CN1063592C - 电池充电电流产生电路 - Google Patents

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    • H02J7/00711—Regulation of charging or discharging current or voltage with introduction of pulses during the charging process

Abstract

一种电池充电电流产生电路，该电路包括两个工作在不同频率范围内的振荡器、开关电路和产生反向尖脉冲的电路，可产生叠加有高幅值反向尖脉冲的多频脉冲充电电流、在15～30分钟左右即可对各种化学电池(包括一次性电池)真正充饱，使被充电电池能承受得起1.5C10以上的超大容量的充电电流，而不会发气、发热和超压，由此实现了超高速的安全充电。

Description

电池充电电流产生电路
一种电池充电电流产生电路，特别是一种产生复合脉动波群充电电流的电流产生电路。
本申请人在91208037.X号实用新型专利中已阐述了只用一个小时就可以完成对各种化学电池充电的高速充电器，其之所以成功是因为使用了专利权人发明的“掀浪式多波群脉动电压源”，这是对有史以来一直没有变化过的充电方法(将交流市电降压然后整流出比电池额定电压稍高的直流电压或简单的脉冲电压，直接反向施加于电池的两端)进行重大的变革。目前所有的种类繁多的各式充电器，在设计上及性能上所变化的均是外围部分，如保护回路、自动检测、自动切换、声光显示等等。而对于充电技术的内核-输入电池中充电电流的性质，却一直没有变化过。本发明与众不同之处就是对充电技术的内核进行了重大的变革，作到充电时不会令电池发气、发热和超压，并能促使一次性电池在没有超过疲劳线时，进行充电的电池反应能逆向进行(见91208037.X号专利说明书)。还能抑制和自动消除二次性镍镉(Ni-Cd)电池的记忆效应。但是，由于其充电电流较小、复合脉冲中的组份较少，且脉冲幅度不够大，所以其充电时间不够理想，尚需一小时以上。
在以上基础上，本申请人又进一步改进，提供一种复合频率、脉冲幅度大、充电电流大，可在更短时间内进行充电的充电电流产生电路。
为实现上述目的，本发明提供了两种结构的充电电流产生电路。
本发明的一种充电电流产生电路，包括：
两个工作在不同频带的振荡器；
一开关电路，其输入控制端与所述两个振荡器连接，以产生叠加脉动信号，其输出端与充电电源相连，以产生叠加脉动充电电流；
一反向尖脉冲产生电路，包括整形限流电阻，该电阻一端与电源相连，另一端与整形滤波电容和一电感的一端相连，该电感的另一端与所述开关电路的输出端相连，以产生反向尖脉冲；
所述两个振荡器，其中一个的工作频率范围为0.1-60Hz，另一个的工作频率范围为61-5000Hz，其振荡波形任意；
所述两个不同工作频率的振荡器，其中之一的输出端与另一个的输入端相连，对其进行调制，以产生调制的复合脉冲信号；
所述反向尖脉冲产生电路产生的反向尖脉冲的幅值高于所述叠加脉动信号的幅值。
本发明的另一种充电电流产生电路，其组成部件与上述第一种电路基本相同，其不同之处仅在于：所述两个不同工作频率振荡器的连接方式不同，即两个振荡器的输出端并联连接于所述开关电路的控制端。
具有上述两种结构的充电电流产生电路，可使充电时间由1小时缩短到只需15～30分钟左右。这个改进主要是在使用新的充电方法的基础上加大充电电流、增加脉动组合成份，增大反向尖脉冲的幅度。在使用这种改进的“掀浪式脉动电压源”的前提下将充电电流加大到1.5C10以上，即可以实现15～30分钟左右的超高速充电。这个从传统观念看来是不可能的事，全赖于改进的“掀浪式多波群脉动充电电压源”，只有这种全新的充电方法才能令电池承受得起1.5C10以上的超大容量的充电电流而不致发气发热和超压，正因如此，所以能在大电流中让电池一次过完全充饱，而无需再转小电流的涓流充电来将余下的容量充足。它不单不会令镍镉电池产生记忆效应，反而对已产生了的记忆效应能自动消除。这是传统的充电方法无法做到的。
以下结合附图对本发明的两个实施例作进一步说明：
图(1)是总原理方框图；
图(2)是实施例一的电原理图；
图(3)是实施例二的电原理图；
图(4)是有关测试点波形图；
附图(1)为总原理方框图，本发明只介绍充电原理的核心部分：改进的“掀浪式多波群脉动电压源”，对于附属的外围电路如降压整流回路、定时回路、显示回路、保护回路等一概省略。该电路包括第一基波振荡器[A]、第二基波振荡器[B]及电子开关[K]。该第一基波振荡器[A]产生0.1-60Hz中任一频率的脉动波，第二基波振荡器[B]产生61Hz-5000Hz中任一频率的脉动波，以上两种波形可以是任意的，频率可以为固定的频率，也可以为扫频。两种波可直接在开关晶体管[K]的基极(或控制极)中混合(此时转换开关S接在Ⅰ上)，也可先用第一基波振荡器[A]的输出波对第二基波振荡器[B]进行调制，然后将调制波加到开关晶体管[K]中(转换开关S接到Ⅱ上)。两种结果都是用复合的脉动波群对开关晶体管[K]的开关状态进行控制，使充电器输出端的电压按开关晶体管[K]输入端的复合波形发生变化，令充电电流按指定的波动规律注入到被充电的电池中。仔细调整电感L和电阻R及电容C的配合，使复合的脉动波群产生幅值较高的反峰尖脉冲，它对充电电池内部的气体生成和记忆效应的产生，起到有效的抑制作用。只有按此规律变化的充电电流，才能使被充电池承受得起超大容量的充电电流，而不致于在电池真正充饱所必需的时间内令电池发气、发热和超压，而传统的充电方法根本不可能做到。
图(2)为实施例一的电原理图；
第一基波振荡器[A]及第二基波振荡器[B]由或非门CD4001B组成，其中门电路H1、H2组成第一基波振荡器[A]，该电路的实测频率为6Hz(断开H3、H4后测量)。H3、H4组成振荡器[B]，实测频率为200Hz(断开H1、H2后测量)。先用第一基波振荡器[A]输出(4脚)加到第二基波振荡器[B]的输入(8脚)，对振荡器[B]进行调制，然后用此已调制的复合波形(见测试点(c)的波形图)，通过缓冲电阻R4(33K)加到开关管BG1的基极中，BG1组成电子开关电路[K]，其两端通过1mH电感L1与电源正负极并联，当其导通时相当于将电源短路，无电流流过被充电电池中，当其截止时电源电流全部加到被充电电池中。1mH电感L1的直流电阻很小，对直流相当于短路，但其交流阻抗较大，它与整形滤波电容C3、C4及电阻R5配合，能令复合脉动电压产生一个幅值较高的反峰尖脉冲，它对电池内部的气体生成和记忆效应的产生，起到有效的抑制作用。(D1)为中功率整流二极管，作用是单向、止逆，阻止被充电电压反向加于充电器电路中。R5(10Ω)为整形限流电阻，改变此阻值还可以调整充电电流，使能达到1.5C10，本例R5用10Ω，充电电流达500mA。
空载输出时(e)点的波形见图4，这是与众不同的最大特征。
图(3)为实施例二的电原理图：
门电路H5、H6组成第一基波振荡器[A]，H7、H8组成第二基波振荡器[B]，其振荡频率与例一相同。与例一不同之处是第一基波振荡器[A]和第二基波振荡器[B]的输入端(即H5及H7的输入端)并接在一起，H6及H7的输出端都同时加入到反相器H8的输入端，在H8的输出端得到复合的脉动波群，通过缓冲电阻R11(33K)去控制电子开关[K](BG2)。其余元件及作用与实施例一相同，各测试点波形说明亦与例一相对应。
图(4)为各测试点波形图：
(b)为图2中第一基波振荡器[A]输出端的波形图；
(c)为图2中第二基波振荡器[B]输出端的波形图；
(e)为图2总输出端空载(未接电池)时的波形图，是本发明的特征波形
(f)为图2总输出端接电池充电时的波形图(细部放大图)；
(i)为图3中H8输入端的波形图；
(j)为图3中H8输出端的波形图。
以上仅为两个使用IC的本发明充电电流产生电路的实际例子，也可以使用分立元件或其它元器件，根据以上的原理，还可以使用各种元件设计出各式各样的实用线路。

Claims (5)

1．一种电池充电电流产生电路，包括：
两个工作在不同频带的振荡器；
一开关电路，其输入控制端与所述两个振荡器连接，以产生叠加脉动信号，其输出端与充电电源相连，以产生叠加脉动充电电流；
一反向尖脉冲产生电路，包括整形限流电阻，该电阻一端与电源相连，另一端与整形滤波电容和一电感的一端相连，该电感的另一端与所述开关电路的输出端相连，以产生反向尖脉冲；
其特征在于：
所述两个振荡器，其中一个的工作频率范围为0.1-60Hz，另一个的工作频率范围为61-5000Hz，其振荡波形任意；
所述两个不同工作频率的振荡器，其中之一的输出端与另一个的输入端相连，对其进行调制，以产生调制的复合脉冲信号；
所述反向尖脉冲产生电路产生的反向尖脉冲的幅值高于所述叠加脉动信号的幅值。
2．一种电池充电电流产生电路，包括：
两个工作在不同频带的振荡器；
一开关电路，其输入控制端与所述两个振荡器连接，以产生叠加脉动信号，其输出端与充电电源相连，以产生叠加脉动充电电流；
一反向尖脉冲产生电路，包括整形限流电阻，该电阻的一端接电源，另一端与整形滤波电容和一电感的一端相连，该电感的另一端与所述开关电路的输出端相连，以产生反向尖脉冲；
其特征在于：
所述两个振荡器，其中一个的工作频率范围为0.1-60Hz，另一个的工作频率范围为61-5000Hz，其振荡波形任意；
所述两个振荡器的输出端并联连接于所述开关电路的控制端；
所述反向尖脉冲产生电路产生的反向尖脉冲的幅值高于所述叠加脉动信号的幅值。
3．如权利要求1或2所述的充电电流产生电路，其特征在于
所述两个振荡器分别工作在其频率范围内的一个固定频率上。
4．如权利要求1或2所述的充电电流产生电路，其特征在于
所述两个振荡器分别在其工作频率范围内产生不同频率的扫频脉冲信号。
5．如权利要求1或2所述的充电电流产生电路，其特征在于
所述充电电路可以进行充电电流为1.5C10的超大容量充电。
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