CN102545274B - 一种铅酸电池充电器及其充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铅酸电池充电器及其充电方法，铅酸电池充电器包括主电源充电模块、备用充电模块和主电源检测电路；主电源充电模块用于给铅酸电池进行充电；备用充电模块包括备用电源、备电开关、备电电压检测电路和滞回电路；主电源检测电路连接主电源和备电开关，用于检测主电源的电压，并在主电源的电压低于设定电压时，打开备电开关，利用备用充电模块为铅酸电池充电。本发明对铅酸电池提供合适的充电，在电源因故断开时，还可以利用备用电源立即充电，不至于让铅酸电池放电过多，从而延长铅酸电池的使用寿命，且实现成本较低。

Description

一种铅酸电池充电器及其充电方法

技术领域

本发明涉及铅酸电池，尤其涉及一种铅酸电池充电器及其充电方法。

背景技术

铅酸蓄电池由于其成本低、容量大、安全可靠等特点，在通信、电动汽车、军事、航空航天等各个领域都有广泛的应用。然而大部分铅酸电池不是被用坏，而是因充电损坏，因此铅酸电池充电器的电路合理性和电池放电电压控制直接影响到电池的使用寿命。

铅酸电池充电器的充电方法通常有恒流充电和阶段恒流充电等等。恒流充电是充电过程中充电电流保持恒定的充电方法；阶段恒流充电是改进的恒流充电，其开始阶段使用较大的恒定电流充电，当被充电电池的端电压达到预定值后使用较小的恒定电流充电，直至充电结束。在铅酸电池充电过程中，只要充电最大电流不超过电池可接受的电流，电池内部就不会产生大量的气泡，但是充电电流如果过大，则电池内部会产生大量的气泡，相反电流太小又充不了电。

普通的充电方式没有遵循电池固有的充电接受率、充电周期长、极板易损坏且能量损失多；普通的充电方式在充电电源突然断开时，容易放电过多，使得电源端电压过低，在铅酸电池放电到达一定的值后，如电池电压低于10.7V，如果持续放电会对电池的寿命和再次充电都有影响，因此检测此时的电压很重要，而一般的铅酸充电器都没有这个功能。

目前市场上虽然也有带智能管理的铅酸电池充电器，但是价格高，不太实用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种铅酸电池充电器及其充电方法，以给铅酸电池提供合适的电流充电，在电源因故断开时，铅酸电池还可以立即充电，不至于让铅酸电池放电过多，从而延长铅酸电池的使用寿命，且实现成本较低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

构造一种铅酸电池充电器，用于给铅酸电池充电，包括主电源充电模块、备用充电模块和主电源检测电路；其中，

所述主电源充电模块包括主电源，以及与所述主电源和所述铅酸电池相连接、以给所述铅酸电池充电的充电模块；

所述备用充电模块包括备用电源、备电开关、备电电压检测电路和滞回电路；

所述主电源检测电路连接所述主电源和所述备电开关，用于检测所述主电源的电压，并在所述主电源的电压低于设定电压时，打开所述备电开关；

所述备用电源经所述备电开关连接所述铅酸电池，用于在所述备电开关打开时给所述铅酸电池充电；

所述备电电压检测电路连接所述铅酸电池，以检测所述铅酸电池的端电压；所述备电电压检测电路经所述滞回电路连接所述备电开关，以在检测到所述铅酸电池的端电压低于第一预定电压、或者大于等于第二预定电压时，通过所述滞回电路控制所述备电开关关闭；其中，所述第一预定电压小于所述第二预定电压。

本发明所述的铅酸电池充电器中，所述充电模块包括分时控制电路、第一开关、用于检测所述铅酸电池的端电压的主电电压检测电路和第一限定电流电路；

所述主电源经由所述第一开关连接所述第一限定电流电路，所述第一限定电流电路连接所述铅酸电池；

所述主电电压检测电路依次连接所述分时控制电路和第一开关， 以在检测到所述铅酸电池的端电压大于等于第一预定电压时，控制所述第一开关开启，所述主电源经由所述第一限定电流电路为所述铅酸电池充电。

本发明所述的铅酸电池充电器中，所述充电模块还包括第二开关和第二限定电流电路，所述主电源经由所述第二开关连接所述第二限定电流电路，所述第二限定电流电路连接所述铅酸电池；

所述主电电压检测电路依次连接所述分时控制电路和第二开关，在所述主电电压检测电路检测所述铅酸电池的端电压小于第一预定电压时，所述分时控制电路控制所述第二开关开启，所述主电源经由所述第二限定电流电路给所述铅酸电池充电；

在所述第二限定电流电路为所述铅酸电池充电到达第一预定时间时，所述分时控制电路控制所述第二开关关闭、同时第一开关开启，所述主电源经由所述第一限定电流电路为所述铅酸电池充电；

在所述主电电压检测电路检测所述铅酸电池的端电压大于等于第二预定电压时，所述分时控制电路控制所述第一开关关闭，充电完成。

本发明还提供了一种铅酸电池的充电方法，包括以下步骤：

A、判断主电源是否正常充电，在结果为是时，主电源充电模块为铅酸电池充电，在结果为否时，执行步骤B；

B、备用电源充电模块开始工作；判断所述铅酸电池的端电压是否低于第一预定电压，在结果为是时，停止所述备用电源模块充电，在结果为否时，执行步骤C；

C、判断所述铅酸电池的端电压是否大于等于第二预定电压，在结果为是时，充电完成。

本发明所述的铅酸电池充电方法中，所述步骤A中，所述主电源正常充电时，判断所述铅酸电池的端电压是否大于等于所述第一预定电压，在结果为是时，所述主电源充电模块在第一限定电流下给所述铅酸电池充电，然后执行步骤C。

本发明所述的铅酸电池充电方法中，所述步骤A中，当所述铅酸电池的端电压小于所述第一预定电压时，所述主电源充电模块在大于所述第一限定电流的第二限定电流下对所述铅酸电池充电，充电第一预定时间后，所述主电源充电模块再在所述第一限定电流下给所述铅酸电池充电，然后执行步骤C。

本发明所述的铅酸电池充电方法中，所述第一预定电压为10.7V，所述第二预定电压为13.4V。

本发明能实现的有益效果是：主电源实现分时充电，充电的电流先大后小，分时充电的时间各不相同，适合铅酸电池的固有充电接受率；通过主电源检测电路，在主电源突然断开时，立即切换到备用电源充电，不至于使铅酸电池放电过多，对电池的寿命和再次充电产生影响；在备用电源充电时，利用滞回电路，不会使铅酸电池因为给负载供电而电压瞬间降低造成备电电源反复开通和断开，损坏备用电源充电电路；本发明采用分立元件，实现成本低。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例一铅酸电池充电器原理框图；

图2是本发明实施例二铅酸电池充电方法的流程图。

具体实施方式

本发明优选实施例中选用铅酸电池的电压为12V，本文中C表示铅酸电池的容量，如果铅酸电池的容量为C=12A时，0.2C=2.4A。

本发明实施例一的铅酸电池充电器原理框图如图1所示，其包括主电源充电模块100、备用电源充电模块200、主电源检测电路300。

其中，如图1所示，主电源充电模块100包括主电源101，以及与主电源101和铅酸电池400相连接，以给铅酸电池400充电的充电模块110；本发明中采用的充电模块110可实现对铅酸电池400进行分时充电。

主电源检测电路300连接主电源101和备电开关202，用于检测主电源101的电压；

备用电源充电模块200包括备用电源201、备电开关202、滞回电路204和备电电压检测电路203；

备用电源201经备电开关202连接铅酸电池400，用于在备电开关202打开时给铅酸电池400充电；备电电压检测电路203连接铅酸电池400，以检测铅酸电池400的端电压；备电电压检测电路203经滞回电路连接备电开关202。

当主电源检测电路300检测到主电源101电压小于设定电压，例如12V时，即主电源101不能正常供电时，主电源检测电路300立即控制备电开关202打开，启动备用电源充电模块200给铅酸电池400充电。当铅酸电池400不接负载和接有负载时，其两端的端电压会有3V左右的差别，在铅酸电池400接有负载时，其端电压是变化的，备电电压检测电路203检测到的电压也会有相应变化，备电电压检测电路203会反复控制备电开关202开通和断开，即反复接通和断开备用电源201，此时对电路有很大影响，电路容易损坏。当备电开关202和备电电压检测电路203之间接有滞回电路204时，滞回电路204的输出端就不会随备电电压检测电路203所检测到的铅酸电池400的端电压反复震荡而变化，从而不会反复控制备电开关开通和断开，减少对备用电源充电模块203中电路的影响，备电电压检测电路203和滞回电路204都可以使用LM393作为电压比较器。

备用电源模块200给铅酸电池充电时，当备电电压检测电路203检测到铅酸电池400的端电压低于第一预定电压10.7V时，通过滞回电路204控制备电开关202关闭，切断备用电源201，停止充电。

备用电源模块200给铅酸电池充电过程中，当备电电压检测电路203检测到铅酸电池400的两端电压大于等于第二预定电压，例如13.4V时，通过滞回电路204控制备电开关202关闭，切断备用电源201，充电完毕。

进一步地，主电源充电模块100中，充电模块110包括主电电压检测电路102、分时控制电路103、第一开关106和第一限定电流电路107；主电源101通过第一开关106和第一限定电流电路107连接，第一限定电流电路107与铅酸电池300连接；主电电压检测电路102依次连接分时控制电路103和第一开关106。

当主电源检测电路300检测到主电源101电压大于等于设定电压12V时，即主电源101正常供电时，主电源充电模块100开始对铅酸电池400充电。

在主电电压检测电路102检测到铅酸电池400的端电压大于等于第一预定电压10.7V时，控制第一开关106开启，主电源101经由第一限定电流电路107在第二限定电流，如0.2C，为铅酸电池400充电，在此充电过程中，主电电压检测电路102检测铅酸电池400的端电压，当铅酸电池400的端电压值大于等于第二预定电压，如13.4V时，主电电压检测电路102通过分时控制电路103控制第一开关106关闭，停止对铅酸电池400的充电，充电完毕。

进一步地，本发明的铅酸电池充电器中，主电源充电模块100中的充电模块110还包括第二开关104和第二限定电流电路105，主电源101通过第二开关104和第二限定电流电路105连接，主电源101通过第二开关104和第二限定电流电路105连接，第二限定电流电路105与铅酸电池300连接；主电电压检测电路102依次连接分时控制电路103和第二开关104。

当主电源检测电路300检测到主电源101电压大于等于设定电压12V时，即主电源101正常供电时，在主电电压检测电路102检测到铅酸电池400的端电压小于第一预定电压10.7V时，控制第二开关104开启，主电源101经由第二限定电流电路105在第一限定电流，如0.05C，为铅酸电池400充电，充电第一预定时间，如2小时后，分时控制电路103控制第二开关104关闭，同时打开第一开关106，通过第二限流电路107用第二限定电路0.2C为铅酸电池400继续充电，在此充电过程中，主电电压检测电路102检测铅酸电池400的端电压，当铅酸电池400的端电压值大于等于第二预定电压13.4V时，主电电压检测电路102通过分时控制电路103控制第一开关106关闭，停止对铅酸电池400的充电，充电完毕。

如图2所示，本发明实施例二提供了一种铅酸电池的充电方法，主要包括以下步骤：

S101、判断主电源是否正常充电，在结果为是时，进入步骤S105；在结果为否时，进入步骤S102；

S102、备用电源充电模块开始工作，备电开关开启，备用电源为铅酸电池充电；

S103、判断铅酸电池的端电压是否低于第一预定电压，如10.7V，在结果为是时，备电开关关闭，停止备电电源充电；在结果为否时，执行步骤S104；

S104、判断铅酸电池的端电压是否大于等于第二预定电压,如13.4V，在结果为是时，充电完成；

S105、主电源充电模块给铅酸电池充电，判断铅酸电池的端电压是否大于等于第一预定电压10.7V，在结果为是时，打开主电源充电模块第二开关，在第二限定电流，如0.05C下充电，然后执行步骤S104；在结果为否时，打开主电源充电模块的第一开关，在第一限定电流，如0.2C下充电，充电第一预定时间后，如2小时，然后执行步骤S104。

 本发明能实现主电源实现分时充电，充电的电流先大后小，分时充电的时间各不相同，适合铅酸电池的固有充电接受率；通过主电源检测电路，在主电源突然断开时，立即切换到备用电源充电，不至于使铅酸电池放电过多，对电池的寿命和再次充电产生影响；在备用电源充电时，利用滞回电路，不会使铅酸电池因为给负载供电而电压瞬间降低造成备电电源反复开通和断开，损坏备用电源充电电路；本发明采用分立元件，实现成本低。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种铅酸电池充电器，用于给铅酸电池充电，其特征在于，包括主电源充电模块、备用充电模块和主电源检测电路；其中，

所述主电源充电模块包括主电源，以及与所述主电源和所述铅酸电池相连接、以给所述铅酸电池充电的充电模块；

所述备用充电模块包括备用电源、备电开关、备电电压检测电路和滞回电路；

所述主电源检测电路连接所述主电源和所述备电开关，用于检测所述主电源的电压，并在所述主电源的电压低于设定电压时，打开所述备电开关；

所述备用电源经所述备电开关连接所述铅酸电池，用于在所述备电开关打开时给所述铅酸电池充电；

所述备电电压检测电路连接所述铅酸电池，以检测所述铅酸电池的端电压；所述备电电压检测电路经所述滞回电路连接所述备电开关，以在检测到所述铅酸电池的端电压小于第一预定电压、或者大于等于第二预定电压时，通过所述滞回电路控制所述备电开关断开；其中，所述第一预定电压小于所述第二预定电压。

2.根据权利要求1所述的铅酸电池充电器，其特征在于，所述充电模块包括分时控制电路、第一开关、用于检测所述铅酸电池的端电压的主电电压检测电路和第一限定电流电路；

所述主电源经由所述第一开关连接所述第一限定电流电路，所述第一限定电流电路连接所述铅酸电池；

所述主电电压检测电路依次连接所述分时控制电路和第一开关，以在检测到所述铅酸电池的端电压大于等于第一预定电压时，控制所述第一开关开启，所述主电源经由所述第一限定电流电路为所述铅酸电池充电。

3.根据权利要求2所述的铅酸电池充电器，其特征在于，所述充电模块还包括第二开关和第二限定电流电路，所述主电源经由所述第二开关连接所述第二限定电流电路，所述第二限定电流电路连接所述铅酸电池；

所述主电电压检测电路依次连接所述分时控制电路和第二开关，在所述主电电压检测电路检测所述铅酸电池的端电压小于第一预定电压时，所述分时控制电路控制所述第二开关开启，所述主电源经由所述第二限定电流电路给所述铅酸电池充电；

在所述第二限定电流电路为所述铅酸电池充电到达第一预定时间时，所述分时控制电路控制所述第二开关关闭、同时第一开关开启，所述主电源经由所述第一限定电流电路为所述铅酸电池充电；

在所述主电电压检测电路检测所述铅酸电池的端电压大于等于第二预定电压时，所述分时控制电路控制所述第一开关关闭，充电完成。

4.一种如权利要求1中所述的铅酸电池充电器的充电方法，用于给铅酸电池充电，其特征在于,包括以下步骤：

A、判断主电源是否正常充电，在结果为是时，主电源充电模块为铅酸电池充电，在结果为否时，执行步骤B；

B、备用电源充电模块开始工作；判断所述铅酸电池的端电压是否低于第一预定电压，在结果为是时，停止所述备用电源模块充电，在结果为否时，执行步骤C；

C、判断所述铅酸电池的端电压是否大于等于第二预定电压，在结果为是时，充电完成，其中，所述第一预定电压小于所述第二预定电压。

5.根据权利要求4所述的充电方法，其特征在于，所述步骤A中，所述主电源正常充电时，判断所述铅酸电池的端电压是否大于等于所述第一预定电压，在结果为是时，所述主电源充电模块在第一限定电流下给所述铅酸电池充电，然后执行步骤C。

6.根据权利要求5所述的充电方法，其特征在于，所述步骤A中，当所述铅酸电池的端电压小于所述第一预定电压时，所述主电源充电模块在大于所述第一限定电流的第二限定电流下对所述铅酸电池充电，充电第一预定时间后，所述主电源充电模块再在所述第一限定电流下给所述铅酸电池充电，然后执行步骤C。

7.根据权利要求4所述的充电方法，其特征在于，所述第一预定电压为10.7V，所述第二预定电压为13.4V。