CN204835619U - 能延长蓄电池寿命的温度控制充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能延长蓄电池寿命的温度控制充电器，其特征在于：所述电压变换电路包括有充电输出电压调节电路、新旧电池充电转换开关，所述温度传感器测控电路包括有环境温度感应电路、温控充电器重启电路，环境温度感应电路有3级温度差；温控充电器重启电路根据蓄电池外壳的温度控制高压开关电路的重启和关闭，电压变换电路根据温度传感器测控电路测得的环境温度和蓄电池外壳的温度给出不同的充电输出电压。本实用新型解决了蓄电池因天气热充电膨胀的问题，延长了旧蓄电池使用寿命和修复蓄电池容量，防止了冬天气温低充不进电的问题发生。

Description

能延长蓄电池寿命的温度控制充电器

技术领域

本实用新型涉及一种蓄电池充电装置，特别指一种能延长蓄电池寿命的温度控制充电装置。

背景技术

蓄电池热失控(失水)从1859年世界上第一只铅酸蓄电池诞生150多年来至今尚未解决的一大难题。蓄电池因为热失控(失水)提前报废占蓄电池百分之八十以上，特别是每年7～9月份更为严重。由于蓄电池外壳是一种塑料制品，当受到高温后就会发生变形现象。因此，蓄电池变形大多数是由于充电过程(热失控)所致变形。蓄电池充电容量到达百分之80后进入了高压的充电区，这时，正极上先析出氧气，氧气通过隔板中的孔，到达负极。在负极板进行氧气反应产生热量，当充电容量达到百分之9O时，氧气发生速度增大，负极开始产生氢气，大量气体的增加使蓄电池内压超过阀门压，安全阀打开，气体逸出，随着安全阀打开次数的增加，使电池内的水分逐渐减少最终导致蓄电池失水。因为电池中热容量最大是水，水分减少后，使电池温度升高很快，同时由于失水使电池中的超细玻璃纤维隔板发生收缩现象，引起与正负板的附着力变差，内阻增大，温度上升快等现象，并最终使电池出现(热失控)。当温度达到80度以上时，使电池发生变形了，从而大量蓄电池报废，污染环境，浪费能源，给消费者带来了不必要经济负担。

并且现有的充电器造成蓄电池硫化，主要原因是充电器设计的缺陷，当充电电压值达到设定电压值停止充电，大都是有时一组电池只有一个或者二个是差电池，其余都是正常电池。由差电池于硫化后电池电压高，这样就导致好电池也不能充足电池容量。新电池由于充电器的原因经常不能够充足蓄电池容量，长期造成蓄电池容量不足并且充电数次增多，便产生了单个电池容量落后，套制蓄电池提前报废。特别是冬天温度低，加上电池的电解液粘度增大，现有充电器根本无法充足电池容量，大部分蓄电池是现在的普通充电器充电不足降低了蓄电池容量。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能够有效防止蓄电池热失控和硫化，由环境温度和蓄电池外壳的温度二种温度的参数来控制温度对蓄电池充电，并能延长蓄电池寿命的温度控制充电器。

本实用新型采用的技术方案是：一种能延长蓄电池寿命的温度控制充电器，其特征在于：包括有整流滤波电路、高压开关电路，电压变换电路，恒流稳压充电控制电路、温度传感器测控电路、蓄电池，所述电压变换电路包括有充电输出电压调节电路、新旧电池充电转换开关，所述温度传感器测控电路包括有环境温度感应电路、温控充电器重启电路，环境温度感应电路有3级温度差；温控充电器重启电路根据蓄电池外壳的温度控制高压开关电路的重启和关闭，电压变换电路根据温度传感器测控电路测得的环境温度和蓄电池外壳的温度给出不同的充电输出电压。

所述充电输出电压调节电路的电压变换开关为四位开关。

所述恒流稳压充电控制电路内有一个防止正负极反接保护电路。

所述温度传感器测控电路有4个热敏电阻，其中2个热敏电阻装在装在蓄电池外壳上，2个热敏电阻装在风机进风口，在热敏电阻外设有保护盒。

本实用新型充电输出电压调节电路有多种充电输出电压(48V、60V、64V、72V、80V)，能适应多种不同型号的电动车电压伏数，是通用充电器。充电时用户可以根据自己的电动车进行选择，用手拨一次后可以长期使用。冬天将充电电压提高一挡，即可解决冬天温度低充不进电的问题。

本实用新型温度传感器测控电路采用了传感器与测控电路的相结合，由环境温度和蓄电池外壳的温度来控制蓄电池充电，传感器测控电路的温控探头采用热敏电阻，原因是热敏电阻具有负的温度系数，当温度升高时，电阻值明显地减小，比纯金属的温度系数大，灵敏度高;由于体积小，因而热惯性小，适合快速测量;能准确地把蓄电池外壳温度传送到充电器内进行处理。

本实用新型可以根据蓄电池的新、旧来决定选择充电方式，当旧蓄电池充电时，因旧蓄电池电解液不够充足，充电时温度容易上升，温度到了设定温度就会停止充电，待温度下降到一定的设定值，温控充电器重启电路就会自动充电。本实用新型通过使用旧蓄电池开关和温控充电器重启电路可以解决旧蓄电池使用寿命，延长旧蓄电池使用寿命，能有效地使新蓄电池用三年以上，旧蓄电池延长一年以上的使用寿命。

本实用新型在冬天温度低和旧蓄电池充电时，通过提高电压充电，由于高电压具有很强的穿透功能，能去蓄电池硫化，可恢复蓄电池因硫化降低的容量，可以激发惰性物质转化为活性物质，参加化学反应，不会由于串联电池组中某一只电压高而停止充电。本实用新型通过使低电压生成设定电压，高电压转变为均衡电压，因此可以将高电压转化为均衡电压，低电压电池升高，从而达到蓄电池充电的最佳效果，可以有效解决串联电池组中某一只电压高而停止充电和冬天温度低充不进电的问题，并且能够恢复电池容量值。

本实用新型设计了正负极性防反接功能，虽然电动车普及到家喻户晓，但有时由于某些原因，无意中改变了正、负极性，如果充电器插入电源中就短路而烧坏，本实用新型可以防止这种情况的出现。

本实用新型由环境温度感应器根据环境温度变化而变换充电挡位，改变充电参数，由温度感应器将蓄电池外壳温度控制的充电器充电，防止蓄电池因天气热充电膨胀的问题。新旧蓄电池挡位和重启功能结合延长了旧蓄电池和修复蓄电池使用寿命。多个充电档位保证了本实用新型能充所有电动车蓄电池。同时可以调节充电电压，可以防止冬天气温低充不进电的问题。

本实用新型能够有效的控制蓄电池热失控膨胀变形和蓄电池因用量提前报废的问题，并且能延长旧蓄电池使用寿命一年至二年左右。还解决了北方气温低(零下几十度)都可以使蓄电池正常充足容量。根据国家蓄电池行业协会的介绍2015年将生产新电动车2700万辆(平均每辆5只计算)需要蓄电池1，35亿只，每只销售价140元共计人民币189亿元，如果都使用本实用新型，只要延长一年时间就节约189亿元。还有社会上正在使用的电动车，三轮辆，电动汽车，观光车等，同样也可使用本实用新型。

附图说明

图1是本实用新型的原理结构图；

图2是本实用新型的电路图。

具体实施方式

从图1可知：本实用新型一种能延长蓄电池寿命的温度控制充电器，其特征在于：包括有整流滤波电路、高压开关电路，电压变换电路，恒流稳压充电控制电路、温度传感器测控电路、蓄电池，电压变换电路根据温度传感器测控电路测得的环境温度和蓄电池外壳的温度，通过恒流稳压充电控制电路给出不同的充电输出电压，实现蓄电池充电。

从图2可知：本实用新型的各个电路详细说明如下：

一、整流滤波电路由二极管Dl～D4和电容C2组成。

二、高压开关电路由变压器B、开关三极管Q1、开关电源控制电路ICI、二极管D5，D6、电阻R1～R11、电容器C1～C10，C17构成。

三、电压变换电路由光电耦合器IC2、可调稳压器IC3、运算放大器IC4、三极管Q2，Q3、二极管D7～D12、电阻R12～R41、电压变换开关S1、带锁按纽开关S2、电阻R60～R70组成，包括有充电输出电压调节电路、新旧电池充电转换开关。充电输出电压调节电路由分压电阻R12～R16、电压变换开关S1、电阻R60～R67组成，其中电压变换开关S1为四位开关，具体输出电压为：当4位开关全部未接时充电电压为80V，开关1接通时为72V，开关1、开关2都接通时为64V，开关1、开关2、开关3都接通时为60V，开关1～开关4全部都接通时为48V。新旧电池充电转换开关是由电阻R24和带锁按纽开关S2及R18、发光二极管LED4组成，当带锁按纽开关S2按下即开关1-2，3-4接通时为新电池充电启动，指示灯亮，当带锁按纽开关S2没有按下去时，即开关为断开状态，指示灯灭，为旧电池充电。

四、恒流稳压充电控制电路由光电耦器电路IC2、可调稳压器IC3、运算放大比较IC4、三极管Q2，Q3、二极管D7～D12、电阻R12～R41、电容器C11～C19、红色LED1、双色LED2、保险F1组成。其中二极管D10和保险F1组成一个防止正负极反接保护电路，二极管D10正极接充电输出的负极，二极管D10的负极通过保险F1与充电输出正极相连。原理是正常充电时电流不会很大，是不会烧保险的；当电池极性接反时形成短路，电流会直接通过二极管和保险构成回路，从而熔断保险丝，起到保护充电器和电池的作用。

五、温度传感器测控电路由集成电路IC5～IC10、三极管Q4～Q7、二极管D13～D19、发光二极管LED1～LED3、电阻R42～R59，热敏电阻RT1～RT4、电容器C20～C28构成，4个热敏电阻中2个热敏电阻装在蓄电池外壳上，2个热敏电阻装在风机进风口，在热敏电阻外设有保护盒，包括有一个环境温度感应电路、温控充电器重启电路，其中：环境温度感应电路由二极管D16、降压电阻R42，R43、稳压器IC6，IC7，电容器C20～C22组成供电部分，由电阻R44～R59、电容器C24～C28、二极管D13～D20、发光二极管LED1～LED3、三极管Q4～Q7、装在风机进风口的热敏电阻RT3，RT4、集成电路IC5，IC8～IC10组成传感器，LED1～LED3作为温度变化指示灯，设有3级温度差。温控充电器重启电路由三极管、二极管、运算放大器．装在蓄电池外壳上的热敏电阻RT1，RT2．光电耦合器组成，热敏电阻RT1，RT2为电池温控探头，温度传感器测控电路由光电耦器的3脚、4脚连接到高压开关电路中。

当电池温控探头任意1个温度到达设定值时，信号通过运算放大器IC8的2脚或6脚，随之IC8的1或7脚会输出一个高电平，通过二极管，再通过一个电阻加到三极管04基极，三极管立马饱和导通，由于三极管集电极直接与光电耦器2脚相连，光电耦器马上进入导通状态，该信号通过线连接到高压开关电路中电源芯片的1脚和5脚实现控制充电；当温度升高时对应电阻阻值会变小利用这特牲作出设定控制值保护电池。

本实用新型的工作原理：

(一)220V交流电源通过整流电路的二极管进行桥式整流，经电容器滤波，输出300V的直流电压。

(二)300V直流电压送入高压开关电路，电流分为二路:一路进入脉冲变压器B的2脚，经过脉冲变压器1脚到开关三极管Q1的可集电极，另一路经电阻R12降压由C4滤波后加到开关电源芯片IC1电源端7脚，IC1的公共地端GND的5脚，IC1的1脚为误差比较器的输出端经电容C9，电阻R7接地，1脚同时也连接到光电耦合器IC2的4脚，又经电阻R14到光电耦器合器IC5的4脚，光电耦器合器IC5的3脚接公共地。IC1的第2脚也接公共地。IC1的4脚分别接电容器C6到地，接C7到IC1的3脚，电阻R4接到IC1的8脚。IC1的8脚基准电压输出端接高频滤波电容器C10到公共地。IC1的6脚(脉宽调制脉冲输出端)经电阻R8把脉冲电压送到开关三极管Q1的基极，经Q1放大调制脉冲由变压器耦合到其它线圈组上。经二极管D6～8，C3，C13，C19整流、滤波，分别得到3种不同的电源电压，(供蓄电池组充电，供IC4，IC3，风机及其它电路)。IC1的3脚(电流检测端)分别接电容器C8到公共地。接电阻R5到公共地，接电阻R6到开关三极管Q1的发射极。开关三极管基极到发射极接到偏置电阻R11，发射极到公共地，接了一个反馈电阻R10，R10是Q1集电极电路检测用的，当集电极电流越大，在R10上产生的电压就越高，这电压通过R6反馈到IC1，3脚，当电压小于1V时IC1内部会关闭6脚的输出脉冲保护开关三极管。D5，R1，C1起防反峰值高压击穿Q1作用。R9，C5，起消耗吸收作用，提高保护可靠性，C17为消除变压器初级与次级高压脉冲提供通路，提高双地间的稳定性。

(三)通过电压变换电路中的光电耦合器IC2、可调稳压器IC3、电压比较器IC4、对充电电压、充电电流的检测，可见原理图详介:当充电器接通市电时，由于没有充电，电阻R41没有电流通过,在R41上没有电压差,IC4的3脚同样没有电压,此时电压比较器1脚也没有输出，为低电平，使得三极管Q2，Q3没有基极电流，处于截止状态，风机不会转，充电红色指示灯LED灯不亮,绿色LED灯获得高电平通过R27使得让绿灯亮，另一个红色LED灯（电源指示灯）亮。当蓄电池组充电时,充电回路中R41会有大约0，2V的电压差,这时电压比较器IC4，3脚电压比2脚高,因此1脚为高电平，1脚为高电平后分别为(1)通过电阻R36给充电指示灯供电红灯亮(红灯LED)表示正在充电，(2)通过R33给Q3基极供电，Q3饱和导通风机回路接通风机转为充电器散热，(3)通过R27给Q2基极供电，Q2饱和导通再通过R32到IC3，再通过IC2光电耦合器启动高压电路。IC4的6脚电平升高，7脚电平下降，通过D12到IC2反馈到IC1调整脉冲，保持充电电流的稳定性。

(四)温度传感器测控电路中的环境温度感应器电路由二极管D16，降压电阻R42、R43，稳压器IC6、IC7，电容器C20、C21、C22组成供电部分。由电阻R44～R59，电容器C24～C28，二极管D13～D20，发光二极管LED1～3，三极管Q4～Q7，热敏电阻传感器RT3、RT4，集成电路IC5，IC8～IC10组成传感器，由LED1～LED3，作为温度变化指示灯，设有3级温度差。环境温度感应器根据环境温度变化而变换充电挡位，自动改变充电参数，并由温度变化指示灯进行提示。蓄电池温度传感器测控电路的温控探头RT1、RT2，温度到达设定温度值时都会通过IC8的第1脚或第7脚，发出一个高电平信号经D14或D15到R46，再到三极管Q4的基极(高电平有效值),当Q4基极为高电平时，集电极为低电平，光电耦器合器IC5工作,直接把高压开关电路中的电源芯片IC1的1脚电压降低，使高压开关电路关闭，停止工作,待蓄电池温度下降到设定温度值，充电器按蓄电池设定的温度又会重启开始充电，充到蓄电池温度控制充电器设定的电压为止，低于设定电压又会重启。

本实用新型所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行的描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (4)

1.一种能延长蓄电池寿命的温度控制充电器，其特征在于：包括有整流滤波电路、高压开关电路、电压变换电路、恒流稳压充电控制电路、温度传感器测控电路、蓄电池，所述电压变换电路包括有充电输出电压调节电路、新旧电池充电转换开关，所述温度传感器测控电路包括有环境温度感应电路、温控充电器重启电路，环境温度感应电路有3级温度差；温控充电器重启电路根据蓄电池外壳的温度控制高压开关电路的重启和关闭，电压变换电路根据温度传感器测控电路测得的环境温度和蓄电池外壳的温度给出不同的充电输出电压。

2.根据权利要求1所述的能延长蓄电池寿命的温度控制充电器，其特征在于：所述充电输出电压调节电路由分压电阻R12～R16、电压变换开关S1、电阻R60～R67组成，其中电压变换开关S1为四位开关。

3.根据权利要求1所述的能延长蓄电池寿命的温度控制充电器，其特征在于：所述恒流稳压充电控制电路包含有一个防止正负极反接保护电路，由二极管D10和保险F1组成，二极管D10正极接充电输出的负极，二极管D10的负极通过保险F1与充电输出正极相连。

4.根据权利要求1所述的能延长蓄电池寿命的温度控制充电器，其特征在于：所述温度传感器测控电路有4个热敏电阻，其中2个热敏电阻装在装在蓄电池外壳上，2个热敏电阻装在风机进风口，在热敏电阻外设有保护盒。