CN102025185A

CN102025185A - 智能型负脉冲修复充电器

Info

Publication number: CN102025185A
Application number: CN 201010592996
Authority: CN
Inventors: 袁光辉; 袁博; 李玲莉
Original assignee: Individual
Current assignee: JINLING ZIGUANG SYSTEM ENGINEERING Co Ltd NANJING CITY
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2011-04-20

Abstract

本发明智能型负脉冲修复充电器涉及的是一种采用开关电源技术，用半导体功率器件作为开关，将市电变换成蓄电池充电需要的电压和电流。具有充电器外壳，电子线路包括整流桥、MOSFET管、高频脉冲变压器、快恢复二极管整流电路、采样电路、负脉冲回路、主控芯片IC1、数码显示器、光电耦合器IC3和电源管理芯片IC2；整流桥输入端与交流电源连接，整流桥输出端通过MOSFET管与高频脉冲变压器相连，高频脉冲变压器输出端与快恢复二极管整流电路相连，快恢复二极管整流电路直流输出端与采样电路相连，单片机IC1与光电耦合器IC3相连，光电耦合器IC3与管理芯片IC2相连，电源管理芯片IC2与MOSFET管相连，主控芯片IC1又分别与采样电路和负脉冲回路、数码管显示器相连。

Description

智能型负脉冲修复充电器

技术领域

本发明智能型负脉冲修复充电器涉及的是一种采用开关电源技术，用半导体功率器件作为开关，将市电变换成蓄电池充电需要的电压和电流。蓄电池随着容量和存储电能不同，在不同的充电阶段，所需的电压和电流不同，智能型负脉冲修复充电器采用单片机精确采样，用脉宽调制方式(PWM)控制电子开关的开度，达到控制开关电源的输出，实现闭环控制。

背景技术

目前市面上大量流行的三段式充电器，把充电过程分为恒流、恒压、浮充三个阶段，以我国电动车行业采用较多的36V12Ah铅酸蓄电池组为例，第一阶段以1.8A的恒定电流将电池电压充到约44.4V，第二阶段将充电电流减小至约0.3A，再次将电池电压充到约44.4V，第三阶段将电池电压维持在44.1V，电流减至50mA对电池进行浮充。

参考资料：国家自行车质量监督检验中心《东方车讯》2008年9月总第55期，《电动自行车充电器充电模式和充电参数》

三段式充电器出现在线性电源时期，因此充电模式偏重充电电压和电流，缺少充电波形和频率方面的内容是情由可原的，三段式充电器普遍存在以下的问题：

1、没有波形变化，甚至将充电器当成稳压电源来做。

2、充电过程缺少休止阶段。

3、充电过程中，缺少负脉冲激活，哪怕只有充电的1％，也会对抑制电池气化和抬高气化电压产生不可替代的作用。

4、充电频率单调。缺少修补性充电功能。已经逐渐不能满足蓄电池购买者的需求

发明内容

本发明的目的是针对于上述不足之处提供一种智能型负脉冲修复充电器，采用开关电源技术，在单片机的控制下，高速开通和关断，把直流变成高频交流，提高转换效率，缩小体积。可以精确控制充电电压和充电电流，根据蓄电池不同的化学成分和充电要求，把充电过程分为若干不同阶段，以不同频率、不同间隔、不同脉宽、不同幅度的正负脉冲进行充电，达到降低蓄电池温升，减少析气，提高蓄电池电流接受能力，延长电池寿命，实现快速充电。

智能型负脉冲修复充电器是采取以下技术方案实现：

智能负脉冲修复充电器具有充电器外壳，充电器外壳内装有电子线路板、电子线路及电子元器件。电子线路包括整流桥、MOSFET管(场效应管)、高频脉冲变压器、快恢复二极管整流电路、采样电路、负脉冲回路、主控芯片(单片机)IC1、数码显示器、光电耦合器IC3和电源管理芯片IC2。整流桥输入端与交流电源连接，整流桥输出端通过MOSFET管与高频脉冲变压器相连，高频脉冲变压器输出端与快恢复二极管整流电路相连，高频脉冲变压器输出端通过快恢复二极管整流电路整流，输出直流，给蓄电池充电.快恢复二极管整流电路直流输出端与采样电路相连，单片机IC1与光电耦合器IC3相连，光电耦合器IC3与管理芯片IC2相连，电源管理芯片IC2与MOSFET管相连，主控芯片(单片机)IC1又分别与采样电路和负脉冲回路、数码显示器相连，主控芯片(单片机)IC1通过采样电路采样。所述主控芯片IC1通过采样电路采得充电参数后，进行数据处理，分析计算，按照充电控制程序的要求，控制光电耦合器输出和负脉冲回路，对蓄电池进行充电。

所述充电器外壳上装有市电输入插头和充电输出接口。

所述充电器外壳面板上有数码显示窗口和发光二极管指示灯，数码显示窗口装有数码显示器中的数码管，数码显示窗口显示充电电压和故障代码，发光二极管指示灯指示正负脉冲。

智能型负脉冲修复充电器电子线路具有控制芯片IC1和电源管理芯片IC2，采用开关电源技术，用半导体功率器件MOSFET作为开关，将市电变换成蓄电池充电需要的电压和电流。蓄电池随着容量和存储电能不同，在不同的充电阶段，所需的电压和电流不同，智能型负脉冲修复充电器采用单片机精确采样，用脉宽调制方式(PWM)控制电子开关的开度，达到控制开关电源的输出，实现闭环控制。

负脉冲是在美国科学家提出的充电三定律启发下设计的，蓄电池的电流接受能力和放电的电流强度相关，放电愈深，电流接受能力愈大。因此，蓄电池充电需要又充电又放电，边充边放，充多放少，哪怕放电只有充电的1％，也将会对抑制电池气化和抬高气化电压产生不可替代的作用。在充电的不同阶段和修补性充电阶段，加上不同频率、不同周期、不同幅度、不同脉宽的负脉冲，对消除铅酸电池在充电时产生的电化学极化和浓差极化，从而增加和延长电池的容量和寿命具有决定性意义。

为了在充电过程中输出负脉冲，取消了三段式充电器与电池之间的二极管，增加了放电回路，由单片机控制放电回路的电子元件开通和关断。在充电正脉冲结束，变换器系统稳定后，控制放电回路微秒级的放电时间，负脉冲的幅度根据电池容量确定放电电阻的阻值，频率、脉宽、间隔由单片机控制。

智能型负脉冲修复充电器工作原理及产品优点：

先接上交流220V电源，数码显示窗口的数码管显示0.0V表示修复仪一切正常，这时再接蓄电池充电插头，如果接上蓄电池充电插头数码管还是显示0.0V，说明单片机没有检测到电池电压。正确的接入电池以后，数码管循环显示8888，当检测通过和初始化完成以后继电器吸合，数码管显示电池电压，修复仪自动调节频率和脉宽，充电器开始对蓄电池进行充电。数码显示器显示充电过程的故障代码，充电器自动调节充电的电压和电流，完全不用人为干涉。

充电时修复仪显示充电电压，可以让用户掌握蓄电池充电的状况。修复仪特有的负脉冲，可以提高蓄电池的电流接收能力，消除蓄电池的极化和硫化，修复仪用红色和绿色发光二极管电平指示分别表示充电和修复的正负脉冲。

充电过程结束，修复仪再次进入以消除硫化、增加容量为主的修复过程，修复仪显示XX小时，进入倒计时，此时不要立即切断电源，达到修复和延长电池寿命功能的目的。

本发明智能型负脉冲修复充电器设计合理，结构紧凑，由于电子线路具有控芯片IC1和电源管理芯片IC2，采用开关电源技术，在单片机的控制下，高速开通和关断，把直流变成高频交流，提高转换效率，缩小体积。可以精确控制充电电压和充电电流，根据蓄电池不同的化学成分和充电要求，把充电过程分为若干不同阶段，以不同频率、不同间隔、不同脉宽、不同幅度的正负脉冲进行充电，达到降低蓄电池温升，减少析气，提高蓄电池电流接受能力，延长电池寿命，实现快速充电。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明：

图1是智能负脉冲修复充电器示意图。

图2是智能负脉冲修复充电器电气原理框图。

图3是智能负脉冲修复充电器信息处理方式示意图。

具体实施方式

参照附图1～3，智能负脉冲修复充电器具有充电器外壳1、市电输入插头2、充电输出接口3、数码显示窗口6及发光二极管指示灯4。发光二极管指示灯4进行红绿正负脉冲指示。

充电器外壳1内装有电子线路板，电子线路及电子元器件，电子线路包括整流桥、MOSFET管(场效应管)、主控芯片(单片机)IC1、电源管理芯片IC2，光电隔合器IC3，高频脉冲变压器、快恢复二极管整流电路、采样电路、负脉冲回路、数码显示器。

整流桥输入端与交流电源连接，整流器输出端通过MOSFET管与高频脉冲变压器相连，高频脉冲变压器输出端通过快恢复二极管整流电路与采样电路相连，输出直流，给蓄电池充电.主控芯片(单片机)IC1通过采样电路采集充电参数，控制光电耦合器IC3输出，光电耦合器IC3与管理芯片IC2相连，电源管理芯片IC2与MOSFET管相连，主控芯片(单片机)IC1又分别与负脉冲回路、数码显示器相连，主控芯片(单片机)IC1通过采样电路采样，控制充电负脉冲的频率与间隔，用数码管显示充电参数和故障代码。

所述充电器外壳1上装有市电输入插头2和充电输出接口3。所述充电器外壳1上设置有通风口5，充电器外壳1内安装有冷却风扇。

所述充电器外壳面板上有数码显示窗口6和发光二极管指示灯4，数码显示窗口6装有数码显示器中的数码管，数码显示窗口6数码显示充电电压和故障代码，发光二极管指示灯4指示正负脉冲。

参照附图1、2，智能负脉冲修复充电器使用时，数码显示及红绿正负脉冲指示灯2修复器实时检测蓄电池电压并及时调整充电参数，正负脉冲的频率和间隔。

参照附图4，充电过程是，当蓄电池严重亏电，电压达不到额定值，先预充，用较小的电流对蓄电池充电，当电压上升到蓄电池能够接受大电流后，开始大电流主充阶段。这一阶段是蓄电池储能的主要阶段，当蓄电池电压上升到接近析气点时，逐步减小充电电流，减少析气，直至蓄电池电压上升到充电截止电压，开始对充电过程的充电参数进行分析，如不正常，则显示故障代码E5，表示蓄电池电压异常。此时应检测蓄电池是否已经失效。如果正常，则进入修补性充电，开始倒计时，修补性充电阶段结束，显示END，停止充电。

对维护型充电器，停止充电后，仍不断检测蓄电池电压，一旦电压低于额定值，重新开始浮充，始终保持蓄电池电量。

附图中主控芯片IC1可采用NEC9234或SH79F081单片机，电源管理芯片IC2可采用KA3842或KA3525开关电源控制集成电路芯片。所述整流桥可采用二极管整流桥GBJ2510。所述MOSFET管可采用8N60或45N60、高频脉冲变压器可采用PQ3225磁心绕制。所述采样电路可采用电阻器或康铜丝。所述负脉冲回路采用大功率晶体管可采用75NF75。所述数码显示器可采用SM41036数码管。所述光电耦合器可主要目的用来隔离交流和直流输出的直接联系，可采用PC817。所述快恢复二极管整流电路可采用UGZ10G或MUR1660快恢复二极管。

Claims

1.一种智能负脉冲修复充电器，其特征在于具有充电器外壳，充电器外壳内装置有电子线路板、电子线路及电子元器件；电子线路包括整流桥、MOSFET管、高频脉冲变压器、快恢复二极管整流电路、采样电路、负脉冲回路、主控芯片IC1、数码显示器、光电耦合器IC3和电源管理芯片IC2；整流桥输入端与交流电源连接，整流桥输出端通过MOSFET管与高频脉冲变压器相连，高频脉冲变压器输出端与快恢复二极管整流电路相连，高频脉冲变压器输出端通过快恢复二极管整流电路整流，输出直流，给蓄电池充电.快恢复二极管整流电路直流输出端与采样电路相连，单片机IC1与光电耦合器IC3相连，光电耦合器IC3与管理芯片IC2相连，电源管理芯片IC2与MOSFET管相连，主控芯片IC1又分别与采样电路和负脉冲回路、数码管显示器相连，主控芯片IC1通过采样电路采样。

2.根据权利要求1所述的智能负脉冲修复充电器，其特征在于所述主控芯片IC1通过采样电路采得充电参数后，进行数据处理，分析计算，按照充电控制程序的要求，控制光电耦合器输出和负脉冲回路，对蓄电池进行充电。

3.根据权利要求1所述的智能负脉冲修复充电器，其特征在于所述充电器外壳上装有市电输入插头、充电输出接口。

4.根据权利要求1所述的智能负脉冲修复充电器，其特征在于所述充电器外壳上设置有通风口，充电器外壳内安装有冷却风扇。

5.根据权利要求1所述的智能负脉冲修复充电器，其特征在于所述充电器外壳面板上有数码显示窗口和发光二极管指示灯，数码显示窗口装有数码显示器中的数码管，数码显示窗口数码显示充电电压和故障代码，发光二极管指示灯指示正负脉冲。

6.根据权利要求1所述的智能负脉冲修复充电器，其特征在于所述主控芯片IC1采用NEC9234或SH79F081单片机。

7.根据权利要求1所述的智能负脉冲修复充电器，其特征在于所述电源管理芯片IC2采用KA3842或KA3525开关电源控制集成电路芯片。