CN2399876Y - 智能化充电器 - Google Patents

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一种智能化充电器主要是在开关电源式充电器的基础上,增加了单片机控制电路,将符合快速充电的最佳的放电或充电电流的数据编制在单片机的程序中,使之能根据被充蓄电池具体情况自动调整输出的充电电压,使之在不影响使用寿命的情况下进行快速充电,并能在充电前先检查,对于余量较大的电池能先放电后充电,具有智能化的效果,特别适合与电动助力车的蓄电池配套使用。

Description

智能化充电器
本实用新型涉及一种蓄电池充电器，特别是一种对铅酸蓄电池进行快速充电的充电器，属于电能存储领域。
铅酸蓄电池以其能在短时间内输出大电流的特点，被广泛用于各种车辆作起动电源，但在电动助力车上却直接作为工作电源，且不可能象汽车那样在行驶过程中同时被充电，所以耗电量很大，需要经常在停驶时对其进行快速充电。目前使用的充电器中有一种开关电源式充电器，主要由市电线路滤波器、一次整流滤波器、开关元件和高频变压器组成的逆变器、通/断时间比例控制器和二次整流滤波器组成，由通/断时间比例控制器控制逆变器中开关元件的通/断时间而实现调整充电器输出的电压，达到恒压限流或恒流式充电的目的。但由于蓄电池是一种易损坏的器件，其使用寿命不但与电池质量和维护保养有关，还与放电深度和充电电流幅度更有直接关系，特别是在高电压大电流的情况下进行快速充电时，对使用寿命的影响更大。
本实用新型的目的是在上述开关电源式充电器的基础上，设计一种能根据被充电的铅酸蓄电池的情况适时自动调整符合快速充电要求的放电或充电电流的智能化充电器。
本实用新型的智能化充电器主要是在上述的由市电线路滤波器1、一次整流滤波器2、开关元件和高频变压器组成的逆变器3、通/断时间比例控制器4和二次整流滤波器5组成开关电源式充电器的基础上，增加了单片机控制电路，将单片机控制电路的输出端与通/断时间比例控制器4的信号输入端连接，将符合快速充电的最佳的放电或充电电流的数据编制在单片机的程序中，使之能根据实际测量被充蓄电池的放电或充电的电流、电压及其表面温度的具体情况自动调整输出的模拟控制电压，使开关电源中的通/断时间比例控制器的信号输入端受到控制，进而自动调整开关电源式充电器输出的充电电压，所述单片机控制电路包括运算放大器U1-U3、箝位电路U4、A/D转换器U5、看门狗电路U6、单片机U7、D/A转换器U8、温度传感器RP、晶体B、电容C1、C2、三极管VT1、基准电压VT2、固体继电器SSR1、SSR2、蜂鸣器BL、发光二极管VD1-VD3、电阻R1-R14、复位按钮开关K、接线柱A、B及工作电源，其连接关系是：接线柱A与被充蓄电池E的正极和充电器输出的充电电压的正极连接，充电器输出的充电电压的负极接地，接线柱B与被充蓄电池E的负极和R1及U1的同相端连接，R1另一端接地，U1反相端接U1输出端和R5，R5另一端接U5第1脚和U4第6脚，R2的一端与接线柱A连接，R2另一端接R3和U2的同相端，U2的反相端接输出端和R6，R6另一端接U5第2脚和U4第7脚，U4第8脚接+5V电源，U4第1脚接地，温度传感器RP的电源端接+5V电源，RP的输出端接U3同相端和R4，R4另一端接地，U3的反相端接输出端和U5的第3脚，U5的第15脚和19脚分别接U7的第9脚和第7脚，U5的第17、18、16脚分别与U6的第5、6、2脚和U7的第6、3、2脚连接，U6的第1、7脚分别与U7的第11、1脚连接，U5的第10和13脚接地、14和20脚接+5V电源，U6的第4脚接地、第3和第8脚接+5V电源，U7的第10脚接地、20脚接+5V电源，晶体B的两端分别与C1、C2和U7的第4、第5脚连接，C1和C2的另一端接地，U7第8脚经复位按钮开关K接地、第14脚接SSR1输入端的负极、第15脚接SSR2输入端的负极，SSR1和SSR2输入端的正极接+5V电源，SSR1的输出端与R13串联后连接在接线柱A与地之间，SSR2的输出端与由VT1、VT2、R11和R12组成的恒流源串联后接在接线柱A与地之间，蜂鸣器BL与R7串联后接在U7的第16脚与+5V电源之间，发光二极管VD1、VD2、VD3分别与R8、R9、R10串联后再分别接在U7的第17、18、19脚与+5V电源之间，U7的第12脚和13脚分别接U8的第3脚和第4脚，U8的第2、5、6脚接地，U8的第7、8脚接+5V电源，U8的第1脚为单片机控制电路的输出端，经R14与通/断时间比例控制电路4的信号输入端连接。
附图是本实用新型的电路连接关系图。
附图中的220V交流输入电压经线路滤波器1，经一次整流滤波器2进行第一次整流和滤波变为直流电压，再经过逆变器3，由开关元件将直流电压变为脉冲状的交流电压，由高频变压器隔离并变换成交流电压，再经二次整流滤波器5进行第二次整流和滤波即可输出直流充电电压，该充电电压的大小受逆变器3中的开关元件控制，而开关元件的通/断直接受通/断时间比例控制器4输出脉冲的宽度控制，而该输出脉冲的宽度又受单片机控制电路输出的模拟控制电压控制，而单片机又受被充蓄电池的电流、电压和温度的控制，进而实现智能化充电。单片机控制电路包括运算放大器U1-U3、箝位电路U4、A/D转换器U5、看门狗电路U6、单片机U7、D/A转换器U8、温度传感器RP、晶体B、电容C1、C2、三极管VT1、基准电压VT2、固体继电器SSR1、SSR2、蜂鸣器BL、发光二极管VD1-VD3、电阻R1-R14、复位按钮开关K、接线柱A、B及工作电源，其连接关系如前所述。其中，运算放大器U1-U3选用TL064或TL061或TL084，箝位电路U4选用TL7726，A/D转换器U5选用TLC1543或TLC1542或TLV1543，看门狗电路U6选用X25045或X25043，单片机U7选用89C2051或97C2051或97C2052，D/A转换器U8选用MAX517，温度传感器RP选用AD590或SL590，基准电压VT2选用TL431或TL1431或TLV431。调整时，将与SSR2连接的恒流源调整为2A放电电流，与SSR1连接的R13的放电电流调整为12A。下面以电动助力车常用的两节蓄电池为例对充电情况作进一步说明，将接线柱A与被充电的蓄电池E的正极连接(两节蓄电池串联的额定电压为24V)，接线柱B与蓄电池E的负极连接，温度传感器RP贴靠在蓄电池E的容器壁上，由单片机控制电路对蓄电池先进行放电检测，在放电时，由U7的第15脚输出低电平，经SSR2接通恒流源将蓄电池对地以2A恒流放电，并通过U2测量蓄电池电压，在放电30秒时，蓄电池电压如小于或等于21V时，则停止放电而改为充电；如仍大于21V，则SSR2被单片机U7自动接通，放电电阻R13被接入，再以12A的大电流继续放电，直至降到12V时自动停止放电并改为充电。充电时，先用12A电流充电30秒(用U1测量R1电压而测出充电电流)，再改用27V恒压充电，直至电流降至8A后再升为29V充电，在此期间，如电池温度达到60度时(用U3和温度传感器测量温度)，则将充电电流下降20％继续充电，直至电流再降到4A时将电压再升至29、5V继续充至电流降到1A后，发光二极管亮即可停止充电。
本实用新型具有充电速度快、充电电流能根据蓄电池的充电特性曲线自动调整，使之在不影响使用寿命的情况下进行快速充电，并能在充电前先检查，对于余量较大的电池能先放电后充电，具有智能化的效果，特别适合与电动助力车的蓄电池配套使用。

Claims (2)

1.一种智能化充电器包括由市电线路滤波器1、一次整流滤波器2、开关元件和高频变压器组成的逆变器3、通/断时间比例控制器4和二次整流滤波器5组成开关电源式充电器，其特征在于还包括有单片机控制电路，将单片机控制电路的输出端与通/断时间比例控制器4的信号输入端连接，将符合快速充电的最佳的放电或充电电流的数据编制在单片机的程序中，使之能根据实际测量被充蓄电池的放电或充电的电流、电压及其表面温度的具体情况自动调整输出的模拟控制电压，使开关电源中的通/断时间比例控制器的信号输入端受到控制，进而自动调整开关电源式充电器输出的充电电压，所述单片机控制电路包括运算放大器U1-U3、箝位电路U4、A/D转换器U5、看门狗电路U6、单片机U7、D/A转换器U8、温度传感器RP、晶体B、电容C1、C2、三极管VT1、基准电压VT2、固体继电器SSR1、SSR2、蜂鸣趋BL、发光二极管VD1-VD3、电阻R1-R14、复位按钮开关K、接线柱A、B及工作电源，其连接关系是：接线柱A与被充蓄电池E的正极和充电器输出的充电电压的正极连接，充电器输出的充电电压的负极接地，接线柱B与被充蓄电池E的负极和R1及U1的同相端连接，R1另一端接地，U1反相端接U1输出端和R5，R5另一端接U5第1脚和U4第6脚，R2的一端与接线柱A连接，R2另一端接R3和U2的同相端，U2的反相端接输出端和R6，R6另一端接U5第2脚和U4第7脚，U4第8脚接+5V电源，U4第1脚接地，温度传感器RP的电源端接+5V电源，RP的输出端接U3同相端和R4，R4另一端接地，U3的反相端接输出端和U5的第3脚，U5的第15脚和19脚分别接U7的第9脚和第7脚，U5的第17、18、16脚分别与U6的第5、6、2脚和U7的第6、3、2脚连接，U6的第1、7脚分别与U7的第11、1脚连接，U5的第10和13脚接地、14和20脚接+5V电源，U6的第4脚接地、第3和第8脚接+5V电源，U7的第10脚接地、20脚接+5V电源，晶体B的两端分别与C1、C2和U7的第4、第5脚连接，C1和C2的另一端接地，U7第8脚经复位按钮开关K接地、第14脚接SSR1输入端的负极、第15脚接SSR2输入端的负极，SSR1和SSR2输入端的正极接+5V电源，SSR1的输出端与R13串联后连接在接线柱A与地之间，SSR2的输出端与由VT1、VT2、R11和R12组成的恒流源串联后接在接线柱A与地之间，蜂鸣器BL与R7串联后接在U7的第16脚与+5V电源之间，发光二极管VD1、VD2、VD3分别与R8、R9、R10串联后再分别接在U7的第17、18、19脚与+5V电源之间，U7的第12脚和13脚分别接U8的第3脚和第4脚，U8的第2、5、6脚接地，U8的第7、8脚接+5V电源，U8的第1脚为单片机控制电路的输出端，经R14与通/断时间比例控制电路4的信号输入端连接。
2.如权利要求1所述的智能化充电器，其特征在于运算放大器U1-U3选用TL064或TL061或TL084，箝位电路U4选用TL7726，A/D转换器U5选用TLC1543或TLC1542或TLV1543，看门狗电路U6选用X25045或X25043，单片机U7选用89C2051或97C2051或97C2052，D/A转换器U8选用MAX517，温度传感器RP选用AD590或SL590，基准电压VT2选用TL431或TL1431或TLV431。
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