專利名稱：一種記憶電池的充電保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電池充電保護(hù)技術(shù)，具體涉及一種具有記憶效應(yīng)的電池的充電保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
目前國家標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制規(guī)定煤礦井下的備用電源不得使用鉛酸電池，鎳氫電池可作為后備電池之一。但是對(duì)鎳氫電池長期充電會(huì)容易減少電池的使用壽命，而且鎳氫電池具有記憶效應(yīng)，長期浮充可能會(huì)造成電池?zé)o法充電或充電不足。在井上對(duì)鎳氫電池的充電時(shí)間可以人為控制或使用單片機(jī)進(jìn)行控制，但是對(duì)于煤礦井下隔爆電源鎳氫電池充電采用人為控制顯然不可行；采用單片機(jī)控制，一是增加成本，二是增加調(diào)試難度，三是在高溫(60 80°C)環(huán)境下，單片機(jī)程序容易出現(xiàn)跑飛的現(xiàn)象，降低可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種記憶電池的充電保護(hù)電路，可以在煤礦井下對(duì)電池的充電時(shí)間進(jìn)行控制，且本發(fā)明成本低、可靠性高。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案所述記憶電池的充電保護(hù)電路，包括
遲滯電壓比較器，所述遲滯電壓比較器的正相輸入端接電池電壓，反相輸入端接第一電壓，輸出端通過反饋支路與正相輸入端相連，所述遲滯電壓比較器的上限閥值為電池充電曲線上的最高電壓值，下限閥值為電池充電曲線上電池放電完畢需要重新充電時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓值；
電壓比較器，所述電壓比較器的正相輸入端接第二電壓，反相輸入端接電池電壓，所述電壓比較器的閥值為電池充電曲線上電池充電結(jié)束需要停止充電時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓值；
與非門，所述與非門的兩個(gè)輸入端分別連接遲滯電壓比較器和電壓比較器的輸出端，所述與非門的輸出端作為該充電保護(hù)電路的輸出端。通過一個(gè)遲滯電壓比較器和一個(gè)電壓比較器來檢測電池充電曲線上的最高電壓點(diǎn)、需要停止充電的電壓點(diǎn)和需要重新開始充電的電壓點(diǎn)，進(jìn)而可以判斷何時(shí)電池充滿，何時(shí)電池放電完畢。當(dāng)電池充滿時(shí)，立即停止充電；當(dāng)電池放電完畢時(shí)，開始重新充電。這樣可以做到在電池電量消耗完后才重新充電，避免了因?yàn)殡姵氐挠洃浶?yīng)而減小電池容量的危害，從而保證了電池的使用壽命。進(jìn)一步的，所述電池電壓通過第一分壓電路與遲滯電壓比較器的正相輸入端相連，所述電池電壓通過第二分壓電路與電壓比較器的負(fù)相輸入端相連。即電池電壓經(jīng)過第一分壓電路和第二分壓電路降壓后再輸入遲滯電壓比較器和電壓比較器。進(jìn)一步的，所述與非門還與驅(qū)動(dòng)電路相連，所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出端作為該充電保護(hù)電路的輸出端。這樣可以通過驅(qū)動(dòng)電路直接控制充電電路起充或者停充。進(jìn)一步的，所述第一分壓電路包括串聯(lián)的電阻Rl和電阻R3，電阻Rl的一端接電池電壓，另一端接電阻R3，電阻R3的另一端接地，電阻Rl和電阻R3的公共端與遲滯比較器的正相輸入端相連；
所述第二分壓電路包括串聯(lián)的電阻R7和電阻R8，電阻R7的一端接電池電壓，另一端接電阻R8，電阻R8的另一端接地，電阻R7和電阻R8的公共端與遲滯比較器的反相輸入端相連；
所述電阻Rl和電阻R7的阻值相同，所述電阻R3和電阻R8的阻值相同。進(jìn)一步的，所述充電保護(hù)電路還包括電源，所述電源通過電阻R2和穩(wěn)壓管Dl接地，所述電阻R2和穩(wěn)壓管Dl的公共端作為第一電壓與遲滯比較器的反相輸入端相連，所述穩(wěn)壓管Dl的正極接地，負(fù)極作為第二電壓與電壓比較器的正相輸入端相連。進(jìn)一步的，所述反饋支路包括電阻R4，電阻R4的一端接遲滯比較器的正相輸入 端，另一端接遲滯比較器的輸出端。進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)電路包括三極管Ql和三極管Q2，所述三極管Q2的基極通過電阻R5與與非門的輸出端相連，發(fā)射極接地，集電極通過電阻R6與三極管Ql的基極相連，三極管Ql的集電極接電池電壓，發(fā)射極作為所述充電保護(hù)電路的輸出端。該充電保護(hù)電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低、無需進(jìn)行二次調(diào)試，且電路沒有敏感元件，不易受到環(huán)境溫度(60 80°C)的影響，可靠性高。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是鎳氫電池的充電曲線 圖2是鎳氫電池的充電過程曲線 圖3是本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的原理框 圖4是本申請(qǐng)的遲滯電壓比較器的工作過程 圖5是本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的原理框 圖6是本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的原理框 圖7是本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖,對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。鎳氫電池按0. 3C (C為電池容量)或大于0.3C充電時(shí)，在電池電壓達(dá)到最高值時(shí)只達(dá)到電池容量的80%左右，電池電壓下降一定值時(shí)電池才達(dá)到100%容量，電池充滿。當(dāng)電池充滿時(shí)，應(yīng)該立即關(guān)閉充電電路，避免鎳氫電池長期浮充而損壞。如圖2所示，假設(shè)鎳氫電池充電曲線上電池充滿時(shí)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為C點(diǎn)，電池達(dá)到最低電壓需要重新充電時(shí)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為D點(diǎn)，則如何找到C點(diǎn)和D點(diǎn)就成為本申請(qǐng)的關(guān)鍵，當(dāng)?shù)竭_(dá)C點(diǎn)時(shí)，停止充電，當(dāng)達(dá)到D點(diǎn)時(shí)，開始充電。由于充電曲線上還存在與C點(diǎn)電壓相同的A點(diǎn)，因此需要判斷電池電壓處于上升曲線還是下降曲線，進(jìn)而需要判斷是否經(jīng)過了最高電壓點(diǎn)B點(diǎn)，本申請(qǐng)采用了一個(gè)遲滯電壓比較器和一個(gè)電壓比較器來檢測A、B、C、D點(diǎn)的電壓值，具體方案如圖3所示，本申請(qǐng)的記憶電池充電保護(hù)電路包括
遲滯電壓比較器U1A，所述遲滯電壓比較器UlA的正相輸入端接電池電壓5，反相輸入端接第一電壓4，輸出端通過反饋支路7與正相輸入端相連，所述遲滯電壓比較器UlA的上限閥值為電池充電曲線上的最高電壓值即B點(diǎn)電壓值，下限閥值為電池充電曲線上電池放電完畢需要重新充電時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓值即D點(diǎn)電壓值；
電壓比較器U1B，所述電壓比較器UlB的正相輸入端接第二電壓6，反相輸入端接電池電壓5，所述電壓比較器UlB的閥值為電池充電曲線上電池充電結(jié)束需要停止充電時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓值即C點(diǎn)電壓值；
與非門U2A，所述與非門U2A的兩個(gè)輸入端分別連接遲滯電壓比較器UlA和電壓比較器
需要說明的是，所述遲滯電壓比較器UlA的上限閥值和下限閥值并不限于B點(diǎn)和D點(diǎn)的電壓值，為了更方便的控制，所述上限閥值和下限閥值可以在B點(diǎn)和D點(diǎn)附近上、下浮動(dòng)一定的值；所述電壓比較器UlB的閥值也不限于C點(diǎn)的電壓值，為了更方便的控制，所述下限閥值可以在C點(diǎn)附近上、下浮動(dòng)一定的值。下面結(jié)合圖2具體說明本實(shí)施例的工作原理。設(shè)A、C點(diǎn)電壓為Vl，B點(diǎn)電壓為V2，D點(diǎn)電壓為V3，調(diào)整第一電壓4和反饋支路7使遲滯電壓比較器UlA在電池電壓彡V2值時(shí)，輸出狀態(tài)跳變?yōu)镮 (輸出狀態(tài)保持)，在電池電壓< V3值時(shí)，輸出狀態(tài)跳變?yōu)?，具體工作過程如圖4所示。調(diào)整第二電壓6使電壓比較器UlB在電池電壓> Vl值時(shí)，輸出狀態(tài)0，在電池電壓< Vl值時(shí)，輸出狀態(tài)I。電池充電曲線位于上升階段時(shí)
tl時(shí)間段電源接通，電池開始充電，電池電壓< VI，遲滯電壓比較器UlA輸出0，電壓比較器UlB輸出I，經(jīng)過與非門U2A后輸出I，電池繼續(xù)充電；
t2時(shí)間段由A點(diǎn)到B點(diǎn)，Vl <電池電壓< V2，遲滯電壓比較器UlA輸出0，電壓比較器UlB輸出0，經(jīng)過與非門U2A后輸出1，電池繼續(xù)充電；
t3時(shí)間段由B點(diǎn)到C點(diǎn)，電池電壓> VI，且電池電壓會(huì)出現(xiàn)一個(gè)彡V2的狀態(tài)，遲滯電壓比較器UlA輸出1(輸出狀態(tài)一直保持到電池電壓< V3)，電壓比較器UlB輸出0 ;經(jīng)過與非門U2A后輸出1，電池繼續(xù)充電；
C點(diǎn)電池電壓< VI，電壓比較器UlB輸出1，遲滯電壓比較器UlA繼續(xù)輸出I (由遲滯電壓比較器的特性決定)，經(jīng)過與非門U2A后輸出為0，電池停止充電；
t4時(shí)間段由C點(diǎn)到D點(diǎn)，電池開始自放電或?qū)ν夤╇?，V3〈電池電壓彡VI，電壓比較器UlB輸出1，遲滯電壓比較器UlA繼續(xù)輸出1，經(jīng)過與非門后U2A后輸出0，電池停止充電；D點(diǎn)電池電壓<V3< VI，遲滯電壓比較器UlA輸出0，電壓比較器UlB輸出1，經(jīng)過與非門U2A后輸出為1，電池重新開始充電，重復(fù)充電過程。本申請(qǐng)通過一個(gè)遲滯電壓比較器和一個(gè)電壓比較器來檢測電池充電曲線上的最高電壓點(diǎn)、需要停止充電的電壓點(diǎn)和需要重新開始充電的電壓點(diǎn)，進(jìn)而可以判斷何時(shí)電池充滿，何時(shí)電池放電完畢。當(dāng)電池充滿時(shí)，立即停止充電；當(dāng)電池放電完畢時(shí)，開始重新充電。這樣可以做到在電池電量消耗完后才重新充電，避免了因?yàn)殡姵氐挠洃浶?yīng)而減小電池電量的危害，從而保證了電池的使用壽命。該充電保護(hù)電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低、無需進(jìn)行二次調(diào)試，且電路沒有敏感元件，不易受到環(huán)境溫度(60 80°C)的影響，可靠性高。進(jìn)一步的，在如圖5所示的實(shí)施例中，所述電池電壓通過第一分壓電路5與遲滯電壓比較器UlA的正相輸入端相連，所述電池電壓通過第二分壓電路6與電壓比較器UlB的負(fù)相輸入端相連。即電池電壓經(jīng)過第一分壓電路5和第二分壓電路6降壓后再輸入遲滯電壓比較器UlA和電壓比較器U1B，這樣可以降低遲滯電壓比較器UlA和電壓比較器UlB的輸A電壓，避免輸入電壓過高燒毀遲滯電壓比較器UlA和電壓比較器UlB。進(jìn)一步的,在如圖6所示的實(shí)施例中,所述與非門U2A還與驅(qū)動(dòng)電路7相連,所述驅(qū)動(dòng)電路7的輸出端作為該充電保護(hù)電路的輸出端。這樣可以通過驅(qū)動(dòng)電路直接控制充電電路起充或者停充。在其他實(shí)施例中，與非門U2A的輸出端還可以與控制器相連，由控制器控制充電電路起充或者停充。 優(yōu)選的，如圖7所示，所述第一分壓電路5包括串聯(lián)的電阻Rl和電阻R3，電阻Rl的一端接電池電壓，另一端接電阻R3,電阻R3的另一端接地，電阻Rl和電阻R3的公共端與遲滯電壓比較器UlA的正相輸入端相連；
所述第二分壓電路6包括串聯(lián)的電阻R7和電阻R8，電阻R7的一端接電池電壓，另一端接電阻R8，電阻R8的另一端接地，電阻R7和電阻R8的公共端與電壓比較器的反相輸入端相連；
所述電阻Rl和電阻R7的阻值相同，所述電阻R3和電阻R8的阻值相同。優(yōu)選的，如圖7所示，所述充電保護(hù)電路還包括電源VCC，所述電源VCC通過電阻R2和穩(wěn)壓管Dl接地，所述電阻R2和穩(wěn)壓管Dl的公共端作為第一電壓I與遲滯比較器UlA的反相輸入端相連，所述穩(wěn)壓管Dl的正極接地，負(fù)極作為第二電壓3與電壓比較器UlB的正相輸入端相連。優(yōu)選的，所述反饋支路包括電阻R4，電阻R4的一端接遲滯比較器UlA的正相輸入端，另一端接遲滯比較器UlA的輸出端。優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)電路7包括三極管Ql和三極管Q2，所述三極管Q2的基極通過電阻R5與與非門U2A的輸出端相連，發(fā)射極接地，集電極通過電阻R6與三極管Ql的基極相連，三極管Ql的集電極接電池電壓，發(fā)射極作為所述充電保護(hù)電路的輸出端。需要說明的是，本申請(qǐng)尤其適用于煤礦井下防爆兼本安型直流穩(wěn)壓電源鎳氫電池的場合，當(dāng)然也可以適用于其他具有記憶效應(yīng)的電池，例如鎳鎘電池等；本申請(qǐng)也當(dāng)然的可以在井上或其他場合使用。本申請(qǐng)中的電阻可以是由一個(gè)電阻構(gòu)成的單獨(dú)電阻，也可以是由數(shù)個(gè)電阻串聯(lián)或者并聯(lián)而成的復(fù)合電阻。
權(quán)利要求
1.一種記憶電池的充電保護(hù)電路，其特征在于，包括 遲滯電壓比較器，所述遲滯電壓比較器的正相輸入端接電池電壓，反相輸入端接第一電壓，輸出端通過反饋支路與正相輸入端相連，所述遲滯電壓比較器的上限閥值為電池充電曲線上的最高電壓值，下限閥值為電池充電曲線上電池放電完畢需要重新充電時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓值； 電壓比較器，所述電壓比較器的正相輸入端接第二電壓，反相輸入端接電池電壓，所述電壓比較器的閥值為電池充電曲線上電池充電結(jié)束需要停止充電時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓值； 與非門，所述與非門的兩個(gè)輸入端分別連接遲滯電壓比較器和電壓比較器的輸出端，所述與非門的輸出端作為該充電保護(hù)電路的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種記憶電池的充電保護(hù)電路，其特征在于，所述電池電壓通過第一分壓電路與遲滯電壓比較器的正相輸入端相連，所述電池電壓通過第二分壓電路 與電壓比較器的負(fù)相輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種記憶電池的充電保護(hù)電路，其特征在于，所述與非門還與驅(qū)動(dòng)電路相連，所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出端作為該充電保護(hù)電路的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種記憶電池的充電保護(hù)電路，其特征在于，所述第一分壓電路包括串聯(lián)的電阻Rl和電阻R3，電阻Rl的一端接電池電壓，另一端接電阻R3，電阻R3的另一端接地，電阻Rl和電阻R3的公共端與遲滯電壓比較器的正相輸入端相連； 所述第二分壓電路包括串聯(lián)的電阻R7和電阻R8，電阻R7的一端接電池電壓，另一端接電阻R8，電阻R8的另一端接地，電阻R7和電阻R8的公共端與電壓比較器的反相輸入端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4的任意一項(xiàng)所述的一種記憶電池的充電保護(hù)電路，其特征在于，所述充電保護(hù)電路還包括電源，所述電源通過電阻R2和穩(wěn)壓管Dl接地，所述電阻R2和穩(wěn)壓管Dl的公共端作為第一電壓與遲滯比較器的反相輸入端相連，所述穩(wěn)壓管Dl的正極接地，負(fù)極作為第二電壓與電壓比較器的正相輸入端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4的任意一項(xiàng)所述的一種記憶電池的充電保護(hù)電路，其特征在于，所述反饋支路包括電阻R4，電阻R4的一端接遲滯比較器的正相輸入端，另一端接遲滯比較器的輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種記憶電池的充電保護(hù)電路，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路包括三極管Ql和三極管Q2，所述三極管Q2的基極通過電阻R5與與非門的輸出端相連，發(fā)射極接地，集電極通過電阻R6與三極管Ql的基極相連，三極管Ql的集電極接電池電壓，發(fā)射極作為所述充電保護(hù)電路的輸出端。
全文摘要
本申請(qǐng)具體涉及一種具有記憶效應(yīng)的電池的充電保護(hù)電路，所述記憶電池的充電保護(hù)電路，包括遲滯電壓比較器，所述遲滯電壓比較器的正相輸入端接電池電壓，反相輸入端接第一電壓，輸出端通過反饋支路與正相輸入端相連；電壓比較器，所述電壓比較器的正相輸入端接第二電壓，反相輸入端接電池電壓；與非門，所述與非門的兩個(gè)輸入端分別連接遲滯電壓比較器和電壓比較器的輸出端，所述與非門的輸出端作為該充電保護(hù)電路的輸出端。該充電保護(hù)電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低、無需進(jìn)行二次調(diào)試，且電路沒有敏感元件，不易受到環(huán)境溫度(60～80℃)的影響，可靠性高。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102832597SQ201210358828
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者李正恒, 李安兵, 秦宇 申請(qǐng)人:珠海拓普智能電氣股份有限公司