专利名称：一种铅酸蓄电池的脉冲恒能充电方法及其充电装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种用于铅酸蓄电池的充电方法和其充电装置，具体 是指脉冲恒能充电方法及其脉冲恒能充电装置。
技术背景由于近年来电动车的兴起，铅酸蓄电池被广泛地用于助动车、电 讯等行业之上。之前酸蓄电池主要用于工作主电源的备用，而像助动 车这样强放强充的工作模式对于该电池来说是不利的，所以过去已有 的许多充电模式对于目前这种强充过程己经不太合适。铅酸蓄电池的 工作原理是将电能转变为化学能的方式进行能量贮存，放电则由化学 能转变为电能向负荷提供电能。现有蓄电池充电装置中已有采用脉冲充电控制方法，如实用新型专利00201335.5《新型快速脉冲充电器》 中介绍了一种采用脉冲充电电流方式的充电器，但其不利于蓄电池的 使用寿命，还有部分采用的恒压充电在电池电势低时容易过电流；而 恒流充电在电池电势高时容易过负荷发热，均设有考虑电能转换时的 化学反应过程，都不能达到对铅酸电池最佳充电模式的要求，均限制 了铅酸蓄电池的使用寿命。 发明内容针对现有技术的缺陷，本发明旨在根据铅酸蓄电池化学反应过程 的特点，提供一种铅酸蓄电池的脉冲恒能充电方法和其充电装置，能 够通过成本低廉、且电路简单的硬件恒能自适应控制充电过程，能减
少充电电源瞬时波动产生的机械应力，避免蓄电池的极板损坏，有效 的延长了铅酸蓄电池的使用寿命。为达到上述发明目的，本发明提供一种铅酸蓄电池的脉冲恒能充 电方法，将交流电压转换成直流电压，再转换成与被充蓄电池相适应 的低压充电电压后，通过控制间歇式脉冲和能量恒定给蓄电池充电， 所述能量恒定的控制过程是，对充电电流和蓄电池电压检测、分析， 并按被充蓄电池的电化学反应的常规电势曲线相应的自动调整充电电势，其中对应所述电势曲线上的A、B和C三个拐点，开始充电时， 检测出蓄电池的起始电压对应电势曲线上的起始点，再设定一参考电 压对应电势曲线上A点，当蓄电池电势高于参考电压A点时，根据 蓄电池电势的逐步升高，相应的逐步减少向蓄电池的输入电流；设定 一参考电压对应电势曲线上B点，当蓄电池电势达到B点时，停止 向外供电，设定一参考电压对应电势曲线C点时，当检测到蓄电池 电势回落到C点时，电路重新工作，重复AB段充电模式。本发明还提供了一种实现上述充电方法的脉冲恒能充电装置，包 括全波整流电路、供电控制单元、间歇脉冲调制单元、模拟多谐振荡 器和反激式电压变换器，其特征在于，还包括与反激式电压变换器输 出端连接的能量输出控制电路，其中所述全波整流电路和供电控制单 元设有用来连接交流电源的输入端，供电控制单元的一输出端连接模 拟多谐振荡器的输入端，其另一输出端接入间歇脉冲调制单元的输入 端；间歇脉冲调制单元的输出端与模拟多谐振荡器的输入端连接，模 拟多谐振荡器和全波整流电路的输出端分别连接反激式电压变换器
的输入端，所述能量输出控制电路通过其中的光耦器件反馈信号，接 入模拟多谐振荡器构成反馈电路，且能量输出控制电路有用于连接蓄 电池组输入端的输出端。所述能量输出控制电路由电压比较器U4与外围器件构成，其中 6R1与稳压二极管6W1构成一稳压电路，形成参考基准电压，电阻 6R7与光耦器件4G1连接，通过光耦器件4G1形成信号反馈接入模 拟多谐振器，6R2与6R5构成分压网络接入U4反相输入端，6R3与 6R4构成的分压网络接入U4的同相输入端，U4输出端和限流电阻 6R7接入光耦器件4G1，在电压比较器U4的同相输入端与输出端之 间连接有反馈电阻6R6形成回差电路。所述全波整流电路包括整流二极管1D1、 1D2、 1D3和1D4构成， 经滤波电容1C1与其并联的泄放电阻1R1接入反激变换器高压直流 输入端。所述供电控制单元由交流电源接入变压器2B1，经整流桥BR、 滤波电容器2C1、限流电阻2R1、稳压管2W1与毛剌吸收电容2C2 构成直流工作电源，再通过电源输出端分别接入模拟多谐振荡器、间 歇脉冲调制单元。所述多谐振荡器包括电压比较器U1、 U2，其中决定振荡频率的 4R4和4C1接入Ul的反相输入端，上拉电阻4R5与4R3连接入Ul 同相输入端，Ul通过其输出端连接的4R6与4C2并联接入电压比较 器U2的反相输入端，4R7与4R8并联接入U2的同相输入端，且4R8 并联有光耦器件4G1， U2输出端接入推动晶体管对3Q1与3Q2。 所述反激变换器通过高频变压器3T1接入由6D1、 6C2构成的高 频整流电路，同时由全波整流输入的高压直流直接接入由3C1、 3R3 构成的尖峰吸收回路后，再与高反压VMOS管3Q3连接；高反压 VMOS管的栅极通过3R1与用于脉冲信号放大的3Q1与3Q2组成的 晶体管对连接。所述间歇脉冲调制电路包括电压比较器U3， U3输出端通过接入 二极管5D1的负极，与模拟多谐振器中的3Q1与3Q2的基极连接。本发明的工作原理详细描述如下采用常规整流电路将交流220 伏电压变换成直流310伏左右的工作电源，给反激式电压变换器供 电，而供电控制单元是将交流220伏电压经变压器2B1降压之后经 过常规的整流，滤波、稳压电路后给整个控制回路供电，供电电压为 +12伏;反激式电压变换器由高反压VMOS管3Q3与高频变压器3T1 构成，利用电能-磁能-电能转换的方式将由全波整流电路提供的高压 直流电能转换为低压直流电能，同时以控制脉冲宽度的方式实现恒定 能量的传递，进一步实现恒能充电的目的。模拟多谐振荡器产生定宽 的驱动脉冲来推动高反压VMOS管3Q3进行DC/DC变换。其脉冲 占空比的调整由后述能量输出控制电路来完成。所述多谐振荡器由通 用电压比较器Ul与外围电路构成，4R4和4C1决定其振荡频率，4R5 为上拉电阻。4R6与4C2对m输出波形进行变换，使U2的负相输 入端为一三角波，在4R7与4R8的作用下，使U2输出的脉冲宽度受 光耦器件4G1的控制。当4G1导通时，U2输出的脉冲宽度将逐步变 窄直至关断。其中4G1的导通与否则通过能量输出控制电路控制，
即视电池充电情况而定。3Q1与3Q2组成晶体管对，将U2输出的脉冲进行放大，然后通 过3R1对高反压VMOS管3Q3进行驱动，使3Q3工作在开关状态， 当3Q3导通时，由220V整流后得到高压直流电源通过3T1的初级对 地形成通路，高频变压器3T1充磁；当3Q3截止时，高频变压器初 级电流被突然切断，而变压器中的磁场能量将通过变压器的次级绕组 形成电流通过高频整流二极管6D1向负荷供电，其电能的多少是由 3Q3导通时间来决定。因此通过对3Q3脉冲宽度的控制，就可以实 现对充电能量的控制。U3与外围电路共同组成间歇脉冲调制电路，其实现原理同模拟 多谐振荡器部分一样，只是震荡周期较长，远远大于Ul，通过二极 管5D1对晶体管3Q1与3Q2进行控制，使得充电过程时断时停，以 满足电解液扩散的要求，以避免局部电解液的浓度过高。U4与相应的阻容网络构成了能量输出控制电路，该电路可根据 蓄电池的状态给出合适的控制信号，对充电能量的分段控制，使整个 系统从能量补充上满足对蓄电池充电的要求，其原理是在蓄电池充电 初期，以补充能量为主要目的进行充电，而在蓄电池充电接近终点电 位时，进行小能量补充充电方式，以实现既要充电充分又不导致极板 发热的目的，并在适当的时刻停止充电，当电势跌落到一定数值时， 重新启动补充充电过程控制。参照附图3，蓄电池充电曲线可知在曲线OA段，为蓄电池能 量补充段，此段按正常充电能量充电；而在AB段，蓄电池的端电势
上升较快，此时蓄电池内阻增大，应适当减少充电能量，避免极板发热；在BC段为停止向蓄电池提供能量后电势得自动回落阶段，当电 势跌回C点后，充电装置应再次启动，继续向蓄电池补充能量周而 复始，直到额定值为止。本发明所述充电方法及脉冲恒能充电装置，采用纯硬件电路完 成，因此成本低，可靠性高，而且电路简单。其中间歇式充电让蓄电 池内电解液有充足的扩散时间，避免局部电解液浓度过高而形成硫酸 铅大颗粒，造成蓄电池容量下降;且利用脉冲变压器构成激式变换器， 以恒定能量向蓄电池充电；不采用智能器件构成，而利用常规廉价集 成电路实现其充电控制回路，从而避开智能器件软失效的可能，提高 电路的可靠性，同时降低总体成本；输出能量根据蓄电池的充电曲线 进行跟踪控制，返回信号由光耦器件完成，能根据电池实际状态，自 动调整充电能量与间歇时间，既保证了每组电池电量能充足，又避免 了因过充造成水解而损失电液；充电末端时间采用短脉冲形成短时过 充对轻微硫化极板进行了修复。
图1是铅酸蓄电池的常规充电时间一电势曲线图； 图2是本发明一种实施例的充电装置原理框图； 图3是图2所示框图的一种实施例电路图。
具体实施方式
交流220伏电压通过全波整流电路中的整流桥堆整流、电容滤波 变换成直流310伏左右的工作电源，给反激式电压变换器供电，交流220伏电压同时也经供电控制单元中的变压器2B1降压之后经过整流 桥BR整流，电容2C1、 2R1滤波、稳压管2W1稳压后给整个控制回 路提供+12伏电压;所述多谐振荡器中的电压比较器Ul采用LM339， 多谐振荡器的振荡频率由4R4和4C1决定，约为50KHZ， 4R5为上 拉电阻。4R6与4C2对Ul输出波形进行变换，使U2的负相输入端 为一三角波，在4R7与4R8的作用下，使U2输出的脉冲宽度受光耦 器件4G1的控制。当4G1导通时，U2输出的脉冲宽度将逐步变窄直 至关断。其中震荡周期为0.3HZ的间歇脉冲调制电路中U3采用 LM339，通过二极管5D1对晶体管3Q1与3Q2进行控制，使得充电 过程时断时停，以满足电解液扩散得要求，以避免局部电解液得浓度 过高。3Q1与3Q2组成的晶体管对将U2输出的脉冲进行放大，然后 通过3R1对高反压VMOS管3Q3进行驱动，使3Q3工作在开关状态 当3Q3导通时，由220V整流后得到高压直流电源通过3T1的初级对 地形成通路，高频变压器3T1充磁；当3Q3截止时，高频变压器初 级电流被突然切断，而变压器中的磁场能量将通过变压器的次级绕组 形成电流通过高频整流二极管6D1向负荷供电，其电能的多少是由 3Q3导通时间来决定。能量输出控制电路中6R1与6W1构成一稳压电路，当充电电势 接近曲线A点时，8R6与6R9的分压点电势将高于6W1上电压，光 耦器件4G1通过6R7将逐步导通，此时4R8上的电位下降，从而导 致U2脉冲变窄，充电装置向蓄电池提供能量将逐步减少，使其充电 电流为原有值的一半以下；当蓄电池电势进一步升高到B点时，此
时6R2与6R5的分压将高于6R3与6R4的分压，此时U4输出将由 高变低，此时4G1将完全导通，进而导致U2关断，使得装置停止向 蓄电池供电。由于U4输出为低时，通过6R6的作用将U4锁死，只 有当外电势降低C点时，6R2与6R5分压降低到可以使U4发生翻转， 此时电路又重新开始工作。所述能量恒定的控制过程中，针对铅酸蓄电池(其单组电压额定 值为2伏,本发明采用的是6个单组串联构成的12伏蓄电池)的电压 检测、分析，并按被充蓄电池的电化学反应的常规电势曲线相应的自 动调整充电电势，其中对应所述电势曲线上的A、 B和C三个拐点， 开始充电时，检测出蓄电池的起始电压12伏对应电势曲线上的起始 O点，再设定基准电压13.8伏对应电势曲线上A点，当蓄电池电势 高于参考电压A点时，通过光耦器件反馈信号给充电电路，根据蓄 电池电势的逐步升高，向蓄电池的输入电流相应地逐步减少，使其充 电电流为原有值的50%以下；设定参考电压15伏对应电势曲线上B 点，当蓄电池电势达到B点时，停止向蓄电池供电；设定一个在A 点与B点之间的参考电压14.4伏对应电势曲线C点时，当检测到蓄 电池电势回落到C点时，电路重新工作，重复AB段充电模式。
权利要求
1、一种铅酸蓄电池的脉冲恒能充电方法，将交流电压转换成直流电压，再转换成与被充蓄电池相适应的低压充电电压后，通过控制间歇式脉冲和能量恒定给蓄电池充电，其特征在于，能量恒定的控制过程是，对充电电流和蓄电池电压检测、分析，并按被充蓄电池的电化学反应的常规电势曲线相应的自动调整充电电势，其中对应所述电势曲线上的A、B和C三个拐点，开始充电时，检测出蓄电池的起始电压对应电势曲线上的起始点，再设定一参考电压对应电势曲线上A点，当蓄电池电势高于参考电压A点时，通过光耦器件反馈信号给充电电路，根据蓄电池电势的逐步升高，向蓄电池的输入电流相应逐步减少；设定一参考电压对应电势曲线上B点，当蓄电池电势达到B点时，停止向蓄电池供电；设定一参考电压对应电势曲线C点时，当检测到蓄电池电势回落到C点时，电路重新工作，重复AB段充电模式。
2、 一种用来实现权利要求1所述铅酸蓄电池的脉冲恒能充电方法的充电装 置，其特征在于，包括全波整流电路、供电控制单元、间歇脉冲调制单元、模 拟多谐振荡器、反激式电压变换器和与反激式电压变换器输出端连接的能量输 出控制电路，其中所述全波整流电路和供电控制单元设有用来连接交流电源的 输入端，供电控制单元的一输出端连接模拟多谐振荡器的输入端，其另一输出 端接入间歇脉冲调制单元的输入端；间歇脉冲调制单元的输出端与模拟多谐振 荡器的输入端连接，模拟多谐振荡器和全波整流电路的输出端分别连接反激式 电压变换器的输入端，所述能量输出控制电路通过其中的光耦器件反馈信号， 接入模拟多谐振荡器构成反馈电路，且能量输出控制电路有用于连接蓄电池组 输入端的输出端。
3、 一种实现权利要求2所述充电装置，其特征在于，所述能量输出控制电 路由电压比较器U4与外围器件构成，其中6R1与稳压二极管6W1构成一稳压 电路，形成参考基准电压，电阻6R7与光耦器件4G1连接，通过光耦器件4G1 形成信号反馈接入模拟多谐振器，6R2与6R5构成分压网络接入U4反相输入 端，6R3与6R4构成的分压网络接入U4的同相输入端，U4输出端和限流电阻 6R7接入光耦器件4G1，在电压比较器U4的同相输入端与输出端之间连接有 反馈电阻6R6形成回差电路。
4、 根据权利要求2所述充电装置，其特征在于，所述全波整流电路包括整 流二极管1D1、 1D2、 1D3和1D4构成，经滤波电容1C1与其并联的泄放电阻 1R1接入反激变换器高压直流输入端。
5、 根据权利要求2所述充电装置，其特征在于，所述供电控制单元由交流 电源接入变压器2B1，经整流桥BR、滤波电容器2C1、限流电阻2R1、稳压管 2W1与毛刺吸收电容2C2构成直流工作电源，再通过电源输出端分别接入模拟 多谐振荡器、间歇脉冲调制单元。
6、 根据权利要求2所述脉冲恒能充电装置，其特征在于，所述多谐振荡器 包括电压比较器Ul、 U2，其中决定振荡频率的4R4和4C1接入Ul的反相输 入端，上拉电阻4R5与4R3连接入Ul同相输入端，Ul通过其输出端连接的 4R6与4C2并联接入电压比较器U2的反相输入端，4R7与4R8并联接入U2 的同相输入端，且4R8并联有光耦器件4G1 ， U2输出端接入推动晶体管对3Q1 与3Q2。
7、 根据权利要求2所述充电装置，其特征在于，所述反激变换器通过高频 变压器3T1接入由6D1、 6C2构成的高频整流电路，同时由全波整流输入的高 压直流直接接入由3C1 、3R3构成的尖峰吸收回路后，再与高反压VMOS管3Q3 连接；高反压VMOS管的栅极通过3R1与用于脉冲信号放大的3Q1与3Q2组 成的晶体管对连接。
8、根据权利要求2所述充电装置，其特征在于，所述间歇脉冲调制电路包 括电压比较器U3， U3输出端通过接入二极管5D1的负极，与模拟多谐振器中 的3Q1与3Q2的基极连接。
全文摘要
本发明提供了一种铅酸蓄电池的脉冲恒能充电方法及其充电装置，将交流电压转换成直流电压，再转换成与被充蓄电池相适应的低压充电电压后，通过控制间歇式脉冲和能量恒定给蓄电池充电，所述能量恒定的控制过程是，对充电电流和蓄电池电压检测、分析，并按被充蓄电池的电化学反应的常规电势曲线相应的自动调整充电电势。本发明能够通过成本低廉、且电路简单的硬件恒能自适应控制充电过程，能减少充电电源瞬时波动产生的机械应力，避免蓄电池的极板损坏，有效的延长了铅酸蓄电池的使用寿命。
文档编号H01M10/44GK101127448SQ20071003494
公开日2008年2月20日 申请日期2007年5月16日 优先权日2007年5月16日
发明者李顺生 申请人:郑德明;李顺生