CN2062514U - 快速充电装置 - Google Patents

Abstract

一种阶段去极化快速充电装置，包括电源变换，充电放电脉冲形成与分配，功率放大和阶段去极化检测、控制电路。采用“多充多放”制模式。设置两组放电电路和对应的两组充电状态自动检测电路。在电池充至容量80％以前，检测电路将B组放电门关闭，只有A组放电。当电池充至80％容量时，检测电路将B组放电门打开，AB两组同时放电。当电池充足时，检测电路将AB两组放电门和充电门同时关闭，充电终止。

Description

本发明为阶段去极化快速充电装置。

根据去极化理论，应用脉冲技术研制的快速充电装置，只要电路参数设计合理，不但充电时间可缩短到恒流、恒压 充电时间的 1/5 ～ 1/10 ，而且电池放电容量和寿命均不降低，对旧电池并且有激活作用。

充电过程中电池对充电电流接受能力呈指数曲线衰减，电池极化现象（包括极板极化和电解液极化）随充电容量递增，充至额定容量的80％以后明显增加，宏观上表现为电池温度升高和排气量增加。目前一般快速充电装置去极化放电电流在整个充电过程中为常数，不符合极化现象随充电容量递增的规律，造成充电初期由于去极化电流大而增长了充电时间，充电后期则由于去极化电流不足致使电池温升和排气量增加。

可供参考的技术文献有：

美国专利：

u·s，  Patent    4，258，306（1981年）

u·s，  Patent    4，423，923（1983年）

美国RACAL公司同类产品  MA4517A型定电机（1986年）

联邦德国同类产品  Ompact  Charging  Systems

日本JVC摄象机配套充电机

BC－210CE

本发明提出一种新的快速充电方法及装置。即：充电过程中设置A组和B组两组放电电路，充电至额定容量的80％以前A组去极化放电电路工作，B组停止，充电至额定容量的80％以后A组和B组去极化放电电路同时工作，从而达到进一步缩短充电时间和提高充电效率的目的。对镍镉电池充电时间为35～40分钟，对铅酸电池充电时间2.5－3小时。

本发明适用于各种不同电压、不同容量的镍镉、铅酸蓄电池快速充电。

本发明内容详细说明：

附图一、附图二分别为本发明的电气原理图和波形图。

1电源变换电路：220V、50HZ交流市电输入至变压器B的初级n1，次级n2经整流桥Q1整流、电容C1滤波后作为充电直流电源。

次级n3、n4分别经整流桥Q2、Q3整流、电容C2、C4滤波，集成稳压器IC1、IC2稳压后输出对称的直流稳压电流＋Vc和－Vc，作为控制电路工作电源。

2.充电脉冲、放电脉冲形成及分配电路：集成电路IC3、IC4为NE555时基电路，为非对称多谐振荡器工作形成，分别输出充电周期和充电脉冲，如图二中Va、Vb所示。充电周期为T1、冲电脉冲宽度为t1。充电周期、充电脉冲经与非门IC5、IC6逻辑组合后输出周期性充电脉冲，如图二中Vc所示。

充电周期Va经与非门IC8反相后作为放电周期，充电脉冲经IC7反相后作为放电脉冲，如图二中Vd、Ve所示。放电周期为T2放电脉冲宽度为t2。放电周期和放电脉冲经与非门IC9、IC10逻辑组合后输出A组放脉冲。经与非门IC14、IC15逻辑组合后输出B组放电脉冲，分别作为A阶段和B阶段的放电脉冲，它们的输出波形如图Vf所示。显然，充电周期T1，放电周期T2交替出现，且T1＞＞T2。在充电周期T1内，以脉宽为t1的充电脉冲对电池充电，在放电周期T2内电池以脉宽为t2的放电脉冲对电阻放电，且t1＞＞t2。

3.功放电路：

由IC6输出的充电脉冲输入至高增益V－MOS管BG1的栅极，放大后对电池E充电。IC10输出的A组放电脉冲输入至V－MOS功率管BG2栅极，推动BG2让电池对电阻R9放电。IC15输出的B组放电脉冲至V－MOS管BG3的栅极，推动BG3让电池E对电阻R10放电。

4.阶段去极化控制电路：运祘放大器IC16、IC12均接成比较器电路。其功能是检测被充电池的充电状态，并控制A组和B组放电电路。IC13为控制双稳态。开机后，掀按启动按扭HK，IC13输出高电位，将充电门IC5和A组放电门IC9打开，充电和A组放电正常工作。

稳压二极管WD2的稳压值为电池充至80％容量时的开路电压值V1，并经偏置电阻接比较器IC11的反相输入端。稳压二极管WD1的稳值为V2，且满足V2＝V1＋0.1V。WD1的正极接IC11的同相输入端，经电阻R7接O。WD1的负极接被充电池正极。电池在充满额定容量80％以前，WD1截止，IC11输出低电位，B组放电门IC14关闭，只有A组放电工作。当电池充满额定容量80％时，WD1击穿，IC11同相输入电位高于反向输入电位，IC11输出高电位，将B组放电门IC14打开，A组B组同时放电，从而达到充电后期增强去极化放电电流的目的。

比较器IC12、稳压管WD3、WD4等元件组成电池充足自动停充检测电路。稳压管WD4、电阻R6接IC12的同相输入端，使其钳位在WD4的稳压值V″1。而V′1为电池充足时开路电压。    稳压管WD3负极接被测电池E的正极，WD3的稳压值为V′2＝V′1＋0.1V。在电池充足之前，E＜V′2，WD3截止，IC12输出高电位，对控制双稳态IC13不起作用。当电池充足时，E≥V′2，WD3击穿，IC12输出由高电位下跳为低电位，迫使IC13置O，从而将充电门IC5、放电门IC9、IC14关闭，即充电放电停止，达到电池充足自动停充目的。

二极管D1、D3作用是让电池充电状态检测电路和放电周期IC8输出组成与门。即只有在放电周期才能检测。而放电周期电池处于开路状态，WD1、WD3检测的是电池开路电压，以真实反映电池充电状态。

本发明与现有技术优点及积极效果：

1.本发明根据去极化理论采用“多充多放”制的快速充电模式。根据极化现象随充电容量递增的规律，提出阶段去极化的放电方法和实现这种方法的电路。使充电时间进一步缩短。对镍镉电池充电时间可由原来的7～14小时缩短到35～40分钟，对铅酸电池可由原来24小时缩短到2.5～3小时。充电效率进一步提高，对镍镉电池可达92％以上（不包括变压整流效率）。

2.本发明控制部分全部集成化，功率器件采用高增益低损耗新型V－MOS功率器件，使电路大为简化，实现了小型化集成化，从而提高了可靠性指标MTBF和可维性指标MTTR值。

3.本发明充电状态采用检测电池开路电压办法，避免了充电电压的影响，真实的反映了电池充电状态，安全可靠。

4.本发明脉冲形成和分配电路，自动检测电路，阶段去极化电路适用于各种不同电压、不同容量的蓄电池，只要根据电池容量，电压对电 变换部分和功率放大部分稍加修改即可形成系列快速充电装置，具有十分广泛的用途。

本发明最佳实施方案。

1.本发明已经过实验，电路成熟，只要接线无误、元件可靠，通电即可工作。

2.电路各点波形可按附图二检查。

3.稳压管WD2的稳压值取被充电池标称电压的12～122倍，稳压管WD4稳压值取被充电池标称电压的1.3～1.32倍。

4.充电周期500～700ms，充电脉宽t1＝10－12ms，放电周期T2＝40～50ms，放电脉宽t2＝2～3ms。

Claims (3)

1、一种阶段去极化快速充电装置，它由电源变换电路[1]、充电放电脉冲形成和分配电路[2]、功放电路[3]和阶段放电控制电路[4]组成，其特征在于：

a比较器IC₁₁反相输入端接电阻R5和稳压管WD2负极，R5另一端接直流电源+VC，WD2正极接O；IC11的同相输入端接电阻R7和稳压管WD1正极，R7另一端接O，WD1负极接被充电池E的正极，IC11输出经二极管D4接B组放电门IC14输入端；

b比较器IC12同相输入端接电阻R5和稳压管WD4负极R5另一端接+VC，WD4正极接O；IC12反相输入端接电阻R8和稳压二极管WD3正极，R8另一端接O，WD3负极接被充电池E正极，IC12输出经二极管D2至控制双稳态IC13置O端。

2、根据权力要求1所述的装置其特征在于：与非门IC8输入的放电周期和与非门IC7输出的放电脉冲同时输入至A组放电门IC9和B组放电门IC14，IC9输出经与非门IC10接A组放电管V－MOS管BC1栅极，BG1漏极接放电电阻R9，BG1源极接O，R9另一端接被充电池E的正极；IC14输出经与非门IC5接V－MOS管BG2栅极，BG2漏极接B组放电电阻R10，R10另一端接被充电池E正极。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：二极管D3正极接B组放电检测电路IC11同相输入端，二极管D1接A组放电检测电路IC12反相输入端，D3、D1的负极都接在放电周期IC8的输出端。

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