專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電池充電定時(shí)控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電池充電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電池充電定時(shí)控制電路。
背景技術(shù)：
在CN202353267U中，公開(kāi)了一種蓄電池定時(shí)充電斷電器，用于電動(dòng)車(chē)和小家電等用電設(shè)備的蓄電池定時(shí)充電和斷電裝置，使用單片機(jī)構(gòu)成蓄電池定時(shí)充電斷電器，系統(tǒng)構(gòu)成中，單片機(jī)控制器要同時(shí)接通、開(kāi)斷充電器的輸入(聯(lián)結(jié)交流電源)、輸出端(聯(lián)結(jié)被充電的電池)，這在實(shí)際工作中完全沒(méi)有必要；同時(shí)其控制器面板設(shè)置的控制鍵太多，多個(gè)鍵對(duì)充電控制無(wú)任何作用；充電裝置的斷電控制采用電磁繼電器，驅(qū)動(dòng)功率大，觸點(diǎn)負(fù)荷能力弱，若對(duì)象是大功率蓄電池充電裝置，其電磁繼電器的容量與體積龐大。顯然還不能完全滿(mǎn)足使用需求。

實(shí)用新型內(nèi)容發(fā)明目的:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種電池充電定時(shí)控制電路，借助于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電池充電的定時(shí)控制，當(dāng)充電時(shí)間到達(dá)時(shí)即予以切斷電源，以保護(hù)被充電的電池，節(jié)約電能，可以有效地延長(zhǎng)電池的使用壽命，降低能耗。技術(shù)方案:為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種電池充電定時(shí)控制電路，包括依次相連的電源、電子開(kāi)關(guān)、充電器、電池和單片機(jī)控制器；所述的單片機(jī)控制器與電子開(kāi)關(guān)相連；在所述的單片機(jī)控制器上設(shè)有人機(jī)交互控鍵。所述的電子開(kāi)關(guān)由雙向晶閘管構(gòu)成；所述雙向晶閘管的開(kāi)通和關(guān)斷由單片機(jī)控制器發(fā)來(lái)的信號(hào)控制。所述的雙向晶閘管的導(dǎo)通控制為過(guò)零觸發(fā)方式，單片機(jī)控制器控制過(guò)零觸發(fā)控制脈沖發(fā)出的時(shí)刻。所述的人機(jī)交互控鍵包括:時(shí)間增加設(shè)定鍵:每按一下，充電時(shí)間延長(zhǎng)額定時(shí)間；時(shí)間清零鍵:充電時(shí)間設(shè)定錯(cuò)誤的情況下，可以用此鍵清零，重新輸入充電時(shí)間；啟動(dòng)鍵:充電時(shí)間設(shè)定完成后，按啟動(dòng)鍵啟動(dòng)充電，電子開(kāi)關(guān)使充電器接通電源，開(kāi)始對(duì)電池充電，充電時(shí)間按設(shè)定時(shí)間值做減法運(yùn)算。有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的電池充電定時(shí)控制電路，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，借助于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電池充電的定時(shí)控制，當(dāng)充電時(shí)間到達(dá)時(shí)即予以切斷電源，以保護(hù)被充電的電池，節(jié)約電能，可以有效地延長(zhǎng)電池的使用壽命，降低能耗。適用于需要實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制的電動(dòng)車(chē)蓄電池、手機(jī)電池的定時(shí)充電控制，也可以應(yīng)用于其它需要定時(shí)控制的領(lǐng)域。

[0013]圖1是電池充電定時(shí)控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是電池充電定時(shí)控制電路圖；圖3是電池充電狀態(tài)檢測(cè)電路圖；圖4是過(guò)零檢測(cè)與電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體附圖對(duì)本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1所示，電池充電定時(shí)控制電路，包括依次相連的電源、電子開(kāi)關(guān)、充電器、電池和單片機(jī)控制器；單片機(jī)控制器與電子開(kāi)關(guān)相連；在單片機(jī)控制器上設(shè)有人機(jī)交互控鍵。電子開(kāi)關(guān)由雙向晶閘管構(gòu)成；雙向晶閘管的開(kāi)通和關(guān)斷由單片機(jī)控制器發(fā)來(lái)的信號(hào)控制。雙向晶閘管的導(dǎo)通控制為過(guò)零觸發(fā)方式，單片機(jī)控制器控制過(guò)零觸發(fā)控制脈沖發(fā)出的時(shí)刻。人機(jī)交互控鍵包括:時(shí)間增加設(shè)定鍵:每按一下，充電時(shí)間延長(zhǎng)額定時(shí)間；時(shí)間清零鍵:充電時(shí)間設(shè)定錯(cuò)誤的情況下，可以用此鍵清零，重新輸入充電時(shí)間；啟動(dòng)鍵:充電時(shí)間設(shè)定完成后，按啟動(dòng)鍵啟動(dòng)充電，電子開(kāi)關(guān)使充電器接通電源，開(kāi)始對(duì)電池充電，充電時(shí)間按設(shè)定時(shí)間值做減法運(yùn)算。該電池充電定時(shí)控制電路，采用單片機(jī)構(gòu)成充電控制器，控制器主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、LCD數(shù)碼顯示器、過(guò)零脈沖形成單元等組成。單片機(jī)應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)充電電路的定時(shí)控制、充電電源的輸入控制、充電時(shí)間的設(shè)定、顯示、電池充電電壓狀態(tài)檢測(cè)。如圖2所示，當(dāng)電池需要充電時(shí)，使用者根據(jù)需要充電的電池使用情況，給控制器設(shè)定充電時(shí)間。如果在充電過(guò)程中，所設(shè)定的充電時(shí)間內(nèi)電池兩端電壓已經(jīng)達(dá)到設(shè)定電壓，并持續(xù)一段時(shí)間(浮充)，如10 15分種,表明電池充電已經(jīng)完成,單片機(jī)控制器輸出信號(hào)給電子開(kāi)關(guān)過(guò)零驅(qū)動(dòng)電路，去除驅(qū)動(dòng)電路輸出到雙向晶閘管的觸發(fā)脈沖，電子開(kāi)關(guān)關(guān)斷，充電器電源開(kāi)斷，充電完成。若在充電過(guò)程中，所設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，電池兩端電壓沒(méi)有達(dá)到設(shè)定電壓，單片機(jī)控制器內(nèi)部的定時(shí)控制時(shí)間已經(jīng)到達(dá)，控制器同樣輸出信號(hào)給電子開(kāi)關(guān)過(guò)零驅(qū)動(dòng)電路，使電子開(kāi)關(guān)關(guān)斷，充電器電源開(kāi)斷，充電結(jié)束。單片機(jī)控制器的時(shí)間控制，采用單片機(jī)晶振分頻后的高頻脈沖進(jìn)行定時(shí)計(jì)數(shù)，由定時(shí)器TO產(chǎn)生秒信號(hào)，由定時(shí)器Tl實(shí)現(xiàn)充電定時(shí)控制，進(jìn)行減秒計(jì)時(shí)，實(shí)時(shí)時(shí)間剩余通過(guò)LCD顯示器顯示，剩余充電時(shí)間減至零時(shí)發(fā)出中斷申請(qǐng)，給電子開(kāi)關(guān)發(fā)出斷電控制信號(hào)，充電器斷電，充電結(jié)束，給出指示信息。如果在單片機(jī)控制器設(shè)定的時(shí)間范圍內(nèi)，電池電壓達(dá)到規(guī)定值，并持續(xù)一定時(shí)間，系統(tǒng)認(rèn)為電池已經(jīng)充電完成，向電子開(kāi)關(guān)發(fā)出斷電信號(hào)，充電器斷電，充電結(jié)束，給出指示信息。定時(shí)器停止，保持當(dāng)前時(shí)間信息，給用戶(hù)知悉。電池充電狀態(tài)檢測(cè)電路，如圖3所示，電池充電狀態(tài)由電阻檢測(cè)電池端電壓后，送至311比較器(U1)，與&、R4所構(gòu)成的基準(zhǔn)分壓信號(hào)進(jìn)行比較。若檢測(cè)電壓低于基準(zhǔn)電壓，311比較器(U1)輸出低電平，晶體管關(guān)斷，光電藕合器原邊無(wú)電流通過(guò)，其輸出端為高電平。若檢測(cè)電壓高于基準(zhǔn)電壓，311比較器(U1)輸出高電平，晶體管導(dǎo)通，給光電藕合器以激勵(lì)，其輸出端為低電平。由此確定電池端口電壓狀態(tài)。311比較器(U1)及其檢測(cè)電路由R1及Dw提供穩(wěn)定電源，電源電壓設(shè)置為5V。光電藕合器輸出端和單片機(jī)控制器共用5V電源，兩電源之間隔離不共地。電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路如圖4所示，交流電源經(jīng)過(guò)橋式整流電路變換成為單向脈動(dòng)電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)R9、DW1變成單向梯形波電壓信號(hào)(信號(hào)電壓幅值控制在311比較器(U2)電源電壓\附近)，該信號(hào)與R1(l、R11分壓形成的基準(zhǔn)電壓比較，獲得交流電壓過(guò)零脈沖，即311比較器(U2)輸出的信號(hào)(經(jīng)T1倒相)為交流電源電壓過(guò)零信號(hào)。若T3導(dǎo)通，T1輸出驅(qū)動(dòng)T2使脈沖變壓器原邊激勵(lì)，變壓器付邊便輸出驅(qū)動(dòng)電子開(kāi)關(guān)的脈沖信號(hào)，電子開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，后續(xù)電路得電。若T3關(guān)斷，脈沖變壓器原邊無(wú)法獲得激勵(lì)，電子開(kāi)關(guān)無(wú)法導(dǎo)通。T3由單片機(jī)控制輸出的信號(hào)控制，該檢測(cè)電路電源與單片機(jī)控制器共用。該電池充電定時(shí)控制電路，可以和現(xiàn)存的充電器構(gòu)成整體，成為產(chǎn)品，也可以和現(xiàn)存的插座構(gòu)成整體,成為產(chǎn)品。若和現(xiàn)存的插座構(gòu)成整體,該發(fā)明將蛻變成僅由時(shí)間控制的控制器，電池充電狀態(tài)檢測(cè)部分將失去作用，但不影響本系統(tǒng)的工作?？刂破骺刂撇遄敵龉╇姷臅r(shí)間，讓后續(xù)充電、用電設(shè)施在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)獲得電能。針對(duì)不同充電對(duì)象，可以根據(jù)對(duì)象功率大小計(jì)算出電路中作為電子開(kāi)關(guān)的雙向晶閘管的參數(shù)，雙向晶閘管的額定電流以負(fù)載額定電流的1.5 2確定。該電池充電定時(shí)控制電路，采用雙向晶閘管實(shí)現(xiàn)輸入電源的通斷控制。當(dāng)設(shè)定的充電時(shí)間到或者控制電路檢測(cè)到電池電壓到達(dá)規(guī)定值并延續(xù)設(shè)定時(shí)間時(shí)，控制器即送出關(guān)斷雙向晶閘管控制信號(hào)，電子開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，充電器斷電，完成充電過(guò)程，保護(hù)被充電電池，同時(shí)節(jié)約電能。該電池充電定時(shí)控制電路，檢測(cè)電池端口電壓，用于電池充電完成的狀態(tài)檢測(cè)。采用電阻取樣測(cè)量電池端口電壓，將該檢測(cè)電壓與基準(zhǔn)進(jìn)行比較，確定電池充電完成的狀態(tài)，單片機(jī)到檢測(cè)該狀態(tài)后，延時(shí)一段時(shí)間確定電池充電完成，再發(fā)出控制電子開(kāi)關(guān)斷開(kāi)信號(hào)，完成電池充電過(guò)程。該電池充電定時(shí)控制電路，設(shè)定充電時(shí)間結(jié)束及電池充電完成狀態(tài)同時(shí)作為控制電池充電完成的確定因素。當(dāng)電池投入使用的前期，充電器能很好地實(shí)現(xiàn)電池充電的控制，并在充電完成之前進(jìn)入小電流浮充狀態(tài)，電池充電完成狀態(tài)檢測(cè)可以用于控制電池充電器的關(guān)斷，避免電池長(zhǎng)時(shí)間處于充電狀態(tài)。到電池使用的后期，由于電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化、電解液的損失，電池充電似乎無(wú)法充滿(mǎn)，致使充電器一直處于充電狀態(tài)，最終導(dǎo)致電池沖爆(外鼓)，電池永久失效，同時(shí)還伴隨著大量的電能損失。因此，采用設(shè)定充電時(shí)間結(jié)束和電池充電完成狀態(tài)兩個(gè)信號(hào)同時(shí)作為充電器充電完成的決定因素，是保護(hù)電池，延長(zhǎng)電池使用壽命的有效手段。該電池充電定時(shí)控制電路，根據(jù)電池使用情況，自行確定充電時(shí)間。使用者可以根據(jù)自己使用的情況，自行確定電池充電時(shí)間，時(shí)間設(shè)定范圍從I小時(shí)到8個(gè)小時(shí)不等。設(shè)定鍵中，每按一次設(shè)定時(shí)間增加I小時(shí)(或其他額定時(shí)間)，時(shí)間設(shè)定完成后，即可啟動(dòng)充電，充電時(shí)間逐步遞減，當(dāng)充電時(shí)間到，顯示的時(shí)間減到零時(shí)，控制器給出控制信號(hào)，使電子開(kāi)關(guān)開(kāi)斷，充電完成。該電池充電定時(shí)控制電路，用LCD顯示電池充電剩余時(shí)間。根據(jù)自行設(shè)定的充電時(shí)間，啟動(dòng)充電后，LCD顯示器顯示充電剩余時(shí)間，使用者根據(jù)情況，可以判定電池電量可否滿(mǎn)足自身要求，決定是否繼續(xù)充電。該電池充電定時(shí)控制電路，如圖3所示，電池電壓狀態(tài)通過(guò)檢測(cè)比較電路給出指示，并送給控制器。采樣電阻將電池兩端電壓取樣，與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，輸出當(dāng)前電池電壓狀態(tài)。當(dāng)電池電壓到達(dá)設(shè)定數(shù)值，并持續(xù)一段時(shí)間后，控制器確認(rèn)電池充電已經(jīng)完成，與定時(shí)信號(hào)一道決定充電電路是否繼續(xù)工作。該電池充電定時(shí)控制電路，借助于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)充電器的定時(shí)充電控制，輔以電池充電的充滿(mǎn)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)電池充電完成后的斷電控制，可以有效地保護(hù)被充電的電池，防止電池過(guò)充損壞，同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。在交流電源和充電器之間，插入了一個(gè)電子開(kāi)關(guān)，該電子開(kāi)關(guān)由雙向晶閘管構(gòu)成，該雙向晶閘管的開(kāi)通和關(guān)斷由單片機(jī)發(fā)來(lái)的信號(hào)控制。雙向晶閘管的導(dǎo)通控制為過(guò)零觸發(fā)方式，單片機(jī)控制過(guò)零觸發(fā)控制脈沖發(fā)出的時(shí)刻。電池需要充電時(shí)，根據(jù)電池的使用情況，給單片機(jī)控制器設(shè)定充電時(shí)間，并啟動(dòng)充電。在此充電過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)兩種狀況。狀況一:若在充電過(guò)程中，所設(shè)定的時(shí)間內(nèi)電池的兩端電壓已經(jīng)達(dá)到設(shè)定電壓，并持續(xù)10 15分鐘，單片機(jī)控制器輸出信號(hào)給電子開(kāi)關(guān)過(guò)零驅(qū)動(dòng)電路，使驅(qū)動(dòng)電路輸出到雙向晶閘管的觸發(fā)脈沖為零，電子開(kāi)關(guān)關(guān)斷，充電器電源開(kāi)斷，充電完成。在這種情況中，控制電路的控制實(shí)現(xiàn)，依賴(lài)于電池電壓狀態(tài)的檢測(cè)。將電池端口的電壓引出送到控制器中，控制器中的比較電路將其與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)電池電壓到達(dá)設(shè)定值時(shí)，給單片機(jī)控制器送出電池電壓狀態(tài)信號(hào)，表明電池充電接近完成，單片機(jī)控制器監(jiān)視該狀態(tài)，當(dāng)該狀態(tài)延續(xù)時(shí)間超過(guò)10 15分鐘后，即認(rèn)為電池已經(jīng)充滿(mǎn)電，充電完成，開(kāi)關(guān)可以斷開(kāi)。狀況二:若在充電過(guò)程中，所設(shè)定的時(shí)間內(nèi)電池的兩端電壓沒(méi)有達(dá)到設(shè)定電壓，單片機(jī)控制器內(nèi)部的定時(shí)控制時(shí)間到達(dá)，控制器同樣輸出信號(hào)給電子開(kāi)關(guān)過(guò)零驅(qū)動(dòng)電路，使電子開(kāi)關(guān)關(guān)斷，充電器電源開(kāi)斷，充電完成。這種情況的出現(xiàn)，大多是電池后期，電池功能已經(jīng)衰退，在日常使用過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)一直充電而充不滿(mǎn)的情況，隨著時(shí)間的推移，電池外殼發(fā)熱，電池中的電解液將在電流持續(xù)作用下蒸發(fā)，電能變成熱能消耗，并加速電池的損壞。而因?yàn)橛辛硕〞r(shí)充電控制，可以有效地避免這種情況，延緩電池的使用壽命。該電池充電定時(shí)控制電路，可以和現(xiàn)存的充電器構(gòu)成整體，成為產(chǎn)品，也可以和現(xiàn)存的插座構(gòu)成整體,成為產(chǎn)品。若和現(xiàn)存的插座構(gòu)成整體,該實(shí)用新型將蛻變成僅由時(shí)間控制的控制器，控制插座輸出供電的時(shí)間，讓后續(xù)充電、用電設(shè)施在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)獲得電能。針對(duì)不同充電對(duì)象，可以根據(jù)對(duì)象功率大小計(jì)算出電路中電子開(kāi)關(guān)的雙向晶閘管的參數(shù)，本發(fā)明提供了雙向晶閘管的選擇方法。提出一種借助于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)充電器的定時(shí)充電控制，輔助以電池充電的電壓檢測(cè)，確定電池是否充滿(mǎn)電，可以實(shí)現(xiàn)電池充電完成后的斷電控制，以保護(hù)被充電的電池，防止電池過(guò)充損壞，同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
權(quán)利要求1.一種電池充電定時(shí)控制電路，其特征在于:包括依次相連的電源、電子開(kāi)關(guān)、充電器、電池和單片機(jī)控制器；所述的單片機(jī)控制器與電子開(kāi)關(guān)相連；在所述的單片機(jī)控制器上設(shè)有人機(jī)交互控鍵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電定時(shí)控制電路，其特征在于:所述的電子開(kāi)關(guān)由雙向晶閘管構(gòu)成；所述雙向晶閘管的開(kāi)通和關(guān)斷由單片機(jī)控制器發(fā)來(lái)的信號(hào)控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池充電定時(shí)控制電路，其特征在于:所述的雙向晶閘管的導(dǎo)通控制為過(guò)零觸發(fā)方式，單片機(jī)控制器控制過(guò)零觸發(fā)控制脈沖發(fā)出的時(shí)刻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電定時(shí)控制電路，其特征在于:所述的人機(jī)交互控鍵包括: 時(shí)間增加設(shè)定鍵:每按一下，充電時(shí)間延長(zhǎng)額定時(shí)間； 時(shí)間清零鍵:充電時(shí)間設(shè)定錯(cuò)誤的情況下，可以用此鍵清零，重新輸入充電時(shí)間； 啟動(dòng)鍵:充電時(shí)間設(shè)定完成后，按啟動(dòng)鍵啟動(dòng)充電，電子開(kāi)關(guān)使充電器接通電源，開(kāi)始對(duì)電池充電，充電時(shí)間按設(shè)定時(shí)間值做減法運(yùn)算。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電池充電定時(shí)控制電路，包括依次相連的電源、電子開(kāi)關(guān)、充電器、電池和單片機(jī)控制器；所述的單片機(jī)控制器與電子開(kāi)關(guān)相連；在所述的單片機(jī)控制器上設(shè)有人機(jī)交互控鍵。該電池充電定時(shí)控制電路，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，借助于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電池充電的定時(shí)控制，當(dāng)充電時(shí)間到達(dá)或電池充滿(mǎn)電時(shí)即予以切斷電源，以保護(hù)被充電的電池，節(jié)約電能，可以有效地延長(zhǎng)電池的使用壽命，降低能耗。適用于需要實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制的電動(dòng)車(chē)蓄電池、手機(jī)電池的定時(shí)充電控制，也可以應(yīng)用于其它需要定時(shí)控制的領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H02J7/00GK203071626SQ20132007526
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月18日
發(fā)明者陳榮, 陳益飛, 卞金洪, 孫干超, 周鋒 申請(qǐng)人:鹽城工學(xué)院