CN201122852Y - 通用电池充电修复仪 - Google Patents

Abstract

通用电池充电修复仪，属于电池充电设备领域。用于对锂电池、镍铬电池和铅酸电池进行充电，以及对镍铬电池和铅酸电池进行修复。包括整流稳压电路(1)、升降压斩波控制电路(2)、输出控制电路(3)、放电控制电路(4)、采样电路(5)、人机对话电路(6)、单片机、电池，整流稳压电路(1)与升降压斩波控制电路(2)相连，升降压斩波控制电路(2)通过输出控制电路(3)接待充电池，待充电池同时与放电控制电路(4)、采样电路(5)相连，采样电路(5)与单片机相连，可以根据锂电池、镍镉电池和铅酸电池的不同特性充电，并具有修复功能，延长电池的使用寿命，使寿命延长30％。

Description

通用电池充电修复仪

技术领域

通用电池充电修复仪，属于电池充电设备领域。用于对锂电池、镍铬电池和铅酸电池进行充电，以及对镍铬电池和铅酸电池进行修复。

背景技术

随着各种可重复充电电器的普及，随之配套充电的充电器已比比皆是，但市场上充电器存在诸多问题，主要表现为没有根据各种电池的充电特性进行充电，严重损害电池，使电池容量下降，致使电池使用寿命大大缩短，据统计一般一块电池，使用寿命仅为一年。更没有出现能够同时对锂电池、镍铬电池和铅酸电池充电并具备电池修复的能力的充电器。上述问题的存在一是使消费者使用成本大大提高，二是造成能源浪费和环境污染，经检索和市场调查，目前尚未出现能够解决上述问题的充电器。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供既能够对各种不同类型电池正确充电又带有脉冲放电修复功能的通用电池充电修复仪。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：该通用电池充电修复仪，其特征在于：包括整流稳压电路、升降压斩波控制电路、输出控制电路、放电控制电路、采样电路、人机对话电路、单片机、电池，整流稳压电路与升降压斩波控制电路相连，升降压斩波控制电路通过输出控制电路接待充电池，待充电池同时与放电控制电路、采样电路相连，采样电路与单片机相连，单片机与人机对话电路互连，输出控制电路通过采样电路与单片机互连，单片机与升降压斩波控制电路、输出控制电路相连。

本实用新型对电池的修复原理是：

电池在大电流充电时加入宽度不同的放电脉冲，以消除电池负极板上的硫酸铅晶体；对镍镉电池修复的原理是反复进行大电流充电、脉冲放电，恢复电池的活性。

与现有技术相比本实用新型通用电池充电修复仪的有益效果是：能够对各种不同类型电池正确充电，同时带有修复功能。充电修复仪能够根据锂电池、镍镉电池和铅酸电池的不同特性进行充电并带有检测功能，在检测到电池后进行充电操作，充电过程中实时检测电池电压以及电池充电电量，出现异常即停止充电，提高安全性能，并延长电池的使用寿命；在镍镉电池和铅酸电池容量下降时利用修复功能自动对其进行修复，使电池容量恢复到接近新电池的水平。

附图说明

图1为通用电池充电修复仪的结构框图；

图2为通用电池充电修复仪的原理图；

图3为程序流程图。

图1-3是本发明的最佳实施例。图2中：IC1微处理器，IC2运算放大器，IC3液晶显示块，T1变压器，B1整流桥，U1-U3三端稳压器，C1-C3电解电容，C4-C8瓷片电容，D1-D4二极管，D5稳压二极管，R1-R15、R17、R18、R20、R23-R25、R27-R30电阻，R16、R19、R22功率电阻，R21、R26电位器，L1、L2电感，Q1、Q3、Q5、Q7、Q8三极管，Q6、Q9功率三极管，Q2、Q4开关场效应管，KEY0-KEY3按键，BATTERY电池。

具体实施方式

下面结合附图1-3对本实用新型通用电池充电修复仪做进一步的详细说明

如图1所示，本实用新型一种通用电池充电修复仪，包括整流稳压电路、升降压斩波控制电路、输出控制电路、放电控制电路、采样电路、和人机对话电路；整流稳压电路的输入端和市电电网相连接，输出端和升降压斩波控制电路相连，升降压斩波控制电路通过输出控制电路接待充电池，待充电池同时与放电控制电路相连，采样电路将待充电电池的电压信号、充电电压信号和充电电流信号接到单片机上，人机对话电路也连到单片机上。

如图2所示，整流稳压电路，包括变压器T1、整流桥B1、电解电路C2和瓷片电容C3、C4、C5、C6、C7和C8和三端稳压模块U1、U2和U3；变压器T1原边输入220V副边输出24V，副边通过整流桥B1接电解电容C2；在电解电容C2后面接三端稳压块U1，U2，分别输出24V和20V；其中U2的输入端串入2Ω采样电阻R19，电阻R19两端分别接三极管Q5发射极和基极；三极管Q5的集电极接功率三极管Q6的基极；三极管Q6的集电极和发射极分别接采样电阻R19的电流输入端和稳压块U2的输出端；稳压块U2的调节端对地连接可变电阻R19，稳压块U2的输出脚和调节脚之间连接电阻R20；稳压块U1的输入端接电解电容C2，对地脚接地，输出脚接稳压块U3的输入脚，稳压块U3对地脚接地；每个稳压块输入和输出口都添加滤波电容，分别为电容C3、C4、C5、C6、C7和C8。

当电流超过300mA时，采样电阻R19上的压降超过0.6V，三极管Q5发射极与基极的压降随之达到0.6V而导通，所以超过300mA的电流通过Q6流向稳压块U2的输出端；稳压块U2的输出电压可以由可变电阻R21不同大小调节决定。

升降压斩波控制电路包括电阻R1-R4、R14，三极管Q1，场效应管Q2，电感L1、L2，电容C1、C3，二极管D1、D3，单片机IC1引脚P01上接电阻R14，单片机IC1引脚P01输出的控制信号通过电阻R1接三极管Q1的基极，三极管Q1基极由电阻R2接地，三极管Q1集电极通过电阻R3接24V电压线，三极管Q1集电极通过电阻R4接开关场效应管Q2的栅极，三极管Q1发射极接地，开关场效应管Q2的漏极接20V电压，源极接电感L1和电容C3的负极，电感L1另一端接地，电容C3的正极接二极管D1的阴极和电感L2，二极管D1的阳极接地，电感L2另一端接电容C1的正极，电容C1负极接地，二极管D3的阳极和阴极分别接到开关场效应管Q2的漏极和源极。

单片机IC1通过引脚P01输出PWM信号控制开关场效应管Q2的通断，当开关场效应管Q2导通时，电源经开关场效应管Q2向电感L1贮能，同时电源和电容C3共同向负载供电，并向电容C1充电；开关场效应管Q2关断时，电感L1经二极管D1向电容C3充电，同时，电容C1向负载供电，电感L2的电流经二极管D1续流。PWM信号控制开关场效应管Q2的通断，得到不同的电压输出。二极管D3防止关断电压对开关场效应管Q2造成损坏。

单片机IC1引脚P01输出高电平时，三极管Q1导通，三极管Q1的集电极电平被拉低，开关场效应管Q2关断；引脚P01输出低电平时，三极管Q1关断，三极管Q1的集电极为24V，开关场效应管Q2导通。单片机IC1通过引脚P01输出的PWM控制信号可以控制开关场效应管Q2的通断，以不同的占空比使电感L1充放电可以得到不同的输出电压；二极管D1用于电感L1放电时续流，以构成电流回路；电解电容C1的作用是稳定充电电压，二极管D3可以防止可能出现的关断电压对开关场效应管Q2造成的损坏。

输出控制电路，包括电阻R5、R8、R9、R15，三极管Q3，场效应管Q4，二极管D2、D4；单片机IC1引脚P02上接一上拉电阻R15，允许充电的输出控制信号由单片机IC1引脚P02提供，通过R5接到三极管Q3的基极，同时三极管Q3基极接一对地的电阻R8；三极管Q3的集电极通过R9接24V电压线，同时三极管Q3集电极接开关场效应管Q4的栅极，三极管Q3发射极接地；开关场效应管Q4通过二极管D2与电感L1相连，二极管D2的阳极和阴极分别接电感L1和开关场效应管Q4的漏极，开关场效应管Q4的源极接到待充电池的正极，在开关场效应管Q4的源极和漏极之间接二极管D4。

单片机IC1引脚P02输出控制信号控制开关场效应管Q4通断，通断交替形成充电脉冲，二极管D2防止电流反向流通，二极管D4防止关断电压对开关场效应管Q4造成损坏。

单片机IC1引脚P02输出高电平时，三极管Q3导通，三极管Q3的集电极电平被拉低，开关场效应管Q4关断；引脚P02输出低电平时，三极管Q3关断，三极管Q3的集电极为24V，开关场效应管Q4导通。单片机IC1通过引脚P02输出的输出控制信号控制开关场效应管Q4的通断，以形成充电脉冲，二极管D2防止电流反向流通，二极管D4可以防止可能出现的关断电压对开关场效应管Q4造成的损坏。

放电控制电路，包括包括电阻R22、R23、R24、R25，三极管Q7、Q8、Q9，放电控制信号由单片机IC1的P14.4脚提供，通过上拉电阻R23的一端连到三极管Q7的基极，三极管Q7的集电极通过电阻R24接5V电压线，同时接三极管Q8的基极，三极管Q8的基极又接有对地电阻R25，三极管Q8的集电极和三极管Q9的集电极连在一起接待充电池的正极，三极管Q8发射极接三极管Q9的基极，三极管Q9的基极通过电阻R22接地。单片机IC1的P14.4脚控制放电电路的开通与关断。

单片机IC1的P14.4脚提供的放电控制信号为高电平时，三极管Q7导通，三极管Q8的基极为0.3V左右，不会导通，即不会放电，单片机IC1的P14.4脚提供的放电控制信号为低电平时，三极管Q7关断，三极管Q8的基极电压为电阻R23、R24的分压，此电压决定了放电电流的大小。单片机IC1的P14.4脚产生的控制信号可以完成放电脉冲的实现。

采样电路包括运放运算放大器IC2，电阻R6、R7、R10、R11、R12、R13、R18，稳压二极管D5；稳压二极管D5和电阻R18串联接+5V电压线，稳压二极管D5的阴极接单片机IC1的Aref脚，为采样电路的AD转换提供基准电压；开关场效应管Q4的漏极通过R6、R7分压连接到单片机IC1的P21脚；运算放大器IC2的反相输入端和输出端短接，构成电压跟随器，同相输入端接待充电池的正极，运算放大器IC2输出端通过R12、R13分压连接到单片机IC1的P20脚；电流采样电阻R16一端接地，一端接待充电池的负极，同时接运算放大器IC2的5脚，运算放大器IC2输出脚7通过串接两电阻R10、R11到地，运算放大器IC2的反相输入端接到电阻R10、R11之间。

人机对话电路，包括按键KEY1-KEY4，电阻R26、R27、R28、R29和液晶显示块IC3；按键KEY1-KEY4通过下拉电阻R26、R27、R28、R29连到单片机IC1端口P70-P74；液晶显示块IC3数据线接到单片机IC1的P40-P47脚；控制线分别与单片机IC1的P50-P52脚相连；通过按键和显示块可以对电池进行规格设置。

如图3所示，系统程序流程如下：开始进行系统初始化，其中包括单片机引脚初始化、定时器初始化、PWM初始化、AD转换初始化还有LCD初始化，初始化之后LCD显示开机画面2秒，接着进行电池参数设置，包括电池电压、容量以及是否需要修复，设置完成后根据设置内容计算充电转折电压、最大充电时间等。设置完毕后进入系统周期循环，循环中顺序执行以下操作：定时器及与定时器相关的变量更新；AD转换；求近四次AD转换的平均值；计算已经充电电量；刷新显示包括电池电压、充电电压、充电电流、以及动态变化的指示图标；判断是否过压并处理；根据定时器相关变量和系统所处状态生成不同脉冲；最后进入各系统状态，并根据转移条件进行转换。

工作过程：

锂电池先进行小电流预充电，两分钟后大电流恒流充电，当电压大于充电转折电压时转而进行以此电压进行的恒压充电，电流小于大电流恒流充电值的1/10时，停止充电，不再有输出电流。

镍镉电池在不需要修复时先进行小电流预充电，两分钟后大电流恒流充电，当检测到电池电压变化为负值时，并且下降的电压数值达到最小下降电压时认为电池充满，转为涓流充电，涓流值为大电流恒流充电值的1/32，(保护电池)进入终止状态，结束充电。

若镍镉电池需要修复，先进行放电操作，当电池电压小于最小放电电压时开始进行小电流预充电，两分钟后大电流恒流充电，当检测到电池电压变化为负值时，并且下降的电压数值达到最小下降电压时认为电池充满，此时检测已经充电电量，若充电电量达到额定容量的75％转为涓流充电，进入终止状态，否则重新放电重复上述过程，若重复三次仍然达不到额定容量的75％则停止修复工作，进入终止状态，结束充电。

铅酸电池在不需要修复时先进行小电流预充电，两分钟后大电流恒流充电，当电压大于充电转折电压时转而进行以此电压进行的恒压充电，电流小于大电流恒流充电值的1/10时，转为浮地电压充电，防止电池自放电，进入终止状态。

铅酸电池在需要修复时先进行脉冲放电，放电时电池电压小于放电最小电压时转为小电流预充电，两分钟后大电流恒流充电，为达到修复的目的，在恒流充电状态加入长短不一的放电脉冲，脉冲宽度不同对不同大小的晶体又很好的修复效果，当电压大于充电转折电压时转而进行以此电压进行的恒压充电，电流小于大电流恒流充电值的1/10时，转为浮地电压充电，防止电池自放电，进入终止状态。

不同的方法都用到的预充电，目的是唤醒电池，避免大电流充电对其造成损坏，大电流脉冲充电既能快速充电，又在充电间隙给电池留下散热的时间，保护了电池。在任何情况下，对于不同类型的电池，只有检测到电池电压在最大电池电压和最小电池电压之间时才充电，实时检测系统状态，电池电压符合条件时充电；当检测到电池电压大于最大安全电压时，或者充电时间超过最长充电时间或者已经充电电量已达到充电容量限值的不管系统处于什么状态都会停止充电。

Claims (7)

1、通用电池充电修复仪，其特征在于：包括整流稳压电路(1)、升降压斩波控制电路(2)、输出控制电路(3)、放电控制电路(4)、采样电路(5)、人机对话电路(6)、单片机、电池，整流稳压电路(1)与升降压斩波控制电路(2)相连，升降压斩波控制电路(2)通过输出控制电路(3)接待充电池，待充电池同时与放电控制电路(4)、采样电路(5)相连，采样电路(5)与单片机相连，单片机与人机对话电路(6)互连，输出控制电路(3)通过采样电路(5)与单片机互连，单片机与升降压斩波控制电路(2)、输出控制电路(3)相连。

2、根据权利要求书1所述的通用电池充电修复仪，其特征在于：整流稳压电路(1)包括变压器T1、整流桥B1、电容C2-C8、三端稳压模块U1-U3，变压器T1原边输入220V副边输出24V，副边通过整流桥B1接电容C2，三端稳压模块U2的输入端与电阻R19相连，电阻R19两端分别接三极管Q5发射极和基极，三极管Q5的集电极接功率三极管Q6的基极，三极管Q6的集电极和发射极分别接采样电阻R19的电流输入端和稳压块U2的输出端，稳压块U2的调节端对地连接可变电阻R21，稳压块U2的输出脚和调节脚之间连接电阻R20，稳压块U1的输入端接电容C2，对地脚接地，输出脚接稳压块U3的输入脚，稳压块U3对地脚接地。

3、根据权利要求书1所述的通用电池充电修复仪，其特征在于：升降压斩波控制电路(2)包括电阻R1-R4、R14，三极管Q1，场效应管Q2，电感L1、L2，电容C1、C3，二极管D1、D3，单片机IC1引脚P01上接电阻R14，单片机IC1引脚P01输出的控制信号通过电阻R1接三极管Q1的基极，三极管Q1基极由电阻R2接地，三极管Q1集电极通过电阻R3接24V电压线，三极管Q1集电极通过电阻R4接开关场效应管Q2的栅极，三极管Q1发射极接地，开关场效应管Q2的漏极接20V电压，源极接电感L1和电容C3的负极，电感L1另一端接地，电容C3的正极接二极管D1的阴极和电感L2，二极管D1的阳极接地，电感L2另一端接电容C1的正极，电容C1负极接地，二极管D3的阳极和阴极分别接到开关场效应管Q2的漏极和源极。

4、根据权利要求书1所述的通用电池充电修复仪，其特征在于：输出控制电路(3)包括电阻R5、R8、R9、R15，三极管Q3，场效应管Q4，二极管D2、D4；单片机IC1引脚P02接电阻R15，允许充电的输出控制信号由单片机IC1引脚P02提供，通过电阻R5接三极管Q3的基极，三极管Q3基极接电阻R8，三极管Q3的集电极通过R9接24V电压线，三极管Q3集电极接开关场效应管Q4的栅极，三极管Q3发射极接地，开关场效应管Q4通过二极管D2与电感L1相连，二极管D2的阳极和阴极分别接电感L1和开关场效应管Q4的漏极，开关场效应管Q4的源极接到待充电池的正极，在开关场效应管Q4的源极和漏极之间接二极管D4。

5、根据权利要求书1所述的通用电池充电修复仪，其特征在于：放电控制电路(4)包括电阻R22-R25，三极管Q7-Q9，放电控制信号由单片机IC1的P14.4脚提供，通过电阻R23的一端连到三极管Q7的基极，三极管Q7的集电极通过电阻R24接5V电压线，同时接三极管Q8的基极，三极管Q8的基极接对地电阻R25，三极管Q8的集电极和三极管Q9的集电极并联接待充电池的正极，三极管Q8发射极接三极管Q9的基极，三极管Q9的基极通过电阻R22接地。

6、根据权利要求书1所述的通用电池充电修复仪，其特征在于：所述的采样电路(5)包括运算放大器IC2，电阻R6、R7、R10-R13、R18，稳压二极管D5，稳压二极管D5和电阻R18串联接+5V电压线，稳压二极管D5的阴极接单片机IC1的AVref脚，开关场效应管Q4的漏极通过电阻R6、R7分压连接到单片机IC1的P21脚，运算放大器IC2的反相输入端和输出端短接，同相输入端接待充电池的正极，运算放大器IC2输出端通过R12、R13分压连接到单片机IC1的P20脚，电阻R16一端接地，一端接待充电池的负极，同时接运算放大器IC2的5脚，运算放大器IC2输出脚7通过串接两电阻R10、R11到地，运算放大器IC2的反相输入端接到电阻R10、R11之间。

7、根据权利要求书1所述的通用电池充电修复仪，其特征在于：所述的人机对话电路(6)包括按键KEY1-KEY4，电阻R26-R29和液晶显示块IC3，按键KEY1-KEY4通过电阻R26-R29连到单片机IC1端口P70-P74，液晶显示块IC3数据线接到单片机IC1的P40-P47脚，控制线分别与单片机IC1的P50-P52脚相连。

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