CN200962532Y

CN200962532Y - 智能型可充电池激活器

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Publication number: CN200962532Y
Application number: CNU2006200319499U
Authority: CN
Inventors: 徐俊亚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2016-05-12

Abstract

本实用新型涉及一种电池维护处理装置。智能型可充电池激活器，含有充、放电检测单元，信号处理逻辑单元，智能放电单元，充、放电检测单元输出信号连接信号处理逻辑单元，信号处理逻辑单元输出连接充、放电控制单元，信号处理逻辑单元对放电检测单元提供的检测信号进行放大及逻辑处理，判断电池的充、放电状态和充、放电程度，通过充、放电控制单元分别连接充电单元或智能放电单元执行相应的功能。本实用新型电池性能激活器通过模拟电器实际用电过程对电池进行维护处理，使之恢复最佳放电性能，提高放电能力，结构简单，成本低，容易推广实施，广泛用于各种视听、通讯设备、电脑等电池的维护，客观上减少电池报废频度和数量，有利于环境保护。

Description

智能型可充电池激活器

一、技术领域：本实用新型涉及一种电池维护处理装置，特别是涉及一种用于消除电池性能老化及不良记忆效应的智能型可充电池激活器。

二、背景技术：随着科技的发展和人民生活水平的提高，移动通讯工具、各种便携式家用电器逐渐普及，经济、高效的各种可充电池被广泛的使用于各个领域。但由于各种可充电池具有不同的充放电特性，使用不当往往会使电池受到损坏，造成电池性能下降，丧失正常的工作能力，影响电池的使用寿命。

正常的电池工作时放电电压是平稳而缓慢下降的，在允许的最大放电电流下放电输出电压的变化很小，只有所储存的电量基本用完时，端电压才会下降到电路最低工作电压(如手机电池是3.2V左右)以下；而由于使用不当造成性能下降的电池在使用中要么电压下降的很快，要么不能提供较大的电流而使电器无法工作。它们在丧失工作能力时的端电压全部高于电器的工作电压，而且性能越老化其丧失工作能力时的电压就越高，并且停止放电后电压又会恢复到较高的数值。例如手机电池，如果不能正确的充放电，大多数仅仅使用一年性能就明显下降，待机时间明显减短，而对这种用到自动关机的电池，其电压仍然在3.8V左右，内部仍储存有总容量的70％以上电量。人们为了不耽误使用，不得不频繁充电，十分麻烦，看着电量充满了，却是一使用或使用很短时间就无法工作，给个人的工作和日常生活造成很大不便。近年来废旧电池处理不当造成的土地污染，已严重的破坏了人类生存空间。

在当前对废旧电池的处理还没有很好的解决办法的情况下，如何对大量的尚有利用价值的电池进行维护处理，以提高电池性能，延长其使用时间，是目前节约能源、降低电池废弃频度和数量、减少环境污染的一种切实可行的方法。目前市场上已出现了各种可充电池的维护修复设备、仪器等。

三、实用新型内容：

本实用新型解决的技术问题：针对背景技术各种可充电池使用中存在的问题，提出一种结构简单、成本低的可充电池激活器，用于对各种类型的可充电池适时进行维护，保持电池的充放电性能。

本实用新型采用的技术方案：

一种智能型可充电池激活器，含有和电池接入端正、负极连接的充、放电检测单元，信号处理逻辑单元，智能放电单元，充、放电检测单元输出信号连接信号处理逻辑单元，信号处理逻辑单元输出连接充、放电控制单元，信号处理逻辑单元对充、放电检测单元提供的检测信号进行放大及逻辑处理，判断电池的充、放电状态和充、放电程度，通过充、放电控制单元分别连接充电单元或智能放电单元执行相应的功能，所述的充电单元为与所接入的电池匹配的充电器，或者为相应充电电路与充、放电控制单元电连接。

所述的充、放电检测单元为电压取样电路，电阻R₁、R₂组成的串联支路连接电池两端，其中间接点输出电压信号接入信号处理逻辑单元，所述的信号处理逻辑单元为由比较器IC1、IC2、IC3组成的门电路，其中比较器IC1、IC2和IC3的信号输入端均连接电阻R₁、R₂的接点，比较器IC1的输出端经过一个开关K1与比较器IC3的输出端连接，该输出端连接放电控制电路，其与地之间接有一复位开关K2，比较器IC2的输出端连接充电控制电路，比较器IC1的动作阈值为电池电量被充满的特征电压信号，比较器IC2、IC3的动作阈值为电池放电终止时的特征电压信号；或者比较器IC2的输入端通过二极管D₄与比较器IC3的输出端相连，K1采用双位开关，其中一位连接比较器IC3的输出端，另一位连接二极管D₄的正向端与比较器IC2的输出端。

所述的充、放电控制单元为晶体管开关电路，或为由晶体管和继电器组成的开关电路，晶体管Q₁的集电极和晶体管Q₂的发射极接电池正极，晶体管Q₁的射极输出接充电单元，晶体管Q₂的集电极输出接放电单元，晶体管Q₁、Q₂的基极分别通过钳位电阻R₄、R₆接信号处理逻辑单元的不同输出端6、7脚；采用晶体管控制驱动继电器时，晶体管的基极连接充、放电检测单元电阻R₁、R₂的接点，晶体管的集电极经限流电阻R₅和继电器线圈J1连接电池正极，线圈J1两端并联保护二极管D₂，晶体管的发射极接电池负极，所述继电器的一组触点接充电单元，一组触点接放电单元。

所述的放电单元由比较控制电路和放电回路组成，比较控制电路含有比较器，比较器的反向输入端连接充、放电检测单元的信号输出端，比较器的同向输入端连接反转驱动电路，充、放电检测单元和反转驱动电路均接入电池两接入端，比较器的输出端连接含有放电电阻的放电回路。

所述的可充电池激活器，电阻R₁₀、R₁₁串联组成充、放电检测单元，反转驱动电路为由电容C₁、电阻R₉串联组成的充、放电电路，电阻R₁₀、R₁₁和电容C₁、电阻R₉的接点分别接入比较器IC4的同向输入端和反向输入端，电池的正极与比较器IC4的输出端连接放电电阻R₁₅，比较器IC4的同向输入端与输出端接有电阻R₁₂，其反向输入端与输出端之间接有电阻R₁₃和二极管D₅，二极管D₅或者用晶体管Q₃代替，此时在晶体管Q₃的基极与电池负极之间接有电阻R₆。

所述的可充电池激活器，电阻R₁₀、R₁₁串联组成充、放电检测单元，反转驱动电路为由电阻R₁₂、稳压管D₁组成的串联支路，电阻R₁₀、R₁₁的接点接入比较器IC4的同向输入端，电阻R₁₂、稳压管D₁的接点接入比较器IC4的反向输入端，电池的正极与负极之间通过晶体管Q₃连接放电电阻R₁₅组成放电回路，比较器的输出端连接晶体管Q₃的基极，电阻R₁₄、R₁₃和R₁₁提供晶体管偏置电压；放电及控制电路或者由分立元件构成，晶体管Q₃、电阻R₈接入电池两极之间组成放电电路，晶体管Q₁、Q₂及外围元件组成的施密特触发电路，其控制基极连接电阻R₁、R₂的接点，其输出端控制连接晶体管Q₃的基极。

所述的可充电池激活器，含有电池性能检测及显示单元，其电路由发光二极管D₃和电阻R₁₈、晶体管Q₄或比较器IC4串联组成，发光二极管D₃正向端接电池正极接入端，其反向端经限流电阻R₁₈接晶体管Q₄的集电极或比较器IC4的输出端，晶体管Q₄的发射极接电池负极接入端，晶体管Q₄的基极或比较器IC4的反向输入端连接偏置电路电阻R₁₆、R₁₇的接点，比较器IC4的同向输入端连接充放电检测单元信号输出端，比较器IC4的反向输入端与其输出端之间连接负反馈电阻R₁₅。

本实用新型的有益积极效果：

1、本实用新型电池性能激活器通过模拟电器实际用电过程对电池进行放电处理，清除电池中长期残留的电量、消除电池的不良记忆效应，加快电池的化学反应速度，激活电池的潜在性能，使之恢复最佳放电性能，提高放电能力，广泛用于各种视听、通讯设备、电脑、测量仪器等所配置的可充电池的放电维护，使之满足机器仪器的正常使用。

2、本实用新型性能激活器可对电池性能进行检测，结构简单，成本低，容易推广实施，客观上减少电池报废频度和数量，有利于环境保护。

四、附图说明：

图1：本实用新型可充电池性能激活器的电路原理方框图

图2：可充电池性能激活器的电路原理示意图之一

图3：可充电池性能激活器的电路原理示意图之二

图4：可充电池性能激活器的电路原理示意图之三

图5：可充电池性能激活器的电路原理示意图之四

图6：可充电池性能激活器性能检测及显示单元电路原理示意图之一

图7：可充电池性能激活器性能检测及显示单元电路原理示意图之二

图8：可充电池性能激活器信号处理逻辑单元电路原理示意图之一

图9：可充电池性能激活器信号处理逻辑单元电路原理示意图之二

图10：可充电池性能激活器充、放电控制单元电路原理示意图之一

图11：可充电池性能激活器充、放电控制单元电路原理示意图之二

图12：可充电池性能激活器放电单元电路原理示意图之一

图13：可充电池性能激活器放电单元电路原理示意图之二

图14：可充电池性能激活器放电单元电路原理示意图之三

图15：可充电池性能激活器放电单元电路原理示意图之四

图16：可充电池性能激活器的电路原理示意图之五

五、具体实施方式：

实施例一：参见图1，本实用新型智能型可充电池激活器，含有电池接入端，以及和电池接入端正、负极连接的充、放电检测单元，信号处理逻辑单元，智能放电单元，充、放电检测单元输出信号连接信号处理逻辑单元，信号处理逻辑单元输出连接充、放电控制单元，信号处理逻辑单元对充、放电检测单元提供的检测信号进行放大及逻辑处理，判断电池的充、放电状态和充、放电程度，通过充、放电控制单元分别连接充电单元或智能放电单元执行相应的功能，所述的充电单元为与所接入的电池匹配的充电器，或者为相应充电电路与充、放电控制单元电连接。

所述的充、放电检测单元为电压取样电路，电阻R₁、R₂组成的串联支路连接电池两端，其中间接点输出电压信号接入信号处理逻辑单元；

所述的信号处理逻辑单元为由比较器IC1、IC2、IC3组成的门电路，参见图8，其中比较器IC1、IC2和IC3的信号输入端(图中的8脚、9脚)均连接电阻R₁、R₂的接点，比较器IC1的输出端经过一个开关K1与比较器IC3的输出端连接(图中的6脚)，该输出端连接放电控制电路，其与地之间接有一复位开关K2，比较器IC2的输出端(图中的7脚)连接充电控制电路，比较器IC1的动作阈值为电池电量被充满的特征电压信号，比较器IC2、IC3的动作阈值为电池放电终止时的特征电压信号。如果事先把K1设置于闭合状态，当电池电量充满时，9脚得到的信号电压达到比较器IC1的动作阈值，比较器IC1翻转，6脚输出低电平，放电单元就会重新接通，8脚获得高电平信号，比较器IC2翻转，输出高电平，充电电路便被断开，此时将重复前述的放电、充电过程直至用户释放K1；当K1断开时，由9脚控制的比较器IC1的状态不会干预比较器IC2、IC3的工作模式，输出端的状态随着电池电压的升高不会改变，电池充满后转入微充状态直至用户干预。K2的作用是人为干预工作模式，当K2被按下时，6脚强行接地为低电位，放电电路被强行开启使电路进入放电状态。

图9为信号处理逻辑单元的另一种电路结构，与图8不同的是，比较器IC2的输入端通过二极管D₄与比较器IC3的输出端相连，比较器IC2的输出端输出充电控制信号，比较器IC1的输出端连接的K1采用双位开关，其中一位连接比较器IC3的输出端，另一位连接二极管D₄的正向端与比较器IC2的输出端。

信号处理逻辑单元根据充放电检测单元提供的信号，判断电池的充放电状态和充放电程度，通过逻辑处理，确定需要进行的操作并发出指令，控制充放电控制单元执行相应的功能。

所述的充、放电控制单元为晶体管开关电路，参见图10；或为由晶体管与继电器组成的开关电路，参见图11。图10中晶体管Q₁的集电极和晶体管Q₂的发射极接电池正极，晶体管Q₁的射极输出接充电单元，晶体管Q₂的集电极输出接放电单元，晶体管Q₁、Q₂的基极分别通过钳位电阻R₄、R₆接信号处理逻辑单元的不同输出端6、7脚；图11中晶体管的基极连接充、放电检测单元电阻R₁、R₂的接点，晶体管的集电极经限流电阻R₅和继电器线圈J1连接电池正极，线圈J1两端并联保护二极管D₂，晶体管的发射极接电池负极，所述继电器的一组触点接充电单元，一组触点接放电单元。充放电控制单元的作用是根据逻辑电路的指令实现对电池进行充电或放电操作。

图12所示的放电单元：反转驱动电路为由电容C₁、电阻R₉串联组成的充、放电电路，电阻R₁₀、R₁₁串联组成充、放电检测单元，电阻R₁₀、R₁₁和电容C₁、电阻R₉的接点分别接入比较器IC4的同向输入端和反向输入端，电池的正极与比较器IC4的输出端连接放电电阻R₁₅，比较器IC4的同向输入端与输出端接有电阻R₁₂，其反向输入端与输出端之间接有电阻R₁₃和二极管D₅；图13中，将二极管D₅用晶体管Q₃代替，其作用相同，此时在晶体管Q₃的基极与电池负极之间接有电阻R₆。

图14所示的放电单元：反转驱动电路为由电阻R₁₂、稳压管D₁组成的串联支路，电阻R₁₀、R₁₁串联组成充、放电检测单元，电阻R₁₀、R₁₁的接点接入比较器IC4的同向输入端，电阻R₁₂、稳压管D₁的接点接入比较器IC4的反向输入端，电池的正极与负极之间通过晶体管Q₃连接放电电阻R₁₅组成放电回路，比较器IC4的输出端连接晶体管Q₃的基极，电阻R₁₄、R₁₃和R₁₁提供晶体管偏置电压。

图15所示的放电单元：放电及控制电路或者由分立原件构成，晶体管Q₃、电阻R₈接入电池两极之间组成放电电路，晶体管Q₁、Q₂及外围元件组成的施密特触发电路，其控制基极连接电阻R₁、R₂的接点，其输出端控制连接晶体管Q₃的基极。

图6、图7为电池性能检测及显示单元，其电路由发光二极管D₃和电阻R₁₈、晶体管Q₄或比较器IC4串联组成，发光二极管D₃正向端接电池正极接入端，其反向端经限流电阻R₁₈接晶体管Q₄的集电极或比较器IC4的输出端，晶体管Q₄的发射极接电池负极接入端，晶体管Q₄的基极或比较器IC4的反向输入端连接偏置电路电阻R₁₆、R₁₇的接点，比较器IC4的同向输入端连接充放电检测单元信号输出端，由于其增益高，为了降低电路的放大倍数，使其工作于线性放大状态，比较器IC4的反向输入端与其输出端之间连接负反馈电阻R₁₅。

设置R₁₆、R₁₇比值及R₁₈的阻值大小，把在电器上己不能工作的电池接入，如果电池性能完好，电池的电压基本上已下降到其最低电压，其在R₁₆上的分压不能让Q₄导通，发光二极管D₃处于熄灭状态；如果电池性能老化，其内部的电压就会高于正常放电时的最低电压，R₁₆上的分压使晶体管Q₄饱和导通，发光二极管D₃越亮说明电池性能老化越严重。

参见图2，本实施例智能型可充电池激活器由图6、图9、图10、图12所示的单元电路组成，比较器采用具有双输入端的运算放大器或比较器，电池放电终止电压和充电充满电压的检测采用了桥式电路，其中由R₁、D₁组成基准源(D₁既做基准稳压器件，又兼作电源指示)；每个IC的一个输入端接基准电位，另一个输入端接检测信号。充电控制信号输出与控制晶体管Q₁之间的发光二极管D₂，用来显示充电的状态：充电时发光充满时闪动，不充电时不亮。

在电路中，P1接已连通电源的充电器，P2接被处理的电池；当电池接入后，比较器IC1-3由R₁、D₁构成基准电源，由晶体管Q₁、Q₂等构成充放电控制单元，信号处理逻辑单元同时被加电，用户只需按动一下K2，晶体管Q₂基极对地形成回路，晶体管Q₂饱和导通，于是性能检测显示电路(Q₄)，放电电路(Q₃)，电池最低电压检测与放大电路(比较器IC3)均开始工作。

选择R₇、R₈的分压比，使其在电池电量没有放完前R₈上的电压始终高于基准电压，使比较器IC3的输出始终处于饱和导通状态，达到K2分离后放电电路自锁，直到电池电量放完。当电池电量放完时，R₈上的电压低于基准电压，导致比较器IC3反转输出端变成高电位，晶体管Q₂截止，模拟放电电路停止工作；同时，比较器IC2的反相输入端由于比较器IC3输出端电位的升高也被升高到高于同相输入端，比较器IC2输出端电位降低，晶体管Q₁饱和导通，充电器开始向电池充电，串接在其基极电路中的发光二极管由于有电流通过而发光，显示充电状态。

由于连接在比较器IC1反相输入端的R₃与R₂的分压在整个放电和充电过程中都小于基准电压，比较器IC1的输出端始终处于截止状态，不会影响比较器IC2、IC3的工作状态，当电池被充满后其分压上升到高于基准电压，比较器IC1反转，输出端导通变成低电位。当K1置于a时，晶体管Q₂饱和导通，放电电路重新工作，比较器IC3由于其反相输入端通过D₄电位也被钳位低于基准电压，比较器IC2反转，其输入端截止电位升高，晶体管Q₁被迫停止工作，充电停止。当K1置于b时，其输出端的低电位直接连接比较器IC2的反相输入端，比较器IC2反转，其输入端截止电位升高，晶体管Q₁被迫停止工作，充电停止。由于D₄的原因，比较器IC3的输出端不会受到影响，晶体管Q₁间歇性通断，使电池进行间歇性充电。其中比较器可采用集成运算放大器，如LM324等，或采用集成电压比较器，如LM339等，晶体三极管可使用S9013、S9014、S9015和S8550、S8050等，二极管可采用IN4148等。

实施例二：参见图3，本实施例智能型可充电池激活器与实施例一不同的是，信号处理逻辑单元采用图8所示电路，放电单元电路采用图13，即将图12中的二极管D₅用三极管Q₃代替，其作用是相同的，此时在三极管Q₃的基极与电池负极之间接有电阻R₆。

实施例三：参见图4，本实施例智能型可充电池激活器与实施例一不同的是，性能检测及显示单元采用图7所示电路，充放电控制单元采用图11所示电路，放电单元采用图14所示的电路。

实施例四：参见图5，本实施例智能型可充电池激活器与实施例二不同的是，充放电控制单元采用图11所示电路，放电单元采用图15所示的电路。本实施例智能型可充电池激活器没有设置反复充电功能。

实施例五：参见图16，本实施例智能型可充电池激活器与实施例一不同的是信号逻辑处理单元稍有不同。图16中信号处理逻辑单元通过一个三刀双位开关(图中的Ka、Kb、Kc)进行功能转换，电路中增加了一个信号隔离单元，可以根据电池的老化程度分别实现对老化比较严重的电池进行强化激活处理、对老化轻微的电池进行保健性处理。

Claims

1.一种智能型可充电池激活器，含有和电池接入端正、负极连接的充、放电检测单元，信号处理逻辑单元，智能放电单元，充、放电检测单元输出信号连接信号处理逻辑单元，其特征是：信号处理逻辑单元输出连接充、放电控制单元，信号处理逻辑单元对充、放电检测单元提供的检测信号进行放大及逻辑处理，判断电池的充、放电状态和充、放电程度，通过充、放电控制单元分别连接充电单元或智能放电单元执行相应的功能，所述的充电单元为与所接入的电池匹配的充电器，或者为相应充电电路与充、放电控制单元电连接。

2.根据权利要求1所述的可充电池激活器，其特征是：所述的充、放电检测单元为电压取样电路，电阻R₁、R₂组成的串联支路连接电池两端，其中间接点输出电压信号接入信号处理逻辑单元，所述的信号处理逻辑单元为由比较器IC1、IC2、IC3组成的门电路，其中比较器IC1、IC2和IC3的信号输入端均连接电阻R₁、R₂的接点，比较器IC1的输出端经过一个开关K1与比较器IC3的输出端连接，该输出端连接放电控制电路，其与地之间接有一复位开关K2，比较器IC2的输出端连接充电控制电路，比较器IC1的动作阈值为电池电量被充满的特征电压信号，比较器IC2、IC3的动作阈值为电池放电终止时的特征电压信号；或者比较器IC2的输入端通过二极管D₄与比较器IC3的输出端相连，K1采用双位开关，其中一位连接比较器IC3的输出端，另一位连接二极管D₄的正向端与比较器IC2的输出端。

3.根据权利要求2所述的可充电池激活器，其特征是：所述的充、放电控制单元为晶体管开关电路，或为由晶体管和继电器组成的开关电路，晶体管Q₁的集电极和晶体管Q₂的发射极接电池正极，晶体管Q₁的射极输出接充电单元，晶体管Q₂的集电极输出接放电单元，晶体管Q₁、Q₂的基极分别通过钳位电阻R₄、R₆接信号处理逻辑单元的不同输出端6、7脚；采用晶体管控制驱动继电器时，晶体管的基极连接充、放电检测单元电阻R₁、R₂的接点，晶体管的集电极经限流电阻R₅和继电器线圈J1连接电池正极，线圈J1两端并联保护二极管D₂，晶体管的发射极接电池负极，所述继电器的一组触点接充电单元，一组触点接放电单元。

4.根据权利要求3所述的可充电池激活器，其特征是：所述的放电单元由比较控制电路和放电回路组成，比较控制电路含有比较器，比较器的反向输入端连接充、放电检测单元的信号输出端，比较器的同向输入端连接反转驱动电路，充、放电检测单元和反转驱动电路均接入电池两接入端，比较器的输出端连接含有放电电阻的放电回路。

5.根据权利要求4所述的可充电池激活器，其特征是：电阻R₁₀、R₁₁串联组成充、放电检测单元，反转驱动电路为由电容C₁、电阻R₉串联组成的充、放电电路，电阻R₁₀、R₁₁和电容C₁、电阻R₉的接点分别接入比较器IC4的同向输入端和反向输入端，电池的正极与比较器IC4的输出端连接放电电阻R₁₅，比较器IC4的同向输入端与输出端接有电阻R₁₂，其反向输入端与输出端之间接有电阻R₁₃和二极管D₅，二极管D₅或者用晶体管Q₃代替，此时在晶体管Q₃的基极与电池负极之间接有电阻R₆。

6.根据权利要求4所述的可充电池激活器，其特征是：电阻R₁₀、R₁₁串联组成充、放电检测单元，反转驱动电路为由电阻R₁₂、稳压管D₁组成的串联支路，电阻R₁₀、R₁₁的接点接入比较器IC4的同向输入端，电阻R₁₂、稳压管D₁的接点接入比较器IC4的反向输入端，电池的正极与负极之间通过晶体管Q₃连接放电电阻R₁₅组成放电回路，比较器的输出端连接晶体管Q₃的基极，电阻R₁₄、R₁₃和R₁₁提供晶体管偏置电压；放电及控制电路或者由分立元件构成，晶体管Q₃、电阻R₈接入电池两极之间组成放电电路，晶体管Q₁、Q₂及外围元件组成的施密特触发电路，其控制基极连接电阻R₁、R₂的接点，其输出端控制连接晶体管Q₃的基极。

7.根据权利要求1～6任一项所述的可充电池激活器，其特征是：含有电池性能检测及显示单元，其电路由发光二极管D₃和电阻R₁₈、晶体管Q₄或比较器IC4串联组成，发光二极管D₃正向端接电池正极接入端，其反向端经限流电阻R₁₈接晶体管Q₄的集电极或比较器IC4的输出端，晶体管Q₄的发射极接电池负极接入端，晶体管Q₄的基极或比较器IC4的反向输入端连接偏置电路电阻R₁₆、R₁₇的接点，比较器IC4的同向输入端连接充放电检测单元信号输出端，比较器IC4的反向输入端与其输出端之间连接负反馈电阻R₁₅。