專利名稱：可提高蓄電池使用壽命的充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
可提高蓄電池使用壽命的充電器
一、 技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種蓄電池充電器，具體的說(shuō)是一種可提高蓄電池使用壽 命的充電器。
二、 背景技術(shù)
電動(dòng)車特別是電動(dòng)自行車是目前社會(huì)生活中大量使用的一種主要代步工 具，現(xiàn)有的電動(dòng)車一般釆用鉛酸蓄電池，其基本可以滿足使用要求且價(jià)格低廉， 但是使用壽命較短，隨著使用時(shí)間的增加，蓄電池內(nèi)部極板易硫化，使內(nèi)阻增大， 電池容量下降。
鉛酸蓄電池一般釆用恒流，恒壓，浮充三段充電方式來(lái)保證電池充電的容量。 剛剛使用的新電池完全能夠滿足并符合如圖4的充電曲線和要求，圖中可見(jiàn)，在
恒壓和浮充這兩個(gè)階段間存在一個(gè)450-500mA的浮充電流轉(zhuǎn)換點(diǎn)。但隨著電池使 用時(shí)間的增加，內(nèi)阻不斷增大，電池本身的漏電流(即自放電)增大，最高可從 新電池開始使用時(shí)的50mA逐步增大到600mA。此時(shí)，圖4電流曲線上的450-500mA 這個(gè)浮充電流轉(zhuǎn)換點(diǎn)就不存在，由于轉(zhuǎn)換點(diǎn)不存在，充電電壓就不能轉(zhuǎn)換為浮充 電壓。電池就始終處于高壓充電狀態(tài)，這樣電池由于溫度升高，失水最后蓄電池 損壞。
三、 實(shí)用新型目的
本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題而提供一種可提高蓄電池使用 壽命的充電器。
本實(shí)用新型所述的一種可提高蓄電池使用壽命的充電器，其包括外殼和外殼 內(nèi)的充電器電路，所述充電器電路包括依次連接的整流部件、控制部件、功率部 件、取樣控制部件；其中取樣控制部件由翻轉(zhuǎn)電流控制，其包括一個(gè)運(yùn)算放大器 和四個(gè)電壓取樣電阻，所述四個(gè)電壓取樣電阻分壓得到翻轉(zhuǎn)電流參考電壓點(diǎn)，并 送給運(yùn)算放大器的反相輸入端，運(yùn)算放大器同相輸入端為電流取樣端，運(yùn)算放大 器的輸出端與控制部件連接用于控制翻轉(zhuǎn)電流點(diǎn)，其特征是與四個(gè)電壓取樣電
阻并聯(lián)一個(gè)撥段開關(guān)和一個(gè)電阻,該撥段開關(guān)和電阻串聯(lián)。 充電器的工作原理
如圖l一2所示，市電經(jīng)雙向干擾濾波器和市電橋式整流濾波后變?yōu)?10V 左右平滑直流電，為整個(gè)充電器提供能量。310V直流電經(jīng)啟動(dòng)電阻R3為 IC1-UC3842供電，IC1開始工作后，6腳輸出脈沖驅(qū)動(dòng)Q1， Ql斷續(xù)導(dǎo)通使高頻 變壓器Tl初級(jí)繞組Nl將310V直流化為變化的磁場(chǎng)能，經(jīng)電磁耦合器給次級(jí)繞 組，其中D5、CC、C8組成高壓側(cè)輔助電源，很快取代啟動(dòng)電路為IC1供電；Q4、 C14組成充電主電源，為電池充電。
IC1具有完善的保護(hù)功能，它的供電端7腳達(dá)到16V才啟動(dòng)工作，低于10V 就因欠壓自動(dòng)關(guān)斷輸出。由于內(nèi)部有34V穩(wěn)壓器，所以供電高于34V也可以保證 內(nèi)部電路在34V下穩(wěn)定工作。IC1內(nèi)部含有振蕩器(OSC)、誤差放大器、脈寬 調(diào)制(PWM) 、 5V參考電壓產(chǎn)生等脈寬調(diào)制(PWM)專用芯片必備的內(nèi)電路，輸 出為圖騰柱式電路，輸出電流可達(dá)1A，可直接驅(qū)動(dòng)垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的功率場(chǎng)效應(yīng) 管(VDMOS)。芯片進(jìn)行逐個(gè)脈沖的電流限制，也叫逐周(期)限制。
輸出穩(wěn)壓環(huán)路的負(fù)反饋通路，主要由電壓取樣電阻(R17、 R83、 R19、 R18)， 反饋電壓放大器LM-324、基準(zhǔn)電源Q5、光電耦合器PC817等組成。穩(wěn)壓過(guò)程 輸出電壓由于某原因上升t時(shí)，電壓取樣電位OUT+升高t ，—經(jīng)LM324輸出升 髙t ，一經(jīng)D17流經(jīng)光電耦合器發(fā)光二極管電流增加t ，—光強(qiáng)增加t ，—光電 耦合器光電三極管加劇導(dǎo)通，一內(nèi)阻減小4 ，一使PC817的1腳電位降低I ，通 過(guò)UC3842內(nèi)部電路作用，減小6腳輸出的PWM的占空比"一Ql導(dǎo)通占空比減 小I ，一轉(zhuǎn)換能量減小I ，一輸出電壓OUT+降低I 。反之，輸出電壓下降時(shí)I , —流經(jīng)光電耦合器發(fā)光二極管電流減小I ，—光強(qiáng)隨之減小i ,—耦合器光電三 極管導(dǎo)通變差，一內(nèi)阻增加t ，一使IC1的1腳電位升高t ，通過(guò)IC1內(nèi)部作用， 增大6腳輸出的PWM占空比t ， 一Ql導(dǎo)通占空比增大t,—轉(zhuǎn)換能量增大t， —使輸出電壓OUT+升高t ,起到自動(dòng)穩(wěn)定輸出電壓的作用。
輸出限流環(huán)路的負(fù)反饋通路，主要由充電電流取樣電阻R47、R92、R48、R49 , 放大器LM324、基準(zhǔn)電源、光電耦合器PC817等組成。穩(wěn)流和限流過(guò)程。充電
電流由于某原因上升t時(shí)，電流取樣電位OUT-降低I ，—經(jīng)LM324輸出升高t , —經(jīng)D15流經(jīng)光電耦合器發(fā)光二極管電流增加t ，—光強(qiáng)增加t ，一光電耦合器 光電三極管加劇導(dǎo)通，一內(nèi)阻減小4 ,—使PC817的1腳電位降低I ，一通過(guò) UC3842內(nèi)部電路作用，減小6腳輸出的PWM占空比I ， 一Ql導(dǎo)通占空比減小4 , —轉(zhuǎn)換能量減小K —輸出電壓OUT-降低K —充電電流隨之減小l。充電電 流由于某原因下降時(shí)，過(guò)程相反，不在贅述。
電池放電后進(jìn)行充電，開始充電電流會(huì)很大，必須進(jìn)行限流，限流實(shí)質(zhì)是降 低充電電壓。隨著充電時(shí)間增長(zhǎng)，充電電流會(huì)逐步減小，充電電壓逐步升高，如 不控制，這個(gè)電壓會(huì)漸漸高于析氣電壓，電池會(huì)失水。因此，在適當(dāng)時(shí)機(jī)，使充 電器進(jìn)入恒壓涓流充電狀態(tài)。恒壓涓流充電狀態(tài)實(shí)質(zhì)是使充電電壓固定在低于析 氣電壓某值。轉(zhuǎn)換時(shí)機(jī)又充電電流確定，對(duì)普通電動(dòng)自行車12Ah密封鉛酸電池 一般選20(T400mA，恒壓涓流充電狀態(tài)恒壓選42. 5V(3串電池組)。轉(zhuǎn)換電流選 得小有利于電池壽命，確定是充滿電需要時(shí)間增長(zhǎng)；反之，充滿電需要時(shí)間短了， 但對(duì)電池壽命不利。恒壓涓流充電狀態(tài)恒壓值的選擇，要兼顧溫度，選高了冬天 可以充足電，缺點(diǎn)是夏天會(huì)熱失控，將電池充鼓包；選低了冬天可能充不足電。
充電狀態(tài)轉(zhuǎn)換電路主要由電流取樣電路(R37、 R91、 R38、 R39)、轉(zhuǎn)換電 流鑒別(電壓)比較器LM324等。這部電路看著復(fù)雜，其實(shí)就是兩個(gè)狀態(tài) 一個(gè) 是將電壓負(fù)反饋下取樣電阻減小，使輸出電壓升高； 一個(gè)是不干預(yù)電壓負(fù)反饋上 下取樣電阻比例，使輸出電壓降低并恒壓。工作過(guò)程充電電流取樣(電位)， 經(jīng)濾波后送電壓比較器LM324輸入端，當(dāng)充電電流大于300raA時(shí)輸出低電位，綠 發(fā)光管熄滅。輸出的低電位送反相器反相輸入端一使輸出為高電平一一方面點(diǎn)亮 紅(充電)發(fā)光管一同時(shí)使D16導(dǎo)通。D16的導(dǎo)通使R18和R19并聯(lián)起作用，結(jié) 果下取樣電阻減小，改變了電壓負(fù)反饋上下取樣的比例一0UT+升高，充電器處于 高壓大電流限流狀態(tài)。當(dāng)充電電流小于300mA時(shí)，翻轉(zhuǎn)輸出高電位一點(diǎn)亮綠(涓 流)發(fā)光管。輸出的髙電位經(jīng)LM324反相，輸出為低電平一紅(充電)發(fā)光管熄 滅，同時(shí)使D16截止。D16的截止，使R3開路不再影響電壓負(fù)反饋上下取樣電 阻一OUT+降低，充電器處于較低的恒壓充電狀態(tài)。需要說(shuō)明的是，集成塊LM324,
它既可以雙電源供電也可以單電源供電,本充電器是的單電源供電，電壓比較器。 3)調(diào)試
a. 恒壓涓流充電狀態(tài)恒壓值的調(diào)試。令充電器空載，用數(shù)字電壓表監(jiān)測(cè)VB 點(diǎn)和地之間電壓。假設(shè)電池析氣電壓選42.5V，加上D8壓降VB應(yīng)為43.5V。改 變R17可以改變這個(gè)電壓，增大R17阻值，OUT+升高；減小R17阻值，0UT+降低。
b. 充電狀態(tài)電流轉(zhuǎn)換點(diǎn)的調(diào)試。測(cè)LM324-9腳電壓。由大到小調(diào)整電阻，當(dāng) 電流表指示值升高到轉(zhuǎn)換動(dòng)作值300mA時(shí)，LM324-8腳應(yīng)該輸出高電位(接近 17V);增大電阻阻值，當(dāng)充電電流小于300mA時(shí)，LM324-8腳應(yīng)該輸出低電位
(即0V)。改變R39可以改變?cè)撧D(zhuǎn)換動(dòng)作值。實(shí)際操作比較麻煩， 一般維修可 不做該項(xiàng)調(diào)整。
本實(shí)用新型在取樣控制部件中增加了一個(gè)撥段開關(guān)和一個(gè)電阻，該撥段開關(guān) 和電阻串聯(lián)后再與四個(gè)電壓取樣電阻并聯(lián)。
當(dāng)撥段開關(guān)閉合時(shí)，基準(zhǔn)點(diǎn)電位不變，恒壓段向浮充段轉(zhuǎn)化時(shí)的電流仍然是 標(biāo)準(zhǔn)充電器規(guī)定的450-500mA;此時(shí)其應(yīng)用于新電池的使用中。當(dāng)電池使用一段 時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)無(wú)論充電時(shí)間延長(zhǎng)多久電池總充不滿時(shí)，將撥段開關(guān)斷開，斷開電 阻Rso,會(huì)使得基準(zhǔn)點(diǎn)電位上升，通過(guò)運(yùn)算放大器使恒壓和浮充這兩個(gè)階段間的浮 充電流轉(zhuǎn)換點(diǎn)上升，使其從標(biāo)準(zhǔn)的450-500mA增大并超過(guò)漏電流最髙可能的 600mA而至750-800raA，如此可以使長(zhǎng)期使用后的蓄電池仍可以完成恒壓段向浮 充段的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)正常的充電。
本實(shí)用新型采用提高浮充轉(zhuǎn)換電流值來(lái)延長(zhǎng)舊電動(dòng)自行車電池的壽命，其在 產(chǎn)品設(shè)計(jì)上設(shè)置撥段開關(guān)，可以人為的調(diào)整，提高浮充轉(zhuǎn)換電流，電路結(jié)構(gòu)的改 造簡(jiǎn)單，改造成本幾乎可以忽略。其使電池不會(huì)長(zhǎng)期在高壓狀態(tài)下充電，保證了 其正常使用，延長(zhǎng)了壽命。其充電電壓一電流曲線如圖5所示。


圖l是本實(shí)用新型原理圖2是改進(jìn)前的充電器電路圖3是本實(shí)用新型的電路圖；圖4是改進(jìn)前充電器的充電電壓一電流曲線圖； 圖5是本實(shí)用新型充電器的充電電壓一電流曲線圖。 五具體實(shí)施方式
如圖1和圖3所示，本實(shí)用新型所述一種可提高蓄電池使用壽命的充電器， 其包括外殼和外殼內(nèi)的充電器電路，其中充電器電路包括翻轉(zhuǎn)整流部件、控制部 件、功率部件、取樣控制部件；所述取樣控制部件由翻轉(zhuǎn)電流控制，取樣控制部
件包括一個(gè)運(yùn)算放大器和四個(gè)電壓取樣電阻R91、 R37、 R38、 R39，所述四個(gè)電 壓取樣電阻分壓后得到翻轉(zhuǎn)電流參考電壓點(diǎn)，并送給運(yùn)算放大器LM324-9腳反相 輸入端；運(yùn)算放大器LM324-10腳同相輸入端為電流取樣端；運(yùn)算放大器LM324-8 腳為運(yùn)放輸出與控制部件連接用于控制翻轉(zhuǎn)電流點(diǎn)；改進(jìn)之處是與四個(gè)電壓取樣 電阻并聯(lián)一個(gè)撥段開關(guān)KK和一個(gè)電阻R5。,該撥段開關(guān)K和電阻RM串聯(lián)。
當(dāng)撥段開關(guān)KK閉合時(shí)，基準(zhǔn)點(diǎn)電位不變，恒壓段向浮充段轉(zhuǎn)化時(shí)的電流仍 然是450-500mA;當(dāng)電池使用一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)無(wú)論充電時(shí)間延長(zhǎng)多久電池總充 不滿時(shí)，將撥段開關(guān)KK斷開，會(huì)使得基準(zhǔn)點(diǎn)電位上升，通過(guò)運(yùn)算放大器使恒壓 和浮充這兩個(gè)階段間的浮充電流轉(zhuǎn)換點(diǎn)上升，使其增大并超過(guò)漏電流最高可能的 600mA而至750-800raA，如此可以使長(zhǎng)期使用后的蓄電池仍可以完成恒壓段向浮 充段的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)正常的充電。
權(quán)利要求1、一種可提高蓄電池使用壽命的充電器，其包括外殼和外殼內(nèi)的充電器電路，所述充電器電路包括依次連接的整流部件、控制部件、功率部件、取樣控制部件；其中取樣控制部件由翻轉(zhuǎn)電流控制，其包括一個(gè)運(yùn)算放大器和四個(gè)電壓取樣電阻(R91、R37、R38、R39)，所述四個(gè)電壓取樣電阻分壓得到翻轉(zhuǎn)電流參考電壓點(diǎn)，并送給運(yùn)算放大器的反相輸入端(LM324-9)，運(yùn)算放大器同相輸入端(LM324-10)為電流取樣端，運(yùn)算放大器的輸出端(LM324-8)與控制部件連接用于控制翻轉(zhuǎn)電流點(diǎn)，其特征是與四個(gè)電壓取樣電阻并聯(lián)一個(gè)撥段開關(guān)(KK)和一個(gè)電阻(R50)，該撥段開關(guān)(KK)和電阻(R50)串聯(lián)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種可提高蓄電池使用壽命的充電器，其內(nèi)部的電路包括依次連接的整流部件、控制部件、功率部件、取樣控制部件；其中取樣控制部件包括一個(gè)運(yùn)放和四個(gè)電壓取樣電阻，四個(gè)電壓取樣電阻分壓得到翻轉(zhuǎn)電流參考電壓點(diǎn)，并送給運(yùn)放反相輸入端，運(yùn)放同相輸入端為電流取樣端，輸出端與控制部件連接用于控制翻轉(zhuǎn)電流點(diǎn)，四個(gè)電壓取樣電阻并聯(lián)一個(gè)撥段開關(guān)和一個(gè)電阻，該撥段開關(guān)和電阻串聯(lián)。本實(shí)用新型采用提高浮充轉(zhuǎn)換電流值來(lái)延長(zhǎng)舊電動(dòng)自行車電池的壽命，其在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上設(shè)置撥段開關(guān)，可以人為的調(diào)整，提高浮充轉(zhuǎn)換電流，電路結(jié)構(gòu)的改造簡(jiǎn)單，改造成本幾乎可以忽略。其使電池不會(huì)長(zhǎng)期在高壓狀態(tài)下充電，保證了其正常使用，延長(zhǎng)了壽命。
文檔編號(hào)H02J7/10GK201063453SQ20072003675
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月26日
發(fā)明者王德勝 申請(qǐng)人:南京方馳電源設(shè)備有限公司