的P1的滑動(dòng)端相連組成恒壓輸出電路；IC1的1腳通過J1的觸點(diǎn)與電阻R5、R6電位器W2組成的取樣電路中的W2的滑動(dòng)端相連組成另一組恒壓輸出電路。R22的兩端分別通過電阻R20、R23與IC3A的負(fù)、正輸入端相連，IC3A的負(fù)輸入端與輸出端之間聯(lián)接電阻R21，IC3A的輸出端通過電阻R19與電容C4和電壓比較器IC4B的負(fù)輸入端相連，IC4B的正輸入端與一組基準(zhǔn)電壓源的電位器P2的滑動(dòng)端相連，IC4B的輸出端與R10和D6相連，D6的另一端與三極管的基極相連，組成電流下限檢測觸發(fā)電路。電壓比較器IC4A的正輸入端與電位器W3和電容C3相連，IC4A的負(fù)輸入端與一組基準(zhǔn)電壓源Z1和R9相連，IC4A的輸出端與電阻R13和二極管D5的正極相連，二極管D5的負(fù)極與三極管N4的基極相連，組成電壓上限檢測觸發(fā)電路。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)是對鉛酸免維護(hù)蓄電池能夠進(jìn)行三階段充電，具有快速高效，對于不同的電池其充電參數(shù)可以進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到最佳的適應(yīng)性和快速性，對于被充電的免維護(hù)蓄電池具有保護(hù)作用，不會(huì)由于遺忘造成電池的過充電而損壞電池或引起電池的爆裂或漏液或過度極化而氣脹等現(xiàn)象。由于整個(gè)充電過程由三個(gè)階段組成，對于高性能或超高性能的鉛酸免維護(hù)蓄電池，在第一階段以大電流充電在較短的時(shí)間內(nèi)可充至85--95％，在充電的后期由于蓄電池的接受能力降低極化增大，而轉(zhuǎn)入第二階段充電，補(bǔ)充充電，將電池充足，再進(jìn)入浮充充電以防止電池過充電和補(bǔ)償由于自放電的損失，可使高性能的鉛酸免維護(hù)蓄電池的充電大為加快。
權(quán)利要求1.一種高性能鉛酸免維護(hù)蓄電池快速充電器，由電流/電壓輸出控制電路、電壓/電流信號檢測電路、充電狀態(tài)切換控制電路和充電狀態(tài)指示電路組成，其特征在于輸出控制電路IC1的1腳通過繼電器J1、J3的觸點(diǎn)與電阻R3、R4電位器W1組成的取樣電阻中的W1的滑動(dòng)端相連組成恒流輸出，IC1的1腳通過繼電器J1、J3的觸點(diǎn)與電阻R17、R18電位器P1組成的取樣電路中的P1的滑動(dòng)端相連組成恒壓輸出電路；IC1的1腳通過J1的觸點(diǎn)與電阻R5、R6電位器W2組成的取樣電路中的W2的滑動(dòng)端相連組成另一組恒壓輸出電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能鉛酸免維護(hù)蓄電池快速充電器，其特征在于電阻R22的兩端分別通過電阻R20、R23與IC3A的負(fù)、正輸入端相連，IC3A的負(fù)輸入端與輸出端之間聯(lián)接電阻R21，IC3A的輸出端通過電阻R19與電容C4和電壓比較器IC4B的負(fù)輸入端相連，IC4B的止輸入端與一組基準(zhǔn)電壓源的電位器P2的滑動(dòng)端相連，IC4B的輸出端與R10和D6相連，D6的另一端與三極管的基極相連，組成電流下限檢測觸發(fā)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能鉛酸免維護(hù)蓄電池快速充電器，其特征在于電壓比較器IC4A的正輸入端與電位器W3和電容C3相連，IC4A的負(fù)輸入端與一組基準(zhǔn)電壓源Z1和R9相連，IC4A的輸出端與電阻R13和二極管D5的正極相連，二極管D5的負(fù)極與三極管N4的基極相連，組成電壓上限檢測觸發(fā)電路。
專利摘要本實(shí)用新型高性能鉛酸免維護(hù)蓄電池快速充電器屬于電子技術(shù)及應(yīng)用電化學(xué)領(lǐng)域。它由電流/電壓輸出控制電路1、電壓/電流信號檢測電路2、充電狀態(tài)切換控制電路3和充電狀態(tài)指示電路4等部分根據(jù)“三階段”充電原理組成。,可用于免維護(hù)鉛酸蓄電池、電動(dòng)自行車、小型電動(dòng)汽車和普通鉛酸蓄電池的快速充電。
文檔編號H02J7/10GK2383264SQ98225598
公開日2000年6月14日 申請日期1998年11月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月11日
發(fā)明者劉文涵, 高云芳 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)