CN203562820U

CN203562820U - 铅酸电池的正负脉冲型康复式充电器

Info

Publication number: CN203562820U
Application number: CN201320672161.6U
Authority: CN
Inventors: 顾耀兴; 韩宝忠
Original assignee: TIANJIN YOUSHENG ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: TIANJIN YOUSHENG ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2023-10-29

Abstract

本实用新型涉及一种铅酸电池的正负脉冲型康复式充电器，其特征是：包括开关电源、控制器、充电驱动电路和放电驱动电路，所述控制器包括储能电路、充电振荡器和放电振荡器，所述开关电源的输出端通过整流电路与储能电容连接构成储能电路；所述充电振荡器与充电开关管连接构成充电驱动电路；所述放电振荡器与放电开关管连接构成放电驱动电路，所述充电驱动电路通过充电开关管及放电驱动电路通过放电开关管分别与修复电池连接。有益效果：本实用新型是储能式电路结构，通过两组振荡器和储能电路的协同作用，产生较高的电源电压，通过开关管的充、放电驱动能力，在放电过程中产生大的脉冲电流，实现对电池修复，于此同时又对修复电池进行充电。

Description

铅酸电池的正负脉冲型康复式充电器

技术领域

本实用新型属于电源修复装置，尤其涉及一种铅酸电池的正负脉冲型康复式充电器。

背景技术

当前电动车铅酸电池寿命短的主要原因是传统充电器直流充电方式不合理造成的，也可以说电池是被充坏的。使用传统充电器充电的电池寿命平均只有一年左右，原因是电动车铅酸电池不像汽车铅酸电池经常处于浮充状态，而是必须进行频繁的充放电，这样电池极板极易产生硫化效应。电池中的PbSO₄为游离结晶状颗粒，它被吸附在正负极板上，随着使用中不断的充放电，它会像滚雪球一样越滚越大，使极板有效面积越来越小。电池容量也随之下降，这就是极板的硫化效应。也就是电池失效的主要原因。传统充电器易产生过充现象，当充到额定上限电压后它将按三段式工作原理自动进入涓流工作状态，(0.2—0.3A)，若长时间不拔电，如10小时以上就会多增2-3AH以上电能，比实际需要增多70%,以上。这样会导致电池易发热，长此以往就会使电池变形、起鼓，造成结构性损伤而报废。虽然国家已开始限制铅酸电池的生产和使用，但是由于其价格相对便宜，市场仍然占有很大比例。专利申请号201110239211.7公开了一种铅酸蓄电池的修复方法和装置。本发明具体为使用高频正负脉冲对铅蓄电池进行交替充放电,使附着在电池极板上的粗大硫酸铅晶体变为细腻可还原颗粒或脱落,从而修复铅酸蓄电池。其装置包括单片机控制处理电路、放电电路、充电电路、短接电路,放电电流检测电路;所述放电电路、充电电路、短接电路中各包括电子开关,所述单片机控制处理电路的控制输出端与上述电子开关的控制输入端电连接,所述放电电流检测电路的信号输出端与单片机控制处理电路的信号输入端电连接。该项专利申请结构复杂，采用单片机，造价高，不适于市场推广。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种铅酸电池的正负脉冲型康复式充电器，通过两组振荡器和储能电路的协同作用，选择恰当的脉冲频率和幅度，产生较高的电源电压，通过充电开关管的充电驱动能力，在储能电路放电过程中产生大的脉冲电流，可以有效的击碎极板上的硫化晶粒，使其逐步消失，恢复极板的有效面积，对电池实现修复，于此同时又对修复电池进行充电，可以延长铅酸电池寿命。

本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：一种铅酸电池的正负脉冲型康复式充电器，其特征是：包括开关电源、控制器、充电驱动电路和放电驱动电路，所述控制器包括储能电路、充电振荡器和放电振荡器，所述开关电源的输出端通过整流电路与储能电容连接构成储能电路；所述充电振荡器与充电开关管连接构成充电驱动电路；所述放电振荡器与放电开关管连接构成放电驱动电路，所述充电驱动电路通过充电开关管及放电驱动电路通过放电开关管分别与修复电池连接。

所述修复电池还连接有保护电路，所述保护电路输出端通过光耦模块与开关电源连接，保护电路输入端与修复电池连接，保护电路控制开关电源的通断工作状态。

所述保护电路采用上下限二段式电压比较器电路。

所述放电振荡器与放电开关管之间连接有延时电路和驱动电路构成能够迟后的放电驱动电路。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型是储能式电路结构，通过两组振荡器和储能电路的协同作用，产生较高的电源电压，通过充电开关管的充电驱动能力，在储能电路充电过程中产生大的脉冲电流，实现对电池修复，同时通过放电开关的驱动能力，使修复电池输出放电电流，达到较好的电池修复效果，于此同时又对修复电池进行充电。本装置可以延长正常电池寿命1-2倍，减少电池报废率。可以减少铅酸电池的生产量，间接地降低铅酸电池对环境的污染。本装置具有均衡充电功能，实现每块电池容量均衡；自动充停功能（只用1只指示灯指示）不会出现电池变形，起鼓，失水等现象。保证超时间不拔插头时，不损伤电池并保证电池充足；对于不同受损电池能及时进行修复；实现电动车冬夏季行车里程均衡。

附图说明

图1是本实用新型的电路连接框图；

图2是控制器的电路连接框图。

具体实施方式

下面结合较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。

实施例

详见附图1、2，

本实用新型提供一种铅酸电池的正负脉冲型康复式充电器，包括开关电源、控制器、充电驱动电路和放电驱动电路，所述控制器包括储能电路、充电振荡器和放电振荡器，所述开关电源的输出端通过整流电路与储能电容连接构成储能电路；所述充电振荡器与充电开关管连接构成充电驱动电路，产生正脉冲；所述放电振荡器与放电开关管连接构成放电驱动电路，产生负脉冲。所述充电驱动电路通过充电开关管及放电驱动电路通过放电开关管分别与修复电池连接。开关电源打开时，其内含的开关变压器次级经过二极管半波整流向储能电容充电，本实施例的充能电容选用大容量电解电容（如470μ）。经过充电的储能电容向被充电池提供能量。所述控制器通过充电振荡器和放电振荡器能产生正负脉冲，正脉冲频率远高于负脉冲，确保开关电源大部份能量为修复电池充电。负脉冲对激活电池和配合正脉冲修复电池具有不可取代作用。由于采用高速脉冲，本实用新型对所用器件要求较高，高速开关会产生比直流充电更多热量，所以解决好散热是本电路的核心技术之一。本实用新型强化了各发热器件的散热设计与布局，确保高温下稳定作，从开关变压器到各发热器件的温升均均不超过60℃。控制器的主要特点是开关电源输出的电流在脉冲间隙期首先储存于电容器中使其电压能达到高于电池电压5V以上。当正脉冲到来时开通充电开关管产生大电流向修复电池充电。储能电路实现了上述功能。本实施例，一个周期12KZ左右，约85微秒，其中有3/4时间是储能过程，1/4时间是触发放电过程。采用二组振荡器可以产生较高电源电压，采用多组提高对MOS管的充放电驱动能力。因而充放电时能够产生很大电流，达到较好的修复效果。输出的脉冲有17微秒触发充电开关管，有约70微秒的间隔储能，下一个17微秒又触发充电开关管。

本实用新型的优选方案是所述修复电池还连接有保护电路，所述保护电路输出端通过光耦模块与开关电源连接，保护电路输入端与修复电池连接，保护电路控制开关电源的通断工作状态。所述保护电路采用上下限二段式限压电路。通过设定基础电压（如2.5V）采用常规的保护电路模块进行电压比较。当电池电压达到额定上限值后(48V电池为59.2V)即停止充电，指示灯转变为常亮，电池逐渐进入深饱和状态，闪烁越时间越来越短，停闪时间越来越长，亦即进入充放电自动平衡状态，不会造成电池过充，即使时间超长，也不会损伤电池。光耦模块采用现有技术的商品即可。

本实用新型的优选方案是所述放电振荡器与放电开关管之间连接有延时电路和驱动电路构成能够迟后的放电驱动电路。放电振荡器大约有8毫秒的停顿时间，所述延时电路具有2毫秒的延时，使充、放电路之间产生错时工作，以利实现修复电池的修复和充电最佳效果。

充电器的主要特征

1反极保护功能；

2输入头插入220V电源，输出头插入电池不分前后；

3输出口短路保护功能；

4平均输出电流1.2-1.4A

5在温度-10℃到40℃，相对湿度90%旳环境下可靠工作；

6适用市电180V-265V；

7适用蓄电池48V，12±2AH；

8正负脉冲式充放电能延长正常电池寿命1-2倍（特有功能）；

9具有均衡充电功能，实现每块电池容量均衡（特有功能）；

10自动充停功能（只用1只指示灯指示）不会出现电池变形，起鼓，失水等现象。保证超時间不拔插头时，不损伤电池并保证电池充足；

11修复功能，对于不同受损电池能及时进行修复；

12能均衡冬夏季行车里程。

为降低成本，本电路采用典型的反激式开关电源设计方案。市售的充电器均采用两只指示灯，一只市电插入后亮，做电源指示用；另一只是双色灯为红绿转换，充电时红灯亮，充足后绿灯亮，表示进入涓流充电状态。本电路中只采用一只灯作充电和工作状态指示用，它具有三种功能，市电插入充电器后，该灯亮，指示市电接入，输出口插入电池入口后，该灯闪亮鲜明，显示充电器对电池进行的是脉冲式充电，其频率约每秒5次闪烁，即间隙式充电，在间隙中插入一个负脉冲，当电池电压到达上限值59.2V时即停止充电，当电池电压降至下限值55.2V后又开始闪烁充电，此后进入自动平衡状态下的循环间隙式充放电，由控制器通过光耦模块控制充停。

旧电池经本实用新型修复后的测试实例（共4例）

测试日期2013年6月：

例1，超威牌48v12AH 生产曰期2011年4月17日 12AH

例2，天能牌电池生产曰期2011年7月13 48V12AH

例3，长兴牌电池生产曰期2011年6月5日 48V 12AH

例4，超杰牌电池产期2011年8月13

从上表中说明容量小旳电池修复效果越明显，充分表明本品可均衡电池容量特性修复后旳曰电池均可恢复到标称值的0.75。

从上表中还可以看出己使用在一年半以上旧电池。只要无明显变形,起鼓仍，可恢复到原电量的0.75。本实用新型采用二段式充电，由于是脉冲式，所以是间断式充电或称作闪烁式，在充电时充电指示灯是闪亮的。

使用康复式充电器夏、冬季行驶里程：

天能电池，48V-12AH，夏季行驶里程47公里，冬季行驶里程45公里；

超威电池，48V-12AH，夏季行驶里程47公里，冬季行驶里程45公里；

传统方式充电，上述品牌电池的电动车冬季行驶里程只有37-38公里。

六、使用寿命对比

1.天能电池48V-12AH

使用传统充电器充电电池平均寿命18个月；

本实用新型充电电池平均寿命36-48个月。

2.超威电池48V-12AH

使用传统充电器充电平均寿命18个月；

本实用新型充电器充电平均寿命36-48个月。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构作任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

Claims

1.一种铅酸电池的正负脉冲型康复式充电器，其特征是：包括开关电源、控制器、充电驱动电路和放电驱动电路，所述控制器包括储能电路、充电振荡器和放电振荡器，所述开关电源的输出端通过整流电路与储能电容连接构成储能电路；所述充电振荡器与充电开关管连接构成充电驱动电路；所述放电振荡器与放电开关管连接构成放电驱动电路，所述充电驱动电路通过充电开关管及放电驱动电路通过放电开关管分别与修复电池连接。

2.根据权利要求1所述的铅酸电池的正负脉冲型康复式充电器，其特征是：所述修复电池还连接有保护电路，所述保护电路输出端通过光耦模块与开关电源连接，保护电路输入端与修复电池连接，保护电路控制开关电源的通断工作状态。

3.根据权利要求1或2所述的铅酸电池的正负脉冲型康复式充电器，其特征是：所述保护电路采用上下限二段式电压比较器电路。

4.根据权利要求3所述的铅酸电池的正负脉冲型康复式充电器，其特征是：所述放电振荡器与放电开关管之间连接有延时电路和驱动电路构成能够迟后的放电驱动电路。