CN2899242Y - 智能铅酸蓄电池充电器 - Google Patents

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Abstract

智能铅酸蓄电池充电器，其特征是包括有滤波器、整流滤波、半桥逆变、高频整流充电、驱动控制、电流监测、电压监测、单片机微处理和辅助电源，采用半桥逆变模式的高频开关电源主电路，以单片微处理器为核心，对充电过程进行智能控制和管理。在工作过程实施电流、电压、温度和定时控制功能，提高充电效率，进行安全保护。在充电的不同阶段，由单片微处理器输出信号，由LED显示相应的充电工作状态。在充电后期，对蓄电池组进行定时变电流脉冲充电和维护，有效延长蓄电池组的使用寿命。

Description

智能铅酸蓄电池充电器
技术领域：
本实用新型属于智能充电技术领域，特别适合电动车辆用铅酸蓄电池组的充电。
背景技术：
铅酸蓄电池由于其制造成本低、容量大、价格低廉而得到了广泛的使用。电动自行车目前普遍使用铅酸蓄电池串联电池组，充电器多采用恒定电流、恒定电压和小电流浮冲三阶段充电方式。由于电动车蓄电池组大电流、深放电、循环使用的工作特性，使用普通充电器会带来大量的电池极板盐化和失水现象，缩短了电池组的使用寿命；在寿命后期，还会导致部分电池组第二阶段不能向第三阶段转换，造成蓄电池充电热失控而致变形、损坏。
发明内容：
本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种用开关电源和单片机进行智能化工作的智能铅酸蓄电池充电器。该充电器能精确控制蓄电池组充电的电流和电压，通过阶段性脉冲电流补充充电，通过温度控制和充电时间控制充足电池容量，减少电池组的极板盐化和失水，修复电池功能，防止电池组充电失控，延长电池组的服役寿命，
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：
本实用新型的结构特点是：
以滤波器电路对输入充电器的电网电压进行滤波后送入整流滤波电路；
以整流滤波电路通过整流桥对输入交流电压进行整流，通过电容对整流后的电压进行滤波变成直流电压后，作为半桥逆变电路的工作电压；
以半桥逆变电路对直流电压进行变换降压，成为高频交流脉冲电压通过高频整流充电电路输出，对接入电池进行充电；
以单片微处理器U3对电流监测电路、电压监测电路和温度保护电路送入的信号转换处理，并输出充电器控制信号；
以驱动控制电路以其集成块U1接受来自单片机微处理器的PWM信号，产生脉冲宽度得到调整的驱动信号；
以辅助电源电路产生15V电压至半桥逆变电路，并作为电流监测电路和电压监测电路的工作电源；所述辅助电源电路同时把15V电压转换成5V电压作为单片机微处理器和温度保护电路的工作电源。
与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：
1、本实用新型采用半桥逆变模式的高频开关电源电路作为充电主电路，通过单片微处理器对充电过程进行控制和管理，采用软硬件相结合的技术方案予以实现。充电器智能化程度高，多种功能由软件实现，简化了硬件结构，提高了可靠性。
2、本实用新型可以对充电过程中的充电电流和充电电压进行实时监测，通过单片机软件进行设置和闭环控制，提高了充电器产品的可靠性。
3、本实用新型使用单片机和硬件电路同时对充电过程进行控制，设置第一阶段采用恒流快速充电，随着蓄电池组电压的升高，根据程序计算值降低充电电流；第二阶段采用恒压方式充电，当电流减少到设置值后转入定时脉冲补充电阶段，通过变电流的脉冲充电方式，满足蓄电池组的最大电流接受能力。第三阶段启动脉冲维护充电模式，从而可以有效缓解蓄电池极板的硫酸盐化现象。
4、本实用新型可以采用单片微处理器对充电全过程进行定时控制，能够避免电池充电的热失控现象。当充电过程出现其它异常时，由温度控制电路进行过温保护。整个充电过程中，通过LED对充电器的不同工作时段进行相应显示。
附图说明：
图1为本实用新型电路原理框图；
图中：1滤波器电路、2整流滤波电路、3半桥逆变电路、4高频整流充电电路、5驱动控制电路、6电流监测电路、7电压监测电路、8单片微处理器、9辅助电源电路、10温度保护电路。
图2、图3为本实用新型电路原理图。
以下通过具体实施方式对本实用新型作进一步描述：
实施例：
参见图1，设置单片机微处理器8，滤波器电路1，整流滤波电路2，半桥逆变电路3，高频整流充电电路4，驱动控制器电路5，电流监测电路6，电压监测电路7，辅助电源电路9和温度保护电路10。
参见图2、图3，在温度保护电路10中设置热敏电阻RT2，在热敏电阻RT2上的输出电压信号接至所述单片机微处理器8的A/D转换输入端，单片机微处理器8通过其I/O口输出信号调整驱动控制电路5产生的信号脉冲宽度。
半桥逆变电路3由半桥功率管F1、F2接收驱动控制电路5经隔离变压器B1、B2的隔离驱动信号，设置高频逆变变压器Tr1，轮流导通的半桥功率管F1、F2设置在高频逆变变压器Tr1的输入端，在高频逆变变压器Tr1的输出端设置的是高频整流充电电路4中的整流管UFD1、UFD2，整流信号经过电感L2和电容E2滤波作为蓄电池充电信号。
在单片机微处理器8中设置充电计时电路，并以设定充电时间达到时的单片机微处理8对应I/O口输出高电平关断驱动控制电路5中集成块U1的驱动信号。
在电流监测电路6中设置取样电阻RX1，由运算放大器U4A构成的取样电流放大电路，输出的取样放大信号接入单片微处理器8的A/D转换I/O口；
电压监测电路7以分压电阻R25、R26作为蓄电池电压取样电路，电压取样信号接入单片微处理器8的A/D转换I/O口；单片机芯片U3在其9脚、11脚上输出PWM信号；在电压监测电路7中设置以分压电阻R30和R29构成的电池分压取样电路，分压取样信号经由运算放大器U4B构成比较电路输入送入单片机芯片U3第10脚，比较器U4B的输出为低，通过单片机关断驱动控制电路(5)中集成电路U1的驱动信号。
如图2、图3所示，具体实施中，在辅助电源电路9中，由Q2、R15、R16、ZD1组成电源电路，输出15V电压，供驱动控制电路5、电流监测电路6和电压监测电路7使用；U2为集成稳压块，产生5V电源供单片机使用。
单片机处理器8选用STC12C2052AD芯片U3，以电流监测电路6、电压监测电路7温度保护电路10送入的电压信号进行A/D转换后进行判别，对驱动控制电路5产生的高频PWM信号进行脉冲宽度控制。充电电流经RX1取样后送电流监测电路6，放大后送处理器8进行A/D转换，蓄电池组的电压经电压监测电路7送处理器进行A/D转换，对转换值在程序中进行判别处理。处理器8对充电电流、电压进行限制，当电池电压和充电电路达到设定值时，进行充电模式转换。LED2为双色发光管，由处理器8驱动发光，对充电器工作过程进行显示。
单片机处理器8通过热敏电阻RT2上的电压信号进行A/D转换后送到程序中判断温度有无异常，当充电器温度超过设定值时，减小充电功率，限制温升，保护充电器的工作安全。
由单片微处理器8对蓄电池组完成一次充电的总时间进行定时控制，避免热失控现象。充电电流随着充入蓄电池电量的增加而减小，单片机微处理器8监测到充电电流减小到设置值后，通过改变驱动信号产生芯片U1间歇工作，对蓄电池的充电改变成电流脉冲补充充电，并对此工作方式进行定时，对蓄电池组作功能性维护。
单片处理器8通过监测外部信号对充电模式进行转换，控制充电过程。由相关程序启动并控制维护充电模式，减少并修复蓄电池的极板盐化。

Claims (5)

1、一种智能铅酸蓄电池充电器，其特征是：
以滤波器电路(1)对输入充电器的电网电压进行滤波后送入整流滤波电路(2)；
以整流滤波电路(2)通过整流桥对输入交流电压进行整流，通过电容对整流后的电压进行滤波变成直流电压后，作为半桥逆变电路(3)的工作电压；
以半桥逆变电路(3)对直流电压进行变换降压，成为高频交流脉冲电压通过高频整流充电电路(4)输出，对接入电池进行充电；
以单片微处理器U3(8)对电流监测电路(6)、电压监测电路(7)和温度保护电路(10)送入的信号转换处理，并输出充电器控制信号；
以驱动控制电路(5)以其集成块U1接受来自单片机微处理器(8)的PWM信号，产生脉冲宽度得到调整的驱动信号；
以辅助电源电路(9)产生15V电压至半桥逆变电路(3)，并作为电流监测电路(6)和电压监测电路(7)的工作电源；所述辅助电源电路(9)同时把15V电压转换成5V电压作为单片机微处理器(8)和温度保护电路(10)的工作电源。
2、如权利要求1所述的充电器，其特征是在所述温度保护电路(10)中设置热敏电阻RT2，在热敏电阻RT2上的输出电压信号接至所述单片机微处理器(8)的A/D转换输入端，单片机微处理器(8)通过其I/O口输出信号调整驱动控制电路(5)产生的信号脉冲宽度。
3、根据权利要求1所述的充电器，其特征是所述半桥逆变电路(3)由半桥功率管F1、F2接收驱动控制电路(5)经隔离变压器B1、B2的隔离驱动信号，设置高频逆变变压器Tr1，轮流导通的半桥功率管F1、F2设置在高频逆变变压器Tr1的输入端，在所述高频逆变变压器Tr1的输出端设置的是高频整流充电电路(4)中的整流管UFD1、UFD2，整流信号经过电感L2和电容E2滤波作为蓄电池充电信号。
4、根据权利要求1所述的充电器，其特征是在所述单片机微处理器(8)中设置充电计时电路，并以设定充电时间达到时的单片机微处理(8)对应I/O口输出高电平关断驱动控制电路(5)中集成块U1的驱动信号。
5、根据权利要求1所述的充电器，其特征是在所述电流监测电路(6)中设置取样电阻RX1，由运算放大器U4A构成的取样电流放大电路，输出的取样放大信号接入单片微处理器(8)的A/D转换I/O口；所述电压监测电路(7)以分压电阻R25、R26作为蓄电池电压取样电路，电压取样信号接入单片微处理器(8)的A/D转换I/O口；单片机芯片U3在其9脚、11脚上输出PWM信号；在所述电压监测电路(7)中设置以分压电阻R30和R29构成的电池分压取样电路，分压取样信号经由运算放大器U4B构成比较电路输入送入单片机芯片U3第10脚。
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