CN105406567B - 一种蓄电池组的充电设备及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明属于蓄电池组充电器领域,具体涉及一种蓄电池组的充电设备及电路。本发明主要解决现有的充电设备和充电方法存在在充电工作过程中不能充分提高蓄电池将电能转化成化学能的转化效率,以及充分提高充电速度和充分延长蓄电池使用寿命的充电问题。本发明一种蓄电池组的充电设备,在外壳的正面设有交流电源电压表V~,电池组端电压表VE,十进制的充电周波期数码显示表SM,充电电流表AC,放电电流表Af,蜂鸣器FM,转换开关K2,拨动开关K1、K8、K6、K9,信号灯D13、D12、D11、D15,按钮开关K4、K5、K7,旋钮N1、N2、N3、N4、N5,在外壳的后面设有熔断器RD1、RD2、RD3、RD4、RD5、RD6和风扇FS,在外壳上设有充电电流输出端插座和交流电源输入端插座。
Description
技术领域
本发明属于蓄电池组充电器领域,具体涉及一种蓄电池组的充电设备及电路。
背景技术
目前大多数充电器在充电时,对于电池组的端电压UE的上升限制电压是在以电池组的容量在额定状态下与厂家所规定的温度范围内充电及使用时设定的。一种充电方法是首先用大电流对电池充电,蓄电池的端电压UE迅速上升,当蓄电池端电压UE上升到规定数值时,极化现象已经比较严重,停止充电。经过短时间停止充电后,再让蓄电池对负载进行一次脉冲放电,使蓄电池极化电压下降,经过短时间停止放电后,再用大电流进行充电,如此反复循环。一种方法是将充电工作过程分为几段,一般先是以高于上升限制电压的充电电压,或者以设定的初始电流开始充电,当电池组被充至上升限制电压时,改由与限制电压相等的充电电压充电,随着UE的上升,充电电流自然下降,当UE接近至充电电压时电流降为0,此刻充电电压再改由厂家规定的浮充电压与电流充电,当充至厂家规定的时间范围时,结束充电工作,上述充电方法不能使电池组内各单体电池内正负极板上深处的活性物质得到充分的电化学反应,久而久之会成为蓄电池容量下降的因素之一。
电池组随着充放电循环次数与使用期的增加,电池组内各单体电池会发生不同程度的老化现象,并使电池组实际的平均容量逐渐下降,因此电池组的实际的可接受的上升限制电压与实际的可接受的充电电流也在逐渐下降。在此时的实际容量状态下若再以原来家厂规定的上升限制电压来限制电池端电压上升时将对电池造成与实际容量不相符的过量充电。因此,当电池组的实际容量下降至额定容量的70%时,实际容量下降速度将加大,当实际容量下降至额定容量的60%时,为了避免因过量充电造成充电事故,厂家一般要求不可再继续充电使用,如图15中的曲线Ⅰ所示。或者经修复后再行使用。两者都会对环境造成污染。
发明内容
本发明主要针对现有的充电设备和充电方法存在在充电工作过程中不能充分提高蓄电池将电能转化成化学能的转化效率,以及充分提高充电速度和充分延长蓄电池使用寿命的充电问题。为进一步提高蓄电池的充电工作效率,提供一种蓄电池组的充电设备及电路。
本发明为解决上述问题而采取的技术方案为:
一种蓄电池组的充电设备,包括外壳(1),在外壳(1)的正面设有交流电源电压表电池组端电压表VE,十进制的充电周波期数码显示表SM,充电电流表AC,放电电流表Af,蜂鸣器FM,转换开关K2,拨动开关K1,拨动开关K8,拨动开关K6,拨动开关K9,信号灯D1,信号灯D2,信号灯D13,信号灯D12,信号灯D11,信号灯D15,按钮开关K4,按钮开关K5,按钮开关K7,旋钮N1,旋钮N2,旋钮N3,旋钮N4,旋钮N5,在外壳(1)的后面设有熔断器RD1,熔断器RD2,熔断器RD3,熔断器RD4,熔断器RD5,熔断器RD6和风扇FS,在外壳(1)的一个侧面上设有充电电流输出端插座(2),在外壳(1)的另一个侧面上设有交流电源输入端插座(3);其中旋钮N1为电路中可调电阻R43的旋钮、旋钮N2为电路中可调电阻R40的旋钮、旋钮N3为电路中可调电阻R12的旋钮、旋钮N4为电路中可调电阻R25的旋钮、旋钮N5为电路中可调电阻R65的旋钮。
本发明蓄电池组的充电设备的电路,由拨动开关K1、转换开关K2、电磁开关K3、按钮开关K4-K5、拨动开关K6、按钮开关K7、拨动开关K8、拨动开关K9、电源交流电压表充电电流表AC、放电电流表Af、电池组端电压表VE、蜂鸣器FM、风扇FS、熔断器RD1-RD6、变压器BY、整流桥ZQ1-ZQ2、电容器C1-C16、发光二极管D1-D2、发光二极管D11-D13、发光二极管D15、二极管D3-D10、二极管D14、电感器L1、电阻R1-R76、电阻R′1、电阻R′2……电阻R′n-1、电阻R′n、非门F′1、非门F′2……非门F′n-1、非门F′n、三端稳压器wy、三极管T1、三极管T4、场效应管T2-T3、场效应管T5-T6、或非门HF1-HF2、非门F1-F6、或门H1-H2、与门Y1-Y2、多位串行二进制计数器JS1、n位串行二进制计数器JS2、多谐振荡器MP、R-S触发器RS1、R-S触发器RS3-RS4、R-S触发器RS7、运算放大器YS1-YS3、十进制的充电周波期数码显示表SM和模拟开关SW1-SW3组成;
交流电源输入端插座(3)的一端分别与拨动开关K1的1端和电源交流电压表的一端相连接,交流电源输入端插座(3)的另一端分别与电源交流电压表的另一端和拨动开关K1的3端相连接,拨动开关K1的2端与熔断器RD1的一端相连接,拨动开关K1的4端与变压器BY线圈N1的4端相连接,熔断器RD1的另一端与转换开关K2的1端相连接且转换开关K2的1端可投向转换开关K2的2端、3端或者4端,转换开关K2的2端与变压器BY线圈N1的1端相连接,转换开关K2的3端与变压器BY线圈N1的2端相连接,转换开关K2的4端与变压器BY线圈N1的3端相连接,变压器BY线圈N2的1端与整流桥ZQ1的1端相连接,变压器BY线圈N2的2端与整流桥ZQ1的2端相连接,变压器BY线圈N3的1端与整流桥ZQ2的1端相连接,变压器BY线圈N3的2端与整流桥ZQ2的2端相连接,整流桥ZQ1的3端接地并与电容器C1的一端、电容器C2的一端和发光二极管D1的负极相连接,整流桥ZQ1的4端与熔断器RD2的一端相连接,熔断器RD2的另一端与电感器L1的1端和电容器C1的另一端相连接,电感器L1的2端与电容器C2的另一端和熔断器RD4的一端相连接,熔断器RD4的另一端与电磁开关K3的触点3和电阻R1的一端相连接,电阻R1的另一端与发光二极管D1的正极相连接,整流桥ZQ2的3端接地并与电容器C3的一端、电容器C4的一端、三端稳压器wy的2端和发光二极管D2的负极相连接,整流桥ZQ2的4端与熔断器RD3的一端相连接,熔断器RD3的另一端与电容器C3的另一端和电阻R2的一端相连接,电阻R2的另一端与电容器C4的另一端和三端稳压器wy的1端相连接,电路中控制电源的正电压Uk由三端稳压器wy的3端输出并连接于节点A,电阻R3的一端连接于节点A,电阻R3的另一端与发光二极管D2的正极相连接;
电磁开关K3的触点4与电阻R4的一端、三极管T1的e极和场效应管T3的d极都相连接于节点M,电阻R4的另一端与电阻R5的一端和三极管T1的b极相连接,电阻R5的另一端与场效应管T2的d极相连接,场效应管T2的s极接地并和电阻R6的一端相连接,电阻R6的另一端与三极管T1的c极和电阻R7的一端相连接,电阻R7的另一端与场效应管T3的g极相连接,场效应管T2的g极与或非门HF1的Y端相连接,或非门HF1的D端与拨动开关K8的1端相连接,拨动开关K8的2端和非门F1的Y端相连接于节点J,非门F1的A端与多位串行二进制计数器JS1的Qm2端相连接于节点I,多位串行二进制计数器JS1的时钟输入端cp与多谐振荡器MP的脉冲输出端mp相连接,多位串行二进制计数器JS1的置“0”端cr与节点C相连接,拨动开关K8的3端通过电阻R75接地;
按钮开关K5的一端与R-S触发器RS7的S端和电阻R8的一端相连接后再连接于节点C,按钮开关K5的另一端与按钮开关K4的一端、电磁开关K3的电磁线圈的1端和二极管D3的负极相连接,按钮开关K4的另一端与节点A相连接,电磁开关K3电磁线圈的2端与二极管D3的正极、三极管T4的c极相连接,三极管T4的e极接地,三极管T4的b极与电阻R9的一端相连接,电阻R9的另一端与R-S触发器RS1的Q端相连接,R-S触发器RS1的S端与电阻R8的另一端、电阻R10的一端和电容器C5的一端相连接,电容器C5的另一端与电阻R10的另一端相连接后接地;R-S触发器RS1的R端与或门H1的Y端相连接,或门H1的A端与电容器C6的一端相连接,电容器C6的另一端与节点A相连接,或门H1的B端与电阻R12的一端和电阻R13的一端相连接,电阻R12的另一端接地,电阻R13的另一端与节点B相连接;或门H1的C端与电阻R11的一端相连接,电阻R11的另一端接地,或门H1的D端和充电电流表AC的正端都连接于节点N;
R-S触发器RS7的R端与节点W相连接,节点W与n位串行二进制计数器JS2的Q1端相连接,R-S触发器RS7的Q端与二极管D4的正极相连接,二极管D4的负极与电阻R14的一端相连接,电阻R14的另一端与电阻R15的一端、电阻R16的一端和电阻R17的一端相连接,电阻R16的另一端接地,电阻R17的另一端与电阻R18的一端、电阻R19的一端和运算放大器YS2的负端相连接,电阻R18的另一端与电容器C7的一端相连接,电容器C7的另一端与电阻R19的另一端、运算放大器YS2的sc端和或非门HF1的C端相连接于节点Q,运算放大器YS2的正端与电阻R20的一端、电阻R22的一端、电阻R23的一端相连接,电阻R28的一端和或非门HF1的B端相连接于节点P,电阻R20的另一端与电容器C8的一端和电阻R21的一端相连接,电容器C8的另一端接地,电阻R21的另一端与充电电流输出端插座(2)的一端、充电电流表AC的正极和电阻R72的一端相连接于节点N后经插头-电缆与蓄电池组E的负极相连接,电阻R22的另一端与二极管D5的负极相连接,二极管D5的正极与电阻R25的一端和电阻R24的一端相连接,电阻R25的另一端接地,电阻R23的另一端与二极管D6的负极相连接,二极管D6的正极与电阻R27的一端和电阻R26的一端相连接,电阻R26的另一端与节点A相连接,电阻R27的另一端接地,电阻R28的另一端与二极管D7的负极和二极管D8的负极相连接,二极管D7的正极与电阻R30的一端相连接,电阻R30的另一端和与门Y1的Y端相连接,与门Y1的B端与电阻R31的一端和电阻R32的一端相连接,电阻R31的另一端接地,电阻R32的另一端与节点B相连接,与门Y1的A端和非门F3的Y端相连接,非门F3的A端与电阻R29的一端、二极管D8的正极和电容器C9的一端相连接,电容器C9的另一端和非门F2的Y端相连接,非门F2的A端与节点H相连接,电阻R29的另一端接地;电阻R24的另一端与电阻R15的另一端和电阻R59的一端都相连接于节点D,电阻R′1、电阻R′2……电阻R′n-1、电阻R′n的一端全部都相连接于节点D,电阻R′1、电阻R′2……电阻R′n-1、电阻R′n的另一端依序分别和非门F′1、非门F′2……非门F′n-1、非门F′n的Y端一一对应相连接,非门F′1、非门F′2……非门F′n-1、非门F′n的A端依序分别与n位串行二进制计数器JS2的Q1端、Q2端……Qn-1端、Qn端的Q端一一对应相连接,非门F′1的A端同时与节点W相连接;
n位串行二进制计数器JS2的置“0”端cr与节点C相连接,n位串行二进制计数器JS2的Qn端和非门F′n的A端、或门H2的A端相连接于节点L,或门H2的Y端与电容器C10的一端相连接,电容器C10的另一端与十进制的充电周波期数码显示表SM的cp端、电阻R33的一端和n位串行二进制计数器JS2的cp端相连接,电阻R33的另一端接地,十进制的充电周波期数码显示表SM的置“0”端cr与节点C相连接,或门H2的C端与R-S触发器RS4的Q端相连接,R-S触发器RS4的S端与按钮开关K7的2端和电阻R34的一端相连接,电阻R34的另一端与电阻R35的一端相连接后接地,电阻R35的另一端与按钮开关K7的4端和R-S触发器RS4的R端相连接,按钮开关K7的1端和按钮开关K7的3端都与电阻R36的一端相连接,电阻R36的另一端与节点A相连接,或门H2的B端与拨动开关K6的3端和R-S触发器RS3的Q端、电阻R37的一端相连接于节点H,拨动开关K6的2端与电阻R76的一端相连接,电阻R76的另一端连接于节点A,拨动开关K6的1端与模拟开关SW1的控制端vc端、非门F5的A端和或非门HF1的A端相连接于节点O,电阻R37的另一端接地,R-S触发器RS3的R端与二极管D9的正极、电阻R38的一端和电容器C11的一端相连接,电容器C11的另一端接地,电阻R38的另一端与二极管D9的负极和非门F4的Y端相连接,非门F4的A端与电阻R39的一端和电阻R40的一端相连接,电阻R40的另一端与电阻R41相连接后接地,电阻R39的另一端与电阻R45的一端相连接后与节点B相连接,电阻R45的另一端与电阻R52的一端和电阻R53的一端相连接,电阻R52的另一端接地,电阻R53的另一端与电阻R54的一端和电容器C13的一端相连接,电容器C13的另一端接地,电阻R54的另一端与电阻R55的一端和运算放大器YS1的正端相连接,电阻R55的另一端与电阻R56的一端和二极管D10的负极相连接,电阻R56的另一端接地,二极管D10的正极与电阻R57的一端和电阻R58的一端相连接,电阻R58的另一端与节点A相连接,电阻R57的另一端接地,运算放大器YS1的sc端与R-S触发器RS3的S端、电阻R50的一端和电容器C12的一端相连接,电容器C12的另一端通过电阻R49与电阻R50的另一端、运算放大器YS1的负端和电阻R51的一端相连接,电阻R51的另一端与电阻R44的一端、电阻R43的一端和电容器C14的一端相连接,电容器C14的另一端接地,电阻R43的另一端通过电阻R42接地,电阻R44的另一端与节点A相连接,模拟开关SW1的输出端o端通过电阻R48与发光二极管D13的正极相连接,发光二极管D13的负极接地,模拟开关SW1的输入端I端与模拟开关SW2的输入端I端和模拟开关SW3的输入端I端相连接后与节点A相连接,模拟开关SW2的控制端vc端和非门F5的Y端相连接,模拟开关SW2的输出端o端通过电阻R47与发光二极管D12的正极相连接,发光二极管D12的负极接地,模拟开关SW3的控制端vc端与节点G相连接,节点G与多位串行二进制计数器JS1的Qm3端相连接,模拟开关SW3的输出端o端通过电阻R46与发光二极管D11的正极相连接,发光二极管D11的负极接地;
场效应管T3的s极通过熔断器RD5与电阻R71的一端和二极管D14的正极相连接,二极管D14的负极与熔断器RD6的一端、电池组端电压表VE的正极、充电电流输出插座(2)的另一端连接于节点B后经插头-电缆与蓄电池组E的正极相连接,电池组端电压表VE的负极、放电电流表Af的负极、电阻R72的另一端、充电电流表Ac的负极都接地,放电电流表Af的正极与电阻R61的一端和场效应管T5的s极相连接,场效应管T5的d极与熔断器RD6的另一端相连接,场效应管T5的g极与电阻R67的一端和电阻R68的一端相连接,电阻R68的另一端接地,电阻R67的另一端与或非门HF2的y端相连接,或非门HF2的A端与电阻R70的一端和电阻R71的另一端相连接,电阻R70的另一端接地,或非门HF2的B端与拨动开关K8的4端相连接,拨动开关K8的5端与电阻R69的一端相连接,电阻R69的另一端接地,拨动开关K8的6端和非门F6的Y端相连接,非门F6的A端与节点H相连接,节点H与R-S触发器RS3的Q端相连接,或非门HF2的C端和与门Y2的Y端相连接,与门Y2的A端与节点K相连接,节点K与多位串行二进制计数器JS1的Qm1端相连接,与门Y2的B端与节点J相连接,节点J和非门F1的Y端、拨动开关K8的2端相连接,或非门HF2的D端与节点I相连接,节点I与多位串行二进制计数器JS1的Qm2端相连接,或非门HF2的E端与电容器C16的一端、电阻R63的一端和运算放大器YS3的sc端相连接,电容器C16的另一端通过电阻R64与电阻R63的另一端、运算放大器YS3的负端和电阻R62的一端相连接,电阻R62的另一端与拨动开关K9的1端和电阻R65的一端相连接,电阻R65的另一端接地,拨动开关K9的2端通过电阻R66与节点A相连接,拨动开关K9的3端与电阻R59的另一端相连接,运算放大器YS3的正端通过电阻R60与电阻R61的另一端和电容器C15的一端相连接,电容器C15的另一端接地;
场效应管T6的g极通过电阻R73与节点L相连接,节点L与n位串行二进制计数器JS2的Qn端相连接,场效应管T6的s极接地,场效应管T6的d极与发光二极管D15的负极和蜂鸣器FM的一端相连接,发光二极管D15的正极与电阻R74的一端相连接,电阻R74的另一端与节点A相连接,蜂鸣器FM的另一端与节点A相连接,风扇FS的一端与节点A相连接,风扇FS的另一端接地。
本发明设置限制充电电流变化的信号电流曲线,此曲线的变化轨迹为阻尼式波动变化的周波曲线,此曲线简称为充电电流的限制曲线,用符号Icx曲线表示,Icx曲线的横坐标为时间,纵坐标为充电电流的限制量,该Icx曲线是由电容器C9、电阻R29构成的RC充放电电路在电阻R29上产生的电压降UR29,UR29经二极管D8、电阻R28、或非门HF1的B端,控制Icx曲线中各阻尼式周波的上升变化过程,其中UR29按照下述式(1)的指数规律变化:
UR29≈UK -t/RC 式(1)
式(1)中UK为三端稳压器wy的3端经节点A输出的控制电源正端电压,R为电阻R29的阻值,C为电容器C9的电容量,t为UR29的变化时间。
本发明与门Y1的Y端输出按照与门的开关门时间特性变化的电平信号经电阻R30、二极管D7、电阻R28至或门HF1的B端控制Icx曲线中各阻尼式周波下降的变化过程。
本发明电路中由按钮开关K7发出的触发信号经R-S触发器RS4的Q端或者由运算放大器YS1的sc端发出的触发信号经R-S触发器RS3的Q端经或门H2、电容器C10至n位串行二进制计数器JS2的时钟输入端cp经计数,设定充电电流的限制曲线Icx当前周波的上升幅度,同时触发十进制的充电周波期数码显示表SM显示n位串行二进制计数器JS2的当前所计的数。
本发明电路中由电路中n位串行二进制计数器JS2的Q1、Q1……Qn-1、Qn各Q端输出的二进制数字意义上的位权的逻辑电平信号,经过与各Q端对应的各非门:F′1、F′2……F′n-1、F′n,再经与各非门对应的各电阻:R′1、R′2……R′n-1、R′n进行反相的D/A转换在由电阻R′1、电阻R′2……电阻R′n-1、电阻R′n的各一端产生的模拟电压信号在节点D相加之后经电阻R24、二极管D5、电阻R22、运算放大器YS2至或非门HF1的C端限定Icx曲线中各阻尼式周波的最高上升幅度,各周波的最高上升幅度随着周波数的增加而降低,Icx曲线的变化轨迹为一种波纹形起伏变化的阻尼式周波曲线,即阻尼式逐波降低。
所述非门:F′1、F′2……F′n-1、F′n中n≥4,所述电阻R′1、R′2……R′n-1、R′n中n≥4,所述n位串行二进制计数器JS2的位数n≥4,所述多位串行二进制计数器JS1的位数≥5。
本发明多谐振荡器MP的脉冲输出端mp输出的mp脉冲信号输至多位串行二进制计数器JS1的时钟输入端cp后:
(1)mp脉冲信号在多位串行二进制计数器JS1的Qm1被分频为:频率为Ff,周期为TMF的放电脉冲控制信号经与门Y2、或非门HF2、电阻R67至场效应管T5的g极控制放电电流Ff对蓄电池组E进行多次连续的高频脉冲电流放电;
(2)mp脉冲信号在多位串行二进制计数器JS1的Qm2被分频为:频率为Fc,周期为TMC,波峰期为tmf,波谷期为tmg,其中TMC=tmf+tmg的充电脉冲控制信号经非门F1、拨动开关K8、或非门HF1、场效应管T2、三极管T1、电阻R7、场效应管T3、在以Icx曲线为包络线的限制下,将充电电流IC调制成载波式脉冲电流,经熔断器RD5、二极管D14、节点B对蓄电池组E进行充电;
(3)mp脉冲在多位串行二进制计数器JS1的Qm3被分频为:频率为Fd,周期为TMD的脉冲信号经节点G至模拟开关SW3的控制端Vc控制发光二极管D11闪烁,以显示多谐振荡器MP工作正常;
(4)步骤(1)、(2)和(3)中多位串行二进制计数器JS1中Qm1、Qm2和Qm3输出的脉冲信号频率:Ff>>Fc>Fd;
(5)步骤(1)、(2)和(3)中多位串行二进制计数器JS1中Qm1、Qm2和Qm3输出的脉冲信号的周期:TMF<<TMC<TMD;
(6)充电电流在Icx曲线限制下也按照阻尼式周波变化时,在充电电流的各周波之间充电电流为0的期间,以及脉冲式充电电流各脉冲周期TMC的波谷期tmg期间都进行频率为Ff周期为TMF的多次连续的高频脉冲电流放电。
本发明对蓄电池组充电的充电电压始终为所述二极管D14负极输出的峰值电压UCM对蓄电池组E充电,且UC>UCM>UEX 式(2),在式(2)中UC为电感器L1的2端输出的充电工作电压,UEX是以充电设备的旋钮N1调节电路中电阻R43设定的充电工作中蓄电池组E端电压UE的上升限制电压。
本发明采用上述技术方案,对蓄电池组以兼容与综合管理的控制过程对电池充电。
一、以综合管理的方法设定蓄电池组E的上升限制电压UEX
本设备的充电方法根据蓄电池多项充电的基本原理,结合具体使用的电池生产厂家的具体的充电要求,在保证充电工作安全的前提下,以能够兼顾蓄电池组内各单体电池在不同程度的老化状态下的实际平均容量,与适应在不同季节的环境温度的要求进行充电工作,以防止冬季低温时欠充,实际平均容量较额定容量低时及夏季高温时都会过充。并且在此充电工作过程中能够对电池组同时进行降低电池组极化电压与温升速度的工作。为此本充电方法是以兼容与综合管理的方法适时设定限制电池组端电压UE的上升的限制电压,此电压简称综合限制电压,或者以符号:UEX表示。
实际适时设定UEX的计算公式如式(3)所示:
式(3)中:
1.n:当电池组内各单体电池以串联形式组成电池组时n为电池组中单体电池的只数,当电池组内各单体电池以并联形式组成时n设定为1;
2.Uex:厂家规定的单体电池上升的限制电压;
3.Uef:厂家规定的单体电池的浮充电压;
4.T0:为常温:20℃;
5.TH:充电与使用时的环境温度;
6.PT:温度补偿系数,0<PT<0.05;
7.PC:电池组的容量补偿系数。
PC的计算方法:
(1)计量检测方法:
式(4)中CE是计量检测仪器测得的电池组的实际容量。CO为电池组的额定容量。
2)以做功比较法:
按照厂家规定的工作条件,电池组实际做的功PE,与厂家给出应做到的标准额定功PO之比。
3)行驶距离比较法:
例如某电池组按照厂家规定的要求装于某车辆在规定的使用条件下额定行驶距离应为SO,但经使用一段时间后实际行驶距离降低为SE,SE与SO之比为:PC。
为此本充电设备及其电路在充电工作过程中控制电池组E的端电压UE以式(7)所示的循环式进行循环变化。
在式(7)中“↓”表示下降,“→”表示引起,UEJ=Uef·n,式(8);
在式(8)中UEJ表示在充电工作过程中,充电电流IC=0时,由电池组E端电压UE下降的最低限制电压,Uef为厂家规定的单体电池的浮充电压,n表示串联式蓄电池组E中单体电池的个数。
本充电设备及其电路,控制UE按照式7进行n0次循环变化,且n0≥9。
1)由操作旋钮N1调节电阻R43设定,经式(3)计算所得的UEX,当UE上升至UEX时控制充电电流下降至0。
2)由操作旋钮N2调节电阻R40设定,经式(8)计算所得的UEJ,当UE下降至UEJ时控制充电电流开始上升。
为了能使电池组组内的单体电池内各正负极板上深处的活性物质也能够得到充分的电化学反应,本充电设备及其电路在充电工作过程中始终以高于UEX的峰值电压UCM对电池组充电:
UC>UCM>UEX式(2),UC为充电工作电压,即电感器L1的2端输出的电压;UCM由电路中二极管D14的负极输出。
二、本充电设备及其电路控制充电电流IC的变化过程
当蓄电池使用阶段式或者多阶梯式的快速充电方法时,当充电电流(以下或者以符号:IC表示充电电流)逐级以阶梯式上升或者下降至另一级阶梯时,瞬间突变的IC经电解液时极有可能使电池内正负极板及极板上的活性物质产生瞬间的微变形,在此瞬间因诸多理化因素发生的电化学及反应过程在此不做叙述,久而久之会成为蓄电池实际容量逐渐下降的因素之一,为避免上述影响,为能够高效快速充电,为此,本充电设备及其电路,设置限制充电电流变化的信号曲线,在充电工作过程中,控制充电电流IC在此信号曲线的限制下变化,以下,此信号曲线简称电流的限制曲线,或者以符号Icx表示,本充电设备及其电路将Icx曲线的变化轨迹控制为一种类似波纹形起伏变化的阻尼式波动曲线,Icx曲线每一次起伏变化的波动过程在此充电方法中称为Icx曲线的一个周波,并将每一个此种周波变化的全过程所经过的时间称为一个周波期,此期或者以符号:KT表示,在Icx曲线中各周波期KT不尽相同,Icx曲线的图像如图10(a)中细实线所示。
在Icx曲线中每个周波的变化过程:先经过Icx=0的波谷期,此期以符号bgt表示。在bgt期Icx曲线与时间轴t重合,在经bgt期之后,Icx从0开始以波纹形连续过渡的形式逐渐上升至本周波的波峰后再以波纹形连续过渡的形式下降至Icx=0的波谷;在每个周波中上升与下降过程所经过的时间为起伏期。此期以符号:qft表示。bgt+qft=KT,KT为Icx曲线中的一个周波期。在充电工作过程中电路中电容器C10发出的脉冲信号至n位串行二进制计数器JS2的时钟输入端cp对Icx曲线周波的波动次数进行计数,n位串行二进制计数器JS2的各Q端为全“0”时,从Icx曲线的第一个周波开始,计数器JS2进行逐波加一的计数,当计至Q1至Qn-1全为“0”,仅Qn为“1”时停止计数,此时Icx曲线的周波数为最后一个周波,即总周波数=2n+1,式(9),其中总周波数用N表示,在式(9)中2的幂指数n为n位串行二进制计数器JS2的位数,n≥4。即Icx曲线经过nN个周波期KT。从第一个周波期KT1开始各周波期依序分别以符号:KT1、KT、……KTN-1、KTN表示,各周波期中的波谷期及起伏期依次分别以bgt1、bgt2、……bgtN-1、bgtN和qft1、qft2……qftN-1、qftN表示,与此同时电路中十进制的充电周波期数码显示表SM显示n位串行二进制计数器JS2当前所计的二进制数。即数码显示表SM所显示的数加1之后方是实际的周波期数,例如SM所显示数全0时,实际为第一个周波期KT,在第N个周波期KTN,数码显示表SM所显示数字为N减1。
Icx曲线从KT1开始在各周波期起伏期中的Icx曲线的波峰起伏幅度随着周波期期数的增加而降低,即阻尼式逐波降低。在周波期KTN当t→∞时,Icx趋近于0,上述Icx曲线的变化轨迹如图10所示。
本充电设备及其电路在充电工作过程中控制充电电流IC在Icx曲线的限制下变化。因此IC亦以阻尼式周波的波动变化方式对电池组充电,IC每次起伏波动变化所经的时间为一个充电电流的变化周波期,从第一个充电电流周波期开始各充电电流周波期与Icx曲线的各周波期KT同步变化且一一对应,因此,充电电流的各周波期的表示符号,与Icx曲线中各周波期KT的表示符号依次对应相同。各充电电流周波期中的波谷期与起伏期,与对应的各KT周期中的bgt期、qft期对应。且同步,与相等,故依序也分别以相同的符号表示,不做重复描述。
充电电流IC跟随Icx曲线变化的形式
一、在充电调试工作过程中控制IC连续跟随Icx曲线同步变化,如图10所示。在充电工作过程中IC的变化幅度与各KT周期中的Icx曲线的变化幅度连续相等:IC=Icx。如图10所示。
1)在各bgt期间IC连续跟随Icx变化:
Icx=0,IC=Icx=0,两曲线变化轨迹相等与时间轴重合。
2)在各qft期间IC连续跟随Icx曲线起伏变化:IC=Icx两曲线的变化轨迹重合,如图10中粗实线所示。IC在各qft期间的变化轨迹为连续光滑的波纹形曲线,此电流曲线在充电调试工作时使用。
二、脉冲式IC以载波形式跟随Icx曲线变化的方式对电池组充电。
本充电设备及其充工作电过程中充电电流在多位二进制串行计数器JS1的Qm2端输出的脉冲信号同步控制下,将充电电流IC调制成频率为FC,周期为TMC、波谷宽期度为tmg、波峰宽期度为tmf的载波式的脉冲充电电流IC,载波式脉冲充电电流IC的包络线周波期与Icx曲线对应的各周波期KT同步变化。如图10(a)、(c)所示。
在脉冲式IC的充电工作过程中Icx曲线如同载波的包络线,对脉冲式IC的每个脉冲电流的脉冲波峰的幅度进行限制。
1)Icx曲线在bgt期间Icx=0、IC=Icx,IC的脉冲电流幅度等于0,Icx、IC两曲线都与时间轴t重合,如图10(a)中各bgt期间所示。
2)Icx曲线在qft期间,脉冲式IC的每个脉冲电流的脉冲幅度以Icx曲线为限制,且等于Icx,每个脉冲的幅度跟随Icx曲线连续变化且等于Icx:每个脉冲的幅度与Icx曲线重合,如图10(a)、(c)所示。
在充电工作过程中对电池组E进行高频脉冲电流放电
本充电设备及其电路在充电工作过程中,放电电流If在多位二进制串行计数器JS1的某Q端Qm1输出的频率为Ff,周期为TMF的放电脉冲信号同步控制下对电池组E进行多次连续的高频脉冲放电(相对Ff>>FC而言),放电电流以符号If表示。此种多次连续的高频脉冲放电的放电方法,可高效降低充电工作过程中电池的极化现象和温升速度,并可对电池进行深度保养。
一、当充电电流IC连续跟随Icx曲线变化时,在IC各周波期中的bgt期间,对电池组进行多次连续的高频脉冲放电如图11(a)所示,图中栅列状粗实线表示脉冲放电电流,图中每条粗实线表示一次脉冲放电。
二、当充电电流IC以脉冲式电流充电时,在IC的各周波期的bgt期间对电池组进行多次连续的高频脉冲放电如图11(b)所示,图中栅列状粗实线表示脉冲放电电流,图中每条粗实线表示一次脉冲放电。
三、当充电电流IC以脉冲式电流充电时在IC各周波期的bgt期间,与各qft期间的各充电脉冲周期TMC中的tmg期间都进行多次连续的高频脉冲放电如图12所示。图中栅列状的粗实线表示脉冲放电电流。每条粗实线表示一次脉冲放电。
图13是以充电工作过程中的某周波期KTm1为例说明上述过程。
四、1)上述一、二、三中所述脉冲放电电流If的幅度可控且为恒值,如图11(a)、(b)和图13所示。
2)上述一、二、三中所述脉冲放电电流If的幅度可控制为从设定最高值开始至t→∞时刻趋近于0的变化形式。如图12(a)(b)和图14所示。图14中KTm2表示某周波期。
以上充放电方式有益于蓄电池的深度保养,并使充入电池的电流高效转化为化学能存储于蓄电池中,此理化原理及反应过程不在此论述。
本设备及其电路在充电工作过程中由二极管D14负极输出的充电电压的峰值为UCM,UCM始终高于UEX,即UCM>UEX,式中UEX经前述式(3)计算所得。
前述电池组E的端电压UE按照式(7)进行循环式变化时,各循环期依序与在Icx曲线限制下变化的充电电流IC的各周波期KT同步变化。在IC周波期KT的波谷期bgt期间,IC=0,UE连续下降至最低限制电压UEJ。在KT的起伏期qft期间,无论IC是在缓升或者缓降的过程中UE都在连续上升。在UE上升至限制电压UEX的同时,Icx曲线将IC限制为0。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明的电路总图。
图3是图2中2-1的局部放大图;
图4是图2中2-2的局部放大图;
图5是图2中2-3的局部放大图;
图6是图2中2-4的局部放大图;
图7是图2中2-5的局部放大图;
图8是图2中2-6的局部放大图;
图9是图2中2-7的局部放大图;
图10是曲线Icx、曲线连续式IC和脉冲式IC的曲线波形图;
图11是放电电流在充电电流的bgt期间以等幅的多次高频连续放电的曲线图;
图12是放电电流在充电电流的bgt期间以渐进“0”式的多次高频连续放电的曲线图;
图13是脉冲式IC在bgt期间和tmg期间的放电幅度为等幅的多次高频连续放电的曲线图;
图14是脉冲式IC在bgt期间和tmg期间的放电幅度为渐进“0”式的多次高频连续放电的曲线图;
图15是本充电设备与现有技术中充电设备的充电循环次数对比曲线图。
具体实施方式
实施例1
一种蓄电池组的充电设备,如图1所示,包括外壳(1),在外壳(1)的正面设有交流电源电压表电池组端电压表VE,十进制的充电周波期数码显示表SM,充电电流表AC,放电电流表Af,蜂鸣器FM,转换开关K2,拨动开关K1,拨动开关K8,拨动开关K6,拨动开关K9,信号灯D1,信号灯D2,信号灯D13,信号灯D12,信号灯D11,信号灯D15,按钮开关K4,按钮开关K5,按钮开关K7,旋钮N1,旋钮N2,旋钮N3,旋钮N4,旋钮N5,在外壳(1)的后面设有熔断器RD1,熔断器RD2,熔断器RD3,熔断器RD4,熔断器RD5,熔断器RD6和风扇FS,在外壳(1)的一个侧面上设有充电电流输出端插座(2),在外壳(1)的另一个侧面上设有交流电源输入端插座(3);其中旋钮N1为电路中可调电阻R43的旋钮、旋钮N2为电路中可调电阻R40的旋钮、旋钮N3为电路中可调电阻R12的旋钮、旋钮N4为电路中可调电阻R25的旋钮、旋钮N5为电路中可调电阻R65的旋钮。
如图2至图9所示,本发明蓄电池组的充电设备的电路,由拨动开关K1、转换开关K2、电磁开关K3、按钮开关K4-K5、拨动开关K6、按钮开关K7、拨动开关K8、拨动开关K9、电源交流电压表充电电流表AC、放电电流表Af、电池组端电压表VE、蜂鸣器FM、风扇FS、熔断器RD1-RD6、变压器BY、整流桥ZQ1-ZQ2、电容器C1-C16、发光二极管D1-D2、发光二极管D11-D13、发光二极管D15、二极管D3-D10、二极管D14、电感器L1、电阻R1-R76、电阻R′1、电阻R′2……电阻R′n-1、电阻R′n、非门F′1、非门F′2……非门F′n-1、非门F′n、三端稳压器wy、三极管T1、三极管T4、场效应管T2-T3、场效应管T5-T6、或非门HF1-HF2、非门F1-F6、或门H1-H2、与门Y1-Y2、多位串行二进制计数器JS1、n位串行二进制计数器JS2、多谐振荡器MP、型号为CD4043的R-S触发器RS1、型号为CD4043的R-S触发器RS3-RS4、型号为CD4043的R-S触发器RS7、型号为LM324的运算放大器YS1-YS3、型号为CD4040的十进制的充电周波期数码显示表SM和型号为CD4066的模拟开关SW1-SW3组成;
交流电源输入端插座(3)的一端分别与拨动开关K1的1端和电源交流电压表的一端相连接,交流电源输入端插座(3)的另一端分别与电源交流电压表的另一端和拨动开关K1的3端相连接,拨动开关K1的2端与熔断器RD1的一端相连接,拨动开关K1的4端与变压器BY线圈N1的4端相连接,熔断器RD1的另一端与转换开关K2的1端相连接且转换开关K2的1端可投向转换开关K2的2端、3端或者4端,转换开关K2的2端与变压器BY线圈N1的1端相连接,转换开关K2的3端与变压器BY线圈N1的2端相连接,转换开关K2的4端与变压器BY线圈N1的3端相连接,变压器BY线圈N2的1端与整流桥ZQ1的1端相连接,变压器BY线圈N2的2端与整流桥ZQ1的2端相连接,变压器BY线圈N3的1端与整流桥ZQ2的1端相连接,变压器BY线圈N3的2端与整流桥ZQ2的2端相连接,整流桥ZQ1的3端接地并与电容器C1的一端、电容器C2的一端和发光二极管D1的负极相连接,整流桥ZQ1的4端与熔断器RD2的一端相连接,熔断器RD2的另一端与电感器L1的1端和电容器C1的另一端相连接,电感器L1的2端与电容器C2的另一端和熔断器RD4的一端相连接,熔断器RD4的另一端与电磁开关K3的触点3和电阻R1的一端相连接,电阻R1的另一端与发光二极管D1的正极相连接,整流桥ZQ2的3端接地并与电容器C3的一端、电容器C4的一端、三端稳压器wy的2端和发光二极管D2的负极相连接,整流桥ZQ2的4端与熔断器RD3的一端相连接,熔断器RD3的另一端与电容器C3的另一端和电阻R2的一端相连接,电阻R2的另一端与电容器C4的另一端和三端稳压器wy的1端相连接,电路中控制电源的正电压Uk由三端稳压器wy的3端输出并连接于节点A,电阻R3的一端连接于节点A,电阻R3的另一端与发光二极管D2的正极相连接;
电磁开关K3的触点4与电阻R4的一端、三极管T1的e极和场效应管T3的d极都相连接于节点M,电阻R4的另一端与电阻R5的一端和三极管T1的b极相连接,电阻R5的另一端与场效应管T2的d极相连接,场效应管T2的s极接地并和电阻R6的一端相连接,电阻R6的另一端与三极管T1的c极和电阻R7的一端相连接,电阻R7的另一端与场效应管T3的g极相连接,场效应管T2的g极与或非门HF1的Y端相连接,或非门HF1的D端与拨动开关K8的1端相连接,拨动开关K8的2端和非门F1的Y端相连接于节点J,非门F1的A端与多位串行二进制计数器JS1的Qm2端相连接于节点I,多位串行二进制计数器JS1的时钟输入端cp与多谐振荡器MP的脉冲输出端mp相连接,多位串行二进制计数器JS1的置“0”端cr与节点C相连接,拨动开关K8的3端通过电阻R75接地;
按钮开关K5的一端与R-S触发器RS7的S端和电阻R8的一端相连接后再连接于节点C,按钮开关K5的另一端与按钮开关K4的一端、电磁开关K3的电磁线圈的1端和二极管D3的负极相连接,按钮开关K4的另一端与节点A相连接,电磁开关K3电磁线圈的2端与二极管D3的正极、三极管T4的c极相连接,三极管T4的e极接地,三极管T4的b极与电阻R9的一端相连接,电阻R9的另一端与R-S触发器RS1的Q端相连接,R-S触发器RS1的S端与电阻R8的另一端、电阻R10的一端和电容器C5的一端相连接,电容器C5的另一端与电阻R10的另一端相连接后接地;R-S触发器RS1的R端与或门H1的Y端相连接,或门H1的A端与电容器C6的一端相连接,电容器C6的另一端与节点A相连接,或门H1的B端与电阻R12的一端和电阻R13的一端相连接,电阻R12的另一端接地,电阻R13的另一端与节点B相连接;或门H1的C端与电阻R11的一端相连接,电阻R11的另一端接地,或门H1的D端和充电电流表AC的正端都连接于节点N;
R-S触发器RS7的R端与节点W相连接,节点W与n位串行二进制计数器JS2的Q1端相连接,R-S触发器RS7的Q端与二极管D4的正极相连接,二极管D4的负极与电阻R14的一端相连接,电阻R14的另一端与电阻R15的一端、电阻R16的一端和电阻R17的一端相连接,电阻R16的另一端接地,电阻R17的另一端与电阻R18的一端、电阻R19的一端和运算放大器YS2的负端相连接,电阻R18的另一端与电容器C7的一端相连接,电容器C7的另一端与电阻R19的另一端、运算放大器YS2的sc端和或非门HF1的C端相连接于节点Q,运算放大器YS2的正端与电阻R20的一端、电阻R22的一端、电阻R23的一端相连接,电阻R28的一端和或非门HF1的B端相连接于节点P,电阻R20的另一端与电容器C8的一端和电阻R21的一端相连接,电容器C8的另一端接地,电阻R21的另一端与充电电流输出端插座(2)的一端、充电电流表AC的正极和电阻R72的一端相连接于节点N后经插头-电缆与蓄电池组E的负极相连接,电阻R22的另一端与二极管D5的负极相连接,二极管D5的正极与电阻R25的一端和电阻R24的一端相连接,电阻R25的另一端接地,电阻R23的另一端与二极管D6的负极相连接,二极管D6的正极与电阻R27的一端和电阻R26的一端相连接,电阻R26的另一端与节点A相连接,电阻R27的另一端接地,电阻R28的另一端与二极管D7的负极和二极管D8的负极相连接,二极管D7的正极与电阻R30的一端相连接,电阻R30的另一端和与门Y1的Y端相连接,与门Y1的B端与电阻R31的一端和电阻R32的一端相连接,电阻R31的另一端接地,电阻R32的另一端与节点B相连接,与门Y1的A端和非门F3的Y端相连接,非门F3的A端与电阻R29的一端、二极管D8的正极和电容器C9的一端相连接,电容器C9的另一端和非门F2的Y端相连接,非门F2的A端与节点H相连接,电阻R29的另一端接地;电阻R24的另一端与电阻R15的另一端和电阻R59的一端都相连接于节点D,电阻R′1、电阻R′2……电阻R′n-1、电阻R′n的一端全部都相连接于节点D,电阻R′1、电阻R′2……电阻R′n-1、电阻R′n的另一端依序分别和非门F′1、非门F′2……非门F′n-1、非门F′n的Y端一一对应相连接,非门F′1、非门F′2……非门F′n-1、非门F′n的A端依序分别与n位串行二进制计数器JS2的Q1端、Q2端……Qn-1端、Qn端的Q端一一对应相连接,非门F′1的A端同时与节点W相连接;
n位串行二进制计数器JS2的置“0”端cr与节点C相连接,n位串行二进制计数器JS2的Qn端和非门F′n的A端、或门H2的A端相连接于节点L,或门H2的Y端与电容器C10的一端相连接,电容器C10的另一端与十进制的充电周波期数码显示表SM的cp端、电阻R33的一端和n位串行二进制计数器JS2的cp端相连接,电阻R33的另一端接地,十进制的充电周波期数码显示表SM的置“0”端cr与节点C相连接,或门H2的C端与R-S触发器RS4的Q端相连接,R-S触发器RS4的S端与按钮开关K7的2端和电阻R34的一端相连接,电阻R34的另一端与电阻R35的一端相连接后接地,电阻R35的另一端与按钮开关K7的4端和R-S触发器RS4的R端相连接,按钮开关K7的1端和按钮开关K7的3端都与电阻R36的一端相连接,电阻R36的另一端与节点A相连接,或门H2的B端与拨动开关K6的3端和R-S触发器RS3的Q端、电阻R37的一端相连接于节点H,拨动开关K6的2端与电阻R76的一端相连接,电阻R76的另一端连接于节点A,拨动开关K6的1端与模拟开关SW1的控制端vc端、非门F5的A端和或非门HF1的A端相连接于节点O,电阻R37的另一端接地,R-S触发器RS3的R端与二极管D9的正极、电阻R38的一端和电容器C11的一端相连接,电容器C11的另一端接地,电阻R38的另一端与二极管D9的负极和非门F4的Y端相连接,非门F4的A端与电阻R39的一端和电阻R40的一端相连接,电阻R40的另一端与电阻R41相连接后接地,电阻R39的另一端与电阻R45的一端相连接后与节点B相连接,电阻R45的另一端与电阻R52的一端和电阻R53的一端相连接,电阻R52的另一端接地,电阻R53的另一端与电阻R54的一端和电容器C13的一端相连接,电容器C13的另一端接地,电阻R54的另一端与电阻R55的一端和运算放大器YS1的正端相连接,电阻R55的另一端与电阻R56的一端和二极管D10的负极相连接,电阻R56的另一端接地,二极管D10的正极与电阻R57的一端和电阻R58的一端相连接,电阻R58的另一端与节点A相连接,电阻R57的另一端接地,运算放大器YS1的sc端与R-S触发器RS3的S端、电阻R50的一端和电容器C12的一端相连接,电容器C12的另一端通过电阻R49与电阻R50的另一端、运算放大器YS1的负端和电阻R51的一端相连接,电阻R51的另一端与电阻R44的一端、电阻R43的一端和电容器C14的一端相连接,电容器C14的另一端接地,电阻R43的另一端通过电阻R42接地,电阻R44的另一端与节点A相连接,模拟开关SW1的输出端o端通过电阻R48与发光二极管D13的正极相连接,发光二极管D13的负极接地,模拟开关SW1的输入端I端与模拟开关SW2的输入端I端和模拟开关SW3的输入端I端相连接后与节点A相连接,模拟开关SW2的控制端vc端和非门F5的Y端相连接,模拟开关SW2的输出端o端通过电阻R47与发光二极管D12的正极相连接,发光二极管D12的负极接地,模拟开关SW3的控制端vc端与节点G相连接,节点G与多位串行二进制计数器JS1的Qm3端相连接,模拟开关SW3的输出端o端通过电阻R46与发光二极管D11的正极相连接,发光二极管D11的负极接地;
场效应管T3的s极通过熔断器RD5与电阻R71的一端和二极管D14的正极相连接,二极管D14的负极与熔断器RD6的一端、电池组端电压表VE的正极、充电电流输出插座(2)的另一端连接于节点B后经插头-电缆与蓄电池组E的正极相连接,电池组端电压表VE的负极、放电电流表Af的负极、电阻R72的另一端、充电电流表Ac的负极都接地,放电电流表Af的正极与电阻R61的一端和场效应管T5的s极相连接,场效应管T5的d极与熔断器RD6的另一端相连接,场效应管T5的g极与电阻R67的一端和电阻R68的一端相连接,电阻R68的另一端接地,电阻R67的另一端与或非门HF2的y端相连接,或非门HF2的A端与电阻R70的一端和电阻R71的另一端相连接,电阻R70的另一端接地,或非门HF2的B端与拨动开关K8的4端相连接,拨动开关K8的5端与电阻R69的一端相连接,电阻R69的另一端接地,拨动开关K8的6端和非门F6的Y端相连接,非门F6的A端与节点H相连接,节点H与R-S触发器RS3的Q端相连接,或非门HF2的C端和与门Y2的Y端相连接,与门Y2的A端与节点K相连接,节点K与多位串行二进制计数器JS1的Qm1端相连接,与门Y2的B端与节点J相连接,节点J和非门F1的Y端、拨动开关K8的2端相连接,或非门HF2的D端与节点I相连接,节点I与多位串行二进制计数器JS1的Qm2端相连接,或非门HF2的E端与电容器C16的一端、电阻R63的一端和运算放大器YS3的sc端相连接,电容器C16的另一端通过电阻R64与电阻R63的另一端、运算放大器YS3的负端和电阻R62的一端相连接,电阻R62的另一端与拨动开关K9的1端和电阻R65的一端相连接,电阻R65的另一端接地,拨动开关K9的2端通过电阻R66与节点A相连接,拨动开关K9的3端与电阻R59的另一端相连接,运算放大器YS3的正端通过电阻R60与电阻R61的另一端和电容器C15的一端相连接,电容器C15的另一端接地;
场效应管T6的g极通过电阻R73与节点L相连接,节点L与n位串行二进制计数器JS2的Qn端相连接,场效应管T6的s极接地,场效应管T6的d极与发光二极管D15的负极和蜂鸣器FM的一端相连接,发光二极管D15的正极与电阻R74的一端相连接,电阻R74的另一端与节点A相连接,蜂鸣器FM的另一端与节点A相连接,风扇FS的一端与节点A相连接,风扇FS的另一端接地。
本发明设置限制充电电流变化的信号电流曲线,此曲线的变化轨迹为阻尼式波动变化的周波曲线,此曲线简称为充电电流的限制曲线,用符号Icx曲线表示,Icx曲线的横坐标为时间,纵坐标为充电电流的限制量,该Icx曲线是由电容器C9、电阻R29构成的RC充放电电路在电阻R29上产生的电压降UR29,UR29经二极管D8、电阻R28、或非门HF1的B端,控制Icx曲线中各阻尼式周波的上升变化过程,其中UR29按照下述式(1)的指数规律变化:
UR29≈UK -t/RC 式(1)
式(1)中UK为三端稳压器wy的3端经节点A输出的控制电源正端电压,R为电阻R29的阻值,C为电容器C9的电容量,t为UR29的变化时间。
本发明与门Y1的Y端输出按照与门的开关门时间特性变化的电平信号经电阻R30、二极管D7、电阻R28至或门HF1的B端控制Icx曲线中各阻尼式周波下降的变化过程。
本发明电路中由按钮开关K7发出的触发信号经R-S触发器RS4的Q端或者由运算放大器YS1的sc端发出的触发信号经R-S触发器RS3的Q端经或门H2、电容器C10至n位串行二进制计数器JS2的时钟输入端cp经计数,设定充电电流的限制曲线Icx当前周波的上升幅度,同时触发十进制的充电周波期数码显示表SM显示n位串行二进制计数器JS2的当前所计的数。
本发明电路中由电路中n位串行二进制计数器JS2的Q1、Q1……Qn-1、Qn各Q端输出的二进制数字意义上的位权的逻辑电平信号,经过与各Q端对应的各非门:F′1、F′2……F′n-1、F′n,再经与各非门对应的各电阻:R′1、R′2……R′n-1、R′n进行反相的D/A转换在由电阻R′1、电阻R′2……电阻R′n-1、电阻R′n的各一端产生的模拟电压信号在节点D相加之后经电阻R24、二极管D5、电阻R22、运算放大器YS2至或非门HF1的C端限定Icx曲线中各阻尼式周波的最高上升幅度,各周波的最高上升幅度随着周波数的增加而降低,Icx曲线的变化轨迹为一种波纹形起伏变化的阻尼式周波曲线,即阻尼式逐波降低。
所述非门:F′1、F′2……F′n-1、F′n中n≥4,所述电阻R′1、R′2……R′n-1、R′n中n≥4,所述n位串行二进制计数器JS2的位数n≥4,所述多位串行二进制计数器JS1的位数≥5。
本发明多谐振荡器MP的脉冲输出端mp输出的mp脉冲信号输至多位串行二进制计数器JS1的时钟输入端cp后:
(1)mp脉冲信号在多位串行二进制计数器JS1的Qm1被分频为:频率为Ff,周期为TMF的放电脉冲控制信号经与门Y2、或非门HF2、电阻R67至场效应管T5的g极控制放电电流Ff对蓄电池组E进行多次连续的高频脉冲电流放电;
(2)mp脉冲信号在多位串行二进制计数器JS1的Qm2被分频为:频率为Fc,周期为TMC,波峰期为tmf,波谷期为tmg,其中TMC=tmf+tmg的充电脉冲控制信号经非门F1、拨动开关K8、或非门HF1、场效应管T2、三极管T1、电阻R7、场效应管T3、在以Icx曲线为包络线的限制下,将充电电流IC调制成载波式脉冲电流,经熔断器RD5、二极管D14、节点B对蓄电池组E进行充电;
(3)mp脉冲在多位串行二进制计数器JS1的Qm3被分频为:频率为Fd,周期为TMD的脉冲信号经节点G至模拟开关SW3的控制端Vc控制发光二极管D11闪烁,以显示多谐振荡器MP工作正常;
(4)步骤(1)、(2)和(3)中多位串行二进制计数器JS1中Qm1、Qm2和Qm3输出的脉冲信号频率:Ff>>Fc>Fd;
(5)步骤(1)、(2)和(3)中多位串行二进制计数器JS1中Qm1、Qm2和Qm3输出的脉冲信号的周期:TMF<<TMC<TMD;
(6)充电电流在Icx曲线限制下也按照阻尼式周波变化时,在充电电流的各周波之间充电电流为0的期间,以及脉冲式充电电流各脉冲周期TMC的波谷期tmg期间都进行频率为Ff周期为TMF的多次连续的高频脉冲电流放电。
本发明对蓄电池组充电的充电电压始终为所述二极管D14负极输出的峰值电压UCM对蓄电池组E充电,且UC>UCM>UEX式(2),在式(2)中UC为电感器L1的2端输出的充电工作电压,UEX是以充电设备的旋钮N1调节电路中电阻R43设定的充电工作中蓄电池组E端电压UE的上升限制电压。
本实施例电路中:
1、转换开关K2用于切换充电电源变压器不同的抽头以适配不同电压等级的交流电源;
2、拨动开关K1为交流电源输入开关;
3、拨动开关K6为设定状态开关,在充电工作开始前,先将此开关的1端投向2端,进入设定状态,待按下按钮开关K5发出从充电准备指令后进行以下5—12中相关充电模式的选择设定与参数的设定完成后,将K6的1端投向3端为充电工作状态,即开始进行充电工作;
4、按钮开关K5为准备充电工作按钮,在拨动开关K6的1端投向2端后,按下开关K5后在电路节点C点发出触发信号,将电路中多位串行二进制计数器JS1和n位串行二进制计数器JS2、数码显示器SM都置“0”,将R-S触发器RS7置“1”;
5、拨动开关K8为选择充电电流为连续式或者脉冲式,其中选择连续式充电为调试充电时使用,选择脉冲式为快速高效充电;
6、拨动开关K9为选择放电电流为恒幅式或者渐降式,其中选择恒幅式充电为调试充电时使用,选择渐降式为快速高效充电;
7、按钮开关K7发出设定Icx曲线当前的周波期的指令信号,与此同时触发数码表SM显示当前n位串行二进制计数器JS2当前所计的二进制数,数码表SM所显示之数加1即为当前周波期数。
8、旋钮N1为电路中可调电阻R43的旋钮,用于设定充电工作过程蓄电池组E的上升限制电压UEX,
9、旋钮N2为电路中可调电阻R40的旋钮,用于设定在充电工作过程中当充电电流IC=0时蓄电池组端电压UE的最低下降电压UEJ;
10、旋钮N3为电路中可调电阻R12的旋钮,用于设定充电工作过程中蓄电池组端电压UE的最高禁止电压,当UE>UEX时,自动停止充电工作;
11、旋钮N4为电路中可调电阻R25的旋钮,用于设定充电工作过程中最大充电电流IC;
12、旋钮N5为电路中可调电阻R65的旋钮,用于设定充电工作过程中最大放电电流If;
13、指示灯D1为电路中发光二极管D1,用于显示直流充电电源工作正常;
14、指示灯D2为电路中发光二极管D2,用于显示控制电源工作正常;
15、指示灯D12为电路中发光二极管D12,用于显示充电电流IC>0的充电工作状态;
16、指示灯D13为电路中发光二极管D13,用于显示充电电流IC=0的充电工作状态;
17、指示灯D11为电路中发光二极管D11,用于显示多谐振荡器MP充放电脉冲信号源正常工作;
18、指示灯D15为电路中发光二极管D15,用于显示充电工作进入的最后周波期KTn0;
19、蜂鸣器FM响起时表示充电工作进入的最后一个周波期KTn0;
20、按钮开关K4,为人工停止充电工作开关,用于检测在充电工作中当IC=0电池组E的多种状态及其它一些须停止充电的情况;
21、旋钮N1、旋钮N2、旋钮N3、旋钮N4和旋钮N5可以为直线滑动式可调电阻、旋转滑动式可调电阻、数控式可调电阻或者多位一组的拨码式可调电阻。
22、在本电路中的每个集成电路器件工作电源的正输入端都连接于电路中节点A,负输入端都接地。
23、十进制的充电周波期数码显示表SM用于显示在充电工作过程中n位串行二进制计数器JS2当前所计的二进制数,数码表SM所显示之数加1即为当前周波期期数。
现以某厂生产的某型号的铅酸型单体蓄电池为例,分别串联组成单体电池数量相等的两组蓄电池组E,按照厂家规定的使用方法进行充放电运行工作,一组蓄电池组E使用厂家要求的一般充电器充电,经实际使用充放电循环至500次左右时实际容量即下降至额定容量的60%,如图15中的曲线Ⅰ所示,另一组蓄电池组E使用本发明的充电设备,经实际应用充放电循环至950次左右时实际容量方下降至额定容量的60%,当实际容量下降至额定容量的40%时,仍可继续使用至950-1100次充放电循环。如图15中的曲线Ⅱ所示。
当交流供电源容量足够大,且蓄电池组E内各单体电池e之间及至蓄电池组E的正负极之间,单体e内各正负极之间、至单体e正负极连接导体过电流能力足够大及各连接点足够可靠时,并且各导体的绝缘强度足够可靠时。现以某厂某规格型号的铅酸单体电池e组成的蓄电池组E为例,在蓄电池组E的实际容量为额定容量的95%以上时,在厂家规定的放电条件下蓄电池组E的端电压下降至规定的放电终止电压时,使用本充电设备及电路充电时,在充电工作过程中经实际检测记录,经计算充电速度见表1:
表1
t(min) | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | ∞ |
Q/C×100% | 70~80 | 80~90 | 90~95 | 95~98 | 98~99 | 99~99.5 | 100 |
表1中:t为时间,每分钟;Q为充入蓄电池组E的电量Ah;C为蓄电池组E的额定容量Ah。
本充电设备与电路可适用于对不同电解液的电池组进行充电,例如酸性、碱性、中性电解液的电池组,以及对正负板材使用了不同材料的电池充电,例如铅、锂镁、镍镉、镍铁、镍锌、镍锂离子、铅锰等系列的电池充电,以及对不同用途的电池如启动型、牵引型、控制型电池充电。当以上某一种类别的单体电池组e组成的蓄电池组E使用本充电设备充电时先按照生产厂家对此类别电池的规格型号的电池给出的充电要求,先按照常规方法进性调试性充电,经调试充电后设定此型号电池组的各项基本充电参数,在以后的使用中按照前述综合管理控制方法逐期进行调整以达到蓄电池快速、高效、深度保养、延长使用寿命的充电效果。
Claims (8)
1.一种蓄电池组的充电设备,包括外壳(1),其特征是:在外壳(1)的正面设有交流电源电压表电池组端电压表VE,十进制的充电周波期数码显示表SM,充电电流表AC,放电电流表Af,蜂鸣器FM,转换开关K2,拨动开关K1,拨动开关K8,拨动开关K6,拨动开关K9,信号灯D1,信号灯D2,信号灯D13,信号灯D12,信号灯D11,信号灯D15,按钮开关K4,按钮开关K5,按钮开关K7,旋钮N1,旋钮N2,旋钮N3,旋钮N4,旋钮N5,在外壳(1)的后面设有熔断器RD1,熔断器RD2,熔断器RD3,熔断器RD4,熔断器RD5,熔断器RD6和风扇FS,在外壳(1)的一个侧面上设有充电电流输出端插座(2),在外壳(1)的另一个侧面上设有交流电源输入端插座(3);其中旋钮N1为电路中可调电阻R43的旋钮、旋钮N2为电路中可调电阻R40的旋钮、旋钮N3为电路中可调电阻R12的旋钮、旋钮N4为电路中可调电阻R25的旋钮、旋钮N5为电路中可调电阻R65的旋钮;
其电路为:由拨动开关K1、转换开关K2、电磁开关K3、按钮开关K4-K5、拨动开关K6、按钮开关K7、拨动开关K8、拨动开关K9、电源交流电压表充电电流表AC、放电电流表Af、电池组端电压表VE、蜂鸣器FM、风扇FS、熔断器RD1-RD6、变压器BY、整流桥ZQ1-ZQ2、电容器C1-C16、发光二极管D1-D2、发光二极管D11-D13、发光二极管D15、二极管D3-D10、二极管D14、电感器L1、电阻R1-R76、电阻R′1、电阻R′2……电阻R′n-1、电阻R′n、非门F′1、非门F′2……非门F′n-1、非门F′n、三端稳压器wy、三极管T1、三极管T4、场效应管T2-T3、场效应管T5-T6、或非门HF1-HF2、非门F1-F6、或门H1-H2、与门Y1-Y2、多位串行二进制计数器JS1、n位串行二进制计数器JS2、多谐振荡器MP、R-S触发器RS1、R-S触发器RS3-RS4、R-S触发器RS7、运算放大器YS1-YS3、十进制的充电周波期数码显示表SM和模拟开关SW1-SW3组成;
交流电源输入端插座(3)的一端分别与拨动开关K1的1端和电源交流电压表的一端相连接,交流电源输入端插座(3)的另一端分别与电源交流电压表的另一端和拨动开关K1的3端相连接,拨动开关K1的2端与熔断器RD1的一端相连接,拨动开关K1的4端与变压器BY线圈N1的4端相连接,熔断器RD1的另一端与转换开关K2的1端相连接且转换开关K2的1端可投向转换开关K2的2端、3端或者4端,转换开关K2的2端与变压器BY线圈N1的1端相连接,转换开关K2的3端与变压器BY线圈N1的2端相连接,转换开关K2的4端与变压器BY线圈N1的3端相连接,变压器BY线圈N2的1端与整流桥ZQ1的1端相连接,变压器BY线圈N2的2端与整流桥ZQ1的2端相连接,变压器BY线圈N3的1端与整流桥ZQ2的1端相连接,变压器BY线圈N3的2端与整流桥ZQ2的2端相连接,整流桥ZQ1的3端接地并与电容器C1的一端、电容器C2的一端和发光二极管D1的负极相连接,整流桥ZQ1的4端与熔断器RD2的一端相连接,熔断器RD2的另一端与电感器L1的1端和电容器C1的另一端相连接,电感器L1的2端与电容器C2的另一端和熔断器RD4的一端相连接,熔断器RD4的另一端与电磁开关K3的触点3和电阻R1的一端相连接,电阻R1的另一端与发光二极管D1的正极相连接,整流桥ZQ2的3端接地并与电容器C3的一端、电容器C4的一端、三端稳压器wy的2端和发光二极管D2的负极相连接,整流桥ZQ2的4端与熔断器RD3的一端相连接,熔断器RD3的另一端与电容器C3的另一端和电阻R2的一端相连接,电阻R2的另一端与电容器C4的另一端和三端稳压器wy的1端相连接,电路中控制电源的正电压Uk由三端稳压器wy的3端输出并连接于节点A,电阻R3的一端连接于节点A,电阻R3的另一端与发光二极管D2的正极相连接;
电磁开关K3的触点4与电阻R4的一端、三极管T1的e极和场效应管T3的d极都相连接于节点M,电阻R4的另一端与电阻R5的一端和三极管T1的b极相连接,电阻R5的另一端与场效应管T2的d极相连接,场效应管T2的s极接地并和电阻R6的一端相连接,电阻R6的另一端与三极管T1的c极和电阻R7的一端相连接,电阻R7的另一端与场效应管T3的g极相连接,场效应管T2的g极与或非门HF1的Y端相连接,或非门HF1的D端与拨动开关K8的1端相连接,拨动开关K8的2端和非门F1的Y端相连接于节点J,非门F1的A端与多位串行二进制计数器JS1的Qm2端相连接于节点I,多位串行二进制计数器JS1的时钟输入端cp与多谐振荡器MP的脉冲输出端mp相连接,多位串行二进制计数器JS1的置“0”端cr与节点C相连接,拨动开关K8的3端通过电阻R75接地;
按钮开关K5的一端与R-S触发器RS7的S端和电阻R8的一端相连接后再连接于节点C,按钮开关K5的另一端与按钮开关K4的一端、电磁开关K3的电磁线圈的1端和二极管D3的负极相连接,按钮开关K4的另一端与节点A相连接,电磁开关K3电磁线圈的2端与二极管D3的正极、三极管T4的c极相连接,三极管T4的e极接地,三极管T4的b极与电阻R9的一端相连接,电阻R9的另一端与R-S触发器RS1的Q端相连接,R-S触发器RS1的S端与电阻R8的另一端、电阻R10的一端和电容器C5的一端相连接,电容器C5的另一端与电阻R10的另一端相连接后接地;R-S触发器RS1的R端与或门H1的Y端相连接,或门H1的A端与电容器C6的一端相连接,电容器C6的另一端与节点A相连接,或门H1的B端与电阻R12的一端和电阻R13的一端相连接,电阻R12的另一端接地,电阻R13的另一端与节点B相连接;或门H1的C端与电阻R11的一端相连接,电阻R11的另一端接地,或门H1的D端和充电电流表AC的正端都连接于节点N;
R-S触发器RS7的R端与节点W相连接,节点W与n位串行二进制计数器JS2的Q1端相连接,R-S触发器RS7的Q端与二极管D4的正极相连接,二极管D4的负极与电阻R14的一端相连接,电阻R14的另一端与电阻R15的一端、电阻R16的一端和电阻R17的一端相连接,电阻R16的另一端接地,电阻R17的另一端与电阻R18的一端、电阻R19的一端和运算放大器YS2的负端相连接,电阻R18的另一端与电容器C7的一端相连接,电容器C7的另一端与电阻R19的另一端、运算放大器YS2的sc端和或非门HF1的C端相连接于节点Q,运算放大器YS2的正端与电阻R20的一端、电阻R22的一端、电阻R23的一端相连接,电阻R28的一端和或非门HF1的B端相连接于节点P,电阻R20的另一端与电容器C8的一端和电阻R21的一端相连接,电容器C8的另一端接地,电阻R21的另一端与充电电流输出端插座(2)的一端、充电电流表AC的正极和电阻R72的一端相连接于节点N后经插头-电缆与蓄电池组E的负极相连接,电阻R22的另一端与二极管D5的负极相连接,二极管D5的正极与电阻R25的一端和电阻R24的一端相连接,电阻R25的另一端接地,电阻R23的另一端与二极管D6的负极相连接,二极管D6的正极与电阻R27的一端和电阻R26的一端相连接,电阻R26的另一端与节点A相连接,电阻R27的另一端接地,电阻R28的另一端与二极管D7的负极和二极管D8的负极相连接,二极管D7的正极与电阻R30的一端相连接,电阻R30的另一端和与门Y1的Y端相连接,与门Y1的B端与电阻R31的一端和电阻R32的一端相连接,电阻R31的另一端接地,电阻R32的另一端与节点B相连接,与门Y1的A端和非门F3的Y端相连接,非门F3的A端与电阻R29的一端、二极管D8的正极和电容器C9的一端相连接,电容器C9的另一端和非门F2的Y端相连接,非门F2的A端与节点H相连接,电阻R29的另一端接地;电阻R24的另一端与电阻R15的另一端和电阻R59的一端都相连接于节点D,电阻R′1、电阻R′2……电阻R′n-1、电阻R′n的一端全部都相连接于节点D,电阻R′1、电阻R′2……电阻R′n-1、电阻R′n的另一端依序分别和非门F′1、非门F′2……非门F′n-1、非门F′n的Y端一一对应相连接,非门F′1、非门F′2……非门F′n-1、非门F′n的A端依序分别与n位串行二进制计数器JS2的Q1端、Q2端……Qn-1端、Qn端的Q端一一对应相连接,非门F′1的A端同时与节点W相连接;
n位串行二进制计数器JS2的置“0”端cr与节点C相连接,n位串行二进制计数器JS2的Qn端和非门F′n的A端、或门H2的A端相连接于节点L,或门H2的Y端与电容器C10的一端相连接,电容器C10的另一端与十进制的充电周波期数码显示表SM的cp端、电阻R33的一端和n位串行二进制计数器JS2的cp端相连接,电阻R33的另一端接地,十进制的充电周波期数码显示表SM的置“0”端cr与节点C相连接,或门H2的C端与R-S触发器RS4的Q端相连接,R-S触发器RS4的S端与按钮开关K7的2端和电阻R34的一端相连接,电阻R34的另一端与电阻R35的一端相连接后接地,电阻R35的另一端与按钮开关K7的4端和R-S触发器RS4的R端相连接,按钮开关K7的1端和按钮开关K7的3端都与电阻R36的一端相连接,电阻R36的另一端与节点A相连接,或门H2的B端与拨动开关K6的3端和R-S触发器RS3的Q端、电阻R37的一端相连接于节点H,拨动开关K6的2端与电阻R76的一端相连接,电阻R76的另一端连接于节点A,拨动开关K6的1端与模拟开关SW1的控制端vc端、非门F5的A端和或非门HF1的A端相连接于节点O,电阻R37的另一端接地,R-S触发器RS3的R端与二极管D9的正极、电阻R38的一端和电容器C11的一端相连接,电容器C11的另一端接地,电阻R38的另一端与二极管D9的负极和非门F4的Y端相连接,非门F4的A端与电阻R39的一端和电阻R40的一端相连接,电阻R40的另一端与电阻R41相连接后接地,电阻R39的另一端与电阻R45的一端相连接后与节点B相连接,电阻R45的另一端与电阻R52的一端和电阻R53的一端相连接,电阻R52的另一端接地,电阻R53的另一端与电阻R54的一端和电容器C13的一端相连接,电容器C13的另一端接地,电阻R54的另一端与电阻R55的一端和运算放大器YS1的正端相连接,电阻R55的另一端与电阻R56的一端和二极管D10的负极相连接,电阻R56的另一端接地,二极管D10的正极与电阻R57的一端和电阻R58的一端相连接,电阻R58的另一端与节点A相连接,电阻R57的另一端接地,运算放大器YS1的sc端与R-S触发器RS3的S端、电阻R50的一端和电容器C12的一端相连接,电容器C12的另一端通过电阻R49与电阻R50的另一端、运算放大器YS1的负端和电阻R51的一端相连接,电阻R51的另一端与电阻R44的一端、电阻R43的一端和电容器C14的一端相连接,电容器C14的另一端接地,电阻R43的另一端通过电阻R42接地,电阻R44的另一端与节点A相连接,模拟开关SW1的输出端o端通过电阻R48与发光二极管D13的正极相连接,发光二极管D13的负极接地,模拟开关SW1的输入端I端与模拟开关SW2的输入端I端和模拟开关SW3的输入端I端相连接后与节点A相连接,模拟开关SW2的控制端vc端和非门F5的Y端相连接,模拟开关SW2的输出端o端通过电阻R47与发光二极管D12的正极相连接,发光二极管D12的负极接地,模拟开关SW3的控制端vc端与节点G相连接,节点G与多位串行二进制计数器JS1的Qm3端相连接,模拟开关SW3的输出端o端通过电阻R46与发光二极管D11的正极相连接,发光二极管D11的负极接地;
场效应管T3的s极通过熔断器RD5与电阻R71的一端和二极管D14的正极相连接,二极管D14的负极与熔断器RD6的一端、电池组端电压表VE的正极、充电电流输出插座(2)的另一端连接于节点B后经插头-电缆与蓄电池组E的正极相连接,电池组端电压表VE的负极、放电电流表Af的负极、电阻R72的另一端、充电电流表Ac的负极都接地,放电电流表Af的正极与电阻R61的一端和场效应管T5的s极相连接,场效应管T5的d极与熔断器RD6的另一端相连接,场效应管T5的g极与电阻R67的一端和电阻R68的一端相连接,电阻R68的另一端接地,电阻R67的另一端与或非门HF2的y端相连接,或非门HF2的A端与电阻R70的一端和电阻R71的另一端相连接,电阻R70的另一端接地,或非门HF2的B端与拨动开关K8的4端相连接,拨动开关K8的5端与电阻R69的一端相连接,电阻R69的另一端接地,拨动开关K8的6端和非门F6的Y端相连接,非门F6的A端与节点H相连接,节点H与R-S触发器RS3的Q端相连接,或非门HF2的C端和与门Y2的Y端相连接,与门Y2的A端与节点K相连接,节点K与多位串行二进制计数器JS1的Qm1端相连接,与门Y2的B端与节点J相连接,节点J和非门F1的Y端、拨动开关K8的2端相连接,或非门HF2的D端与节点I相连接,节点I与多位串行二进制计数器JS1的Qm2端相连接,或非门HF2的E端与电容器C16的一端、电阻R63的一端和运算放大器YS3的sc端相连接,电容器C16的另一端通过电阻R64与电阻R63的另一端、运算放大器YS3的负端和电阻R62的一端相连接,电阻R62的另一端与拨动开关K9的1端和电阻R65的一端相连接,电阻R65的另一端接地,拨动开关K9的2端通过电阻R66与节点A相连接,拨动开关K9的3端与电阻R59的另一端相连接,运算放大器YS3的正端通过电阻R60与电阻R61的另一端和电容器C15的一端相连接,电容器C15的另一端接地;
场效应管T6的g极通过电阻R73与节点L相连接,节点L与n位串行二进制计数器JS2的Qn端相连接,场效应管T6的s极接地,场效应管T6的d极与发光二极管D15的负极和蜂鸣器FM的一端相连接,发光二极管D15的正极与电阻R74的一端相连接,电阻R74的另一端与节点A相连接,蜂鸣器FM的另一端与节点A相连接,风扇FS的一端与节点A相连接,风扇FS的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的蓄电池组的充电设备,其特征是:设置限制充电电流变化的信号电流曲线,此曲线的变化轨迹为阻尼式波动变化的周波曲线,此曲线简称为充电电流的限制曲线,用符号Icx曲线表示,Icx曲线的横坐标为时间,纵坐标为充电电流的限制量,该Icx曲线是由电容器C9、电阻R29构成的RC充放电电路在电阻R29上产生的电压降UR29,UR29经二极管D8、电阻R28、或非门HF1的B端,控制Icx曲线中各阻尼式周波的上升变化过程,其中UR29按照下述式(1)的指数规律变化:
UR29≈UK -t/RC 式(1)
式(1)中UK为三端稳压器wy的3端经节点A输出的控制电源正端电压,R为电阻R29的阻值,C为电容器C9的电容量,t为UR29的变化时间。
3.根据权利要求1所述的蓄电池组的充电设备,其特征是:与门Y1的Y端输出按照与门的开关门时间特性变化的电平信号经电阻R30、二极管D7、电阻R28至或门HF1的B端控制Icx曲线中各阻尼式周波下降的变化过程。
4.根据权利要求1所述的蓄电池组的充电设备,其特征是:由按钮开关K7发出的触发信号经R-S触发器RS4的Q端或者由运算放大器YS1的sc端发出的触发信号经R-S触发器RS3的Q端经或门H2、电容器C10至n位串行二进制计数器JS2的时钟输入端cp经计数,设定充电电流的限制曲线Icx当前周波的上升幅度,同时触发十进制的充电周波期数码显示表SM显示n位串行二进制计数器JS2的当前所计的数。
5.根据权利要求1所述的蓄电池组的充电设备,其特征是:由电路中n位串行二进制计数器JS2的Q1、Q1……Qn-1、Qn各Q端输出的二进制数字意义上的位权的逻辑电平信号,经过与各Q端对应的各非门:F′1、F′2……F′n-1、F′n,再经与各非门对应的各电阻:R′1、R′2……R′n-1、R′n进行反相的D/A转换在由电阻R′1、电阻R′2……电阻R′n-1、电阻R′n的各一端产生的模拟电压信号在节点D相加之后经电阻R24、二极管D5、电阻R22、运算放大器YS2至或非门HF1的C端限定Icx曲线中各阻尼式周波的最高上升幅度,各周波的最高上升幅度随着周波数的增加而降低,Icx曲线的变化轨迹为一种波纹形起伏变化的阻尼式周波曲线,即阻尼式逐波降低。
6.根据权利要求1所述的蓄电池组的充电设备,其特征是:所述非门:F′1、F′2……F′n-1、F′n中n≥4,所述电阻R′1、R′2……R′n-1、R′n中n≥4,所述n位串行二进制计数器JS2的位数n≥4,所述多位串行二进制计数器JS1的位数≥5。
7.根据权利要求1所述的蓄电池组的充电设备,其特征是:多谐振荡器MP的脉冲输出端mp输出的mp脉冲信号输至多位串行二进制计数器JS1的时钟输入端cp后:
(1)mp脉冲信号在多位串行二进制计数器JS1的Qm1被分频为:频率为Ff,周期为TMF的放电脉冲控制信号经与门Y2、或非门HF2、电阻R67至场效应管T5的g极控制放电电流Ff对蓄电池组E进行多次连续的高频脉冲电流放电;
(2)mp脉冲信号在多位串行二进制计数器JS1的Qm2被分频为:频率为Fc,周期为TMC,波峰期为tmf,波谷期为tmg,其中TMC=tmf+tmg的充电脉冲控制信号经非门F1、拨动开关K8、或非门HF1、场效应管T2、三极管T1、电阻R7、场效应管T3、在以Icx曲线为包络线的限制下,将充电电流IC调制成载波式脉冲电流,经熔断器RD5、二极管D14、节点B对蓄电池组E进行充电;
(3)mp脉冲在多位串行二进制计数器JS1的Qm3被分频为:频率为Fd,周期为TMD的脉冲信号经节点G至模拟开关SW3的控制端Vc控制发光二极管D11闪烁,以显示多谐振荡器MP工作正常;
(4)步骤(1)、(2)和(3)中多位串行二进制计数器JS1中Qm1、Qm2和Qm3输出的脉冲信号频率:Ff>>Fc>Fd;
(5)步骤(1)、(2)和(3)中多位串行二进制计数器JS1中Qm1、Qm2和Qm3输出的脉冲信号的周期:TMF<<TMC<TMD;
(6)充电电流在Icx曲线限制下也按照阻尼式周波变化时,在充电电流的各周波之间充电电流为0的期间,以及脉冲式充电电流各脉冲周期TMC的波谷期tmg期间都进行频率为Ff周期为TMF的多次连续的高频脉冲电流放电。
8.根据权利要求1所述的蓄电池组的充电设备,其特征是:对蓄电池组充电的充电电压始终为所述二极管D14负极输出的峰值电压UCM对蓄电池组E充电,且UC>UCM>UEX 式(2),在式(2)中UC为电感器L1的2端输出的充电工作电压,UEX是以充电设备的旋钮N1调节电路中电阻R43设定的充电工作中蓄电池组E端电压UE的上升限制电压。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20170901 Termination date: 20211221 |
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