專利名稱：精密鎳鎘電池自動充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種充電裝置，特別是一種精密鎳鎘電池自動充電器。
電池充電是實現(xiàn)常規(guī)能源轉(zhuǎn)移、變換、貯存的必要手段，對不同類型的電池實施充電的技術(shù)手段各異。本實用新型是針對常用的大容量鎳鎘電池充電器的改進方案?，F(xiàn)有充電器存在的技術(shù)缺陷包括一是它的自動斷電控制元件由晶體管開關(guān)來實現(xiàn)的，由于晶體管發(fā)射結(jié)受環(huán)境溫度的影響較大(溫度系數(shù)－2.5毫伏／℃)，加之充電器本身的工作環(huán)境溫度較高(一般在30－70℃左右)，從而引起自動斷電電壓的較大漂移。導(dǎo)致在充電結(jié)束時，電池的實際充電容量達不到標稱容量。二是不能實現(xiàn)電池保養(yǎng)充電，一般的鎳鎘電池充電結(jié)束后，存在自然放電現(xiàn)象，使容量下降，影響使用。在20C的溫度下，以每天1％的速度自放電，高溫下則更甚。由于晶體管的特性曲線較平坦，其回差較大，當電池電壓下降很多時，仍無法對電池補充能量，起不到電池保養(yǎng)充電作用。三是無容量顯示功能，由于鎳鎘電池充電過程較長，不能夠準確地顯示充電的狀態(tài)程度。四是采用機械式繼電器為執(zhí)行元件，由于觸點氧化作用的存在，實際使用壽命和可靠性得不到有效的保證，還由于機械式繼電器回差大，釋放電大約為工作電壓的50％，不能實現(xiàn)電池保養(yǎng)充電作用。
本實用新型的任務(wù)就是針對上述不足作出改進，提出一種新的電路設(shè)計方案，提供一種高精度自檢和自動控制斷電的電路，克服因精度控制不準而導(dǎo)致的“充電不足”的缺陷，同時實現(xiàn)對鎳鎘電池自放電的補充保養(yǎng)充電，保持電池的正常容量。在充電過程中，增加了充電狀態(tài)程度的光電提示功能。用直流無觸點開關(guān)器件取代機械式繼電器，提高充電器的可靠性和使用壽命。
本實用新型的任務(wù)是以下述方式實現(xiàn)的，它包括電源、電壓基準發(fā)生電路、恒流電路、狀態(tài)檢測一控制電路、容量顯示電路、充電執(zhí)行電路六部分組成。電壓基準發(fā)生電路，采用可調(diào)三端集成穩(wěn)壓器LM317提供電壓基準，供給狀態(tài)檢測－控制電路和容量顯示電路作為比較電壓。采用恒流充電，通過恒流電路提供充電電流。狀態(tài)檢測－控制電路，采用多端集成電壓比較器LM339取代晶體管作為狀態(tài)檢測控制元件。容量顯示電路按照電池容量與充電時電池端電壓的對應(yīng)關(guān)系(見附表)，采用發(fā)光二極管進行容量狀態(tài)程度的百分比顯示，充電執(zhí)行電路采用固態(tài)繼電器SSR或晶體管電子開關(guān)取代機械式繼電器作為執(zhí)行元件，以提高其執(zhí)行靈敏度和可靠性。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作詳細說明。
附
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)組成框圖。
附圖2是本實用新型的電路原理圖。
如附圖2，本實用新型的組成中，恒流電路由IC1，電阻R1組成，電壓基準發(fā)生電路由IC2，電阻R2、R3組成，它對H點提供一個基準電壓VG，調(diào)節(jié)電阻R3，可以改變基準電壓值VG的大小。IC1－IC2選用三端集成穩(wěn)壓器LM317，LED1為電源指示。電阻串R5－R8為電池組分壓電阻，通過K點可以獲得電池組充電狀態(tài)程度的比較電壓VB。狀態(tài)檢測－控制電路，選用多端集成電壓比較器LM339，該集成電路內(nèi)含四個電壓比較器，響應(yīng)速度快，內(nèi)部采用了晶體管差分電路，由于電路的嚴格對稱性，消除了溫度對轉(zhuǎn)換電平的影響。本實用新型的狀態(tài)檢測－控制電路組成中，電阻R13－R20為電壓比較器的偏置電阻，每個電壓比較器的兩個偏置電阻串聯(lián)后一端接電壓基準發(fā)生電路的輸出(H點)，另一端接地，兩個偏置電阻的結(jié)點接電壓比較器的同相端(＋)，每個電壓比較器的反相端(－)接被比較電壓輸出端(K點)，容量顯示電路分別由限流電阻R9－R12及發(fā)光二極管LED2－LED5組成，限流電阻與發(fā)光二極管串聯(lián)后電阻的一端接H點，發(fā)光二極管的負端接電壓比較器的輸出端。充電執(zhí)行電路由電阻R21、R22、三極管BG1、固態(tài)繼電器SSR組成。固態(tài)繼電器為無觸點開關(guān)器件，使用壽命長，驅(qū)動電流小，接通和關(guān)斷動作反映靈敏，可靠性好，克服了機械式繼電器靈敏度低、可靠性差、回差大的不足。電阻R21接三極管BG1的基極，另一端接電壓比較器的輸出，BG1集電極串電阻R22后接電源地，固態(tài)繼電器SSR的輸入端并接于BG1的集電極與發(fā)射極。也可以用晶體管電子開關(guān)取代固態(tài)繼電器SSR。
本實用新型的工作原理如附圖2所示，220伏的交流電源，經(jīng)變壓、整流、濾波后變?yōu)榈蛪褐绷麟?，SSR獲得電壓處于“通”狀態(tài)，此時經(jīng)恒流電路對電池組進行恒流充電，經(jīng)電壓基準發(fā)生電路在H點提供一個基準電壓VG，再通過分壓電阻R13－R20產(chǎn)生四個比較電壓V1、V2、V3、V4通過K點取得電池組充電狀態(tài)程度的被比較電壓VB，當VB≤V4時，電壓比較器反向截止，輸出端無電位，BG1不導(dǎo)通，維持充電狀態(tài)。當VB＞V4時，電壓比較器迅速翻轉(zhuǎn)，輸出信號，BG1經(jīng)R21獲得基極電流而導(dǎo)通，SSR的輸入端被短路而迅速關(guān)斷，充電結(jié)束，由于電壓比較器內(nèi)采用了差分電路，只要被比較電壓不變，其自動斷電電壓也不變，從而消除了溫度對自動斷電電壓的影響。使控制精度誤差小于1％。
保養(yǎng)充電的過程是充電過程的多次反復(fù)進行，剛充好的電池由于自放電的作用，端電壓會下降，當電池端電壓低于V4時，則控制電路迅速翻轉(zhuǎn)，使執(zhí)行電路處于“通”狀態(tài)，向電池補充能量，直到恢復(fù)至標稱電壓時為止。
容量顯示過程充電狀態(tài)程度提示所依據(jù)的電池容量與充電時電池端電壓的對應(yīng)關(guān)系如下
如附圖2所示設(shè)定電壓比較器1－4，分別用于檢測和顯示25％－100％容量時的四個檔次，每個電壓比較器對應(yīng)的顯示電壓可由同相端的偏置電阻獲得，當充電時的端電壓達到或超過該檔次的顯示電壓時，電壓比較器處于“通”狀態(tài)，對應(yīng)的一只發(fā)光二極管被點亮。隨著充電過程的繼續(xù)，從低容量到高容量依次被點亮，直至到提示100％容量充電狀態(tài)結(jié)束時為止。
本實用新型的優(yōu)點和效果表現(xiàn)在充電精度高，電壓誤差小于1％，同時兼具了對電池的自放電提供保養(yǎng)充電功能，可提高鎳鎘電池的連續(xù)使用壽命，增加了充電過程中的電池容量發(fā)光提示功能，便于直觀了解被充電池的充電程度。采用無觸點開關(guān)器件，進一步提高了充電器的控制精度并使其可靠性得到很大的改善。
權(quán)利要求1.一種精密鎳鎘電池自動充電器，由電源、電壓基準發(fā)生電路、恒流電路和充電執(zhí)行電路組成，其特征是狀態(tài)檢測-控制電路采用多端集成電壓比較器LM339作為狀態(tài)檢測控制執(zhí)行元件，充電執(zhí)行電路采用固態(tài)繼電器SSR或晶體管電子開關(guān)為執(zhí)行元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動充電器，其特征是每個電壓比較器的兩偏置電阻串聯(lián)后一端接電壓基準發(fā)生電路的輸出(H點)，另一端接地，每個電壓比較器的反相端(一)接被比較電壓的輸出(K點)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動充電器，其特征是容量顯示電路的限流電阻與發(fā)光二極管串聯(lián)后電阻的一端接H點，發(fā)光二極管的負端接電壓比較器的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動充電器，其特征是充電執(zhí)行電路的電阻R21接三極管BG1的基極，另一端接電壓比較器的輸出，BG1集電極串聯(lián)電阻R22后接電源地，固態(tài)繼電器SSR的輸入端并接于BG1的集電極與發(fā)射極。
專利摘要本實用新型涉及一種精密鎳鎘電池自動充電器，包括電源，電壓基準發(fā)生電路，恒流電路，狀態(tài)檢測-控制電路，容量顯示電路和充電執(zhí)行電路。它采用響應(yīng)速度快，驅(qū)動電流小，精密度高的多端集成電壓比較器取代晶體管作為狀態(tài)檢測控制元件和使用壽命長而可靠的直流無觸點開關(guān)器件作為充電執(zhí)行元件?？朔爽F(xiàn)有充電器易受溫度影響而引起的電壓漂移，回差大，可靠性低而導(dǎo)致的“充不足”的現(xiàn)象，充電容量誤差小于1％，同時兼具了電池保養(yǎng)充電和容量百分比顯示功能。精度高，可靠性好，可大幅度提高鎳鎘電池的連續(xù)使用壽命。
文檔編號H02J7/10GK2161012SQ93233068
公開日1994年4月6日 申請日期1993年1月10日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月10日
發(fā)明者歐成喜 申請人:歐成喜