專利名稱：多電池組去極化恒流快速充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種蓄電池充電裝置的改進(jìn)，特別是對(duì)多組蓄電池進(jìn)行恒流快速充電的裝置。
蓄電池組去極化快速充電是一種先進(jìn)的充電方法，目前在陸用的一些充電裝置上正在得到推廣，而船用的應(yīng)用較少，特別對(duì)于一些小型船舶，因受艙容布置的限制，往往用一臺(tái)硅整流器通過操作多組轉(zhuǎn)換開關(guān)對(duì)船上的各用途蓄電池組分組或并組充電，因此存在充電時(shí)間長(zhǎng)，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)并于一只硅整流的各組電池充電時(shí)還存在各支路電流不均，易造成電池過充或充電不足。采用去極化快速充電技術(shù)對(duì)各電池組按程序或優(yōu)先式充電是很必要的，比較簡(jiǎn)單易行的去極化充電是中國(guó)CN87207292U申請(qǐng)專利所述的方法，該方法在通常的情況下是可行的，但應(yīng)用于自動(dòng)控制裝置時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)這樣的問題，蓄電池因某種原因并未實(shí)際接入時(shí)，一旦接通充電電源，在蓄電池接線柱兩端將會(huì)產(chǎn)生數(shù)倍于電源電壓值的倍壓直流電壓，造成自控裝置的控制元器件損壞。
本實(shí)用新型的目的是要提供一種改進(jìn)的用電容器完成去極化的快速充電裝置，它能有效地防止無充電電流時(shí)倍壓電壓的形成。
本實(shí)用新型的另一目的是要提供一種對(duì)蓄電池組按充電優(yōu)先選擇法進(jìn)行恒流充電，而在充電后期又轉(zhuǎn)入恒壓浮充的多蓄電池組恒流充電裝置。
本實(shí)用新型的又一目的是要提供一種利用輸出端的電流信號(hào)，控制輸入端交流電壓補(bǔ)償量，得到恒流充電的蓄電池恒流充電裝置。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的輸入電壓Vin提供給電壓補(bǔ)償調(diào)壓?jiǎn)卧?，該調(diào)壓?jiǎn)卧c變壓整流單元、電流取樣單元、監(jiān)控轉(zhuǎn)換單元、恒流恒壓監(jiān)控單元、手自動(dòng)轉(zhuǎn)換單元、伺服控制單元依次聯(lián)結(jié)構(gòu)成閉環(huán)控制回路，根據(jù)充電電流信號(hào)或充電電壓信號(hào)來自動(dòng)調(diào)節(jié)輸入電壓的補(bǔ)償量，達(dá)到充電電流的恒定或充電后期浮充電壓的恒定；各電池組充電的投入是由監(jiān)控轉(zhuǎn)換單元中的優(yōu)先充電選擇單元根據(jù)先請(qǐng)求先投入充電，而在其它電池組未完成充電時(shí)又不得投入的原則，對(duì)各組電池的充電進(jìn)行合理的按排，每一充電電池組的恒流充電及恒壓浮充電是由恒流恒壓監(jiān)控單元通過相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路使伺服電路的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)來改變補(bǔ)償量實(shí)現(xiàn)的；而蓄電池去極化充電是由變壓整流單元與電流取樣單元、監(jiān)控轉(zhuǎn)換單元、充電去極化控制單元構(gòu)成的閉環(huán)控制回路來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)充電電流達(dá)到一定值時(shí)，自動(dòng)接通去極化電容器的電路來完成蓄電池去極化充電。
本實(shí)用新型用充電電流信號(hào)來控制去極化電容器的接通，因而可防止蓄電池因熔斷器開斷或接線松動(dòng)或其它原因沒有真正接入充電回路時(shí)，由電容器產(chǎn)生的倍壓直流電壓對(duì)自控電路的影響，使電容去極化快速充電技術(shù)在自動(dòng)控制裝置中的引用成為現(xiàn)實(shí)。本實(shí)用新型在電池恢復(fù)容量充電階段采用恒流充電，可避免恒壓充電在電池低容量時(shí)的過大電流對(duì)電池極板的沖擊，又可保證在較短的時(shí)間內(nèi)使電池恢復(fù)到額定容量值，充電的后期采用了恒壓充電，可使極板得到充分的還原。用恒流恒壓及去極化充電方式對(duì)延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，減少電池水解現(xiàn)象是明顯的，特別它的充電時(shí)間已比常規(guī)充電大大減少，因而完全可由一臺(tái)充電裝置對(duì)多組蓄電池組實(shí)施優(yōu)先式的充電監(jiān)控，充電裝置的效能得到充分的發(fā)揮。另外，本實(shí)用新型采用了電壓補(bǔ)償式調(diào)壓技術(shù)，使裝置輸入電壓在額定值的±20％范圍內(nèi)變化時(shí)，其輸出的恒流恒壓精度不變，還可杜絕輸入電壓高竄時(shí)損壞裝置內(nèi)充電變壓器等器件。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)用以下的實(shí)施例及其附圖給出。


圖1是本實(shí)用新型的基本電路結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本實(shí)用新型的補(bǔ)償調(diào)壓電路圖。
圖3是本實(shí)用新型的電容去極化控制電路。
圖4是本實(shí)用新型對(duì)多組蓄電池組優(yōu)先充電選擇及對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行放大的電路圖。
圖5是本實(shí)用新型恒流恒壓充電的監(jiān)控電路。
圖6是本實(shí)用新型伺服控制電路。
參照實(shí)施圖1可以說明本裝置的大致工作過程輸入電源Vin由電壓補(bǔ)償調(diào)壓?jiǎn)卧?自動(dòng)調(diào)壓，變壓整流單元2對(duì)來自補(bǔ)償單元1的電壓進(jìn)行變壓及整流，經(jīng)電流取樣單元3至監(jiān)控轉(zhuǎn)換單元4，轉(zhuǎn)換單元4對(duì)來自電流取樣單元3的電流信號(hào)進(jìn)行差動(dòng)放大后供恒流恒壓監(jiān)控單元6作為模擬加法比較電路的信號(hào)電壓，另外向去極化控制單元5比較電路提供電流信號(hào)，轉(zhuǎn)換單元4還對(duì)待充電的多組蓄電池組按先請(qǐng)求先充電，而請(qǐng)求充電的電池在其它電池組還沒完成充電時(shí)又不能投入充電的原則進(jìn)行監(jiān)控，恒流恒壓監(jiān)控單元6對(duì)來自轉(zhuǎn)換單元4的充電電壓及充電電流信號(hào)進(jìn)行綜合運(yùn)算比較，先按恒流方式進(jìn)行蓄電池恢復(fù)容量恒流充電，當(dāng)充電電壓至設(shè)定的某一值后即轉(zhuǎn)入恒壓充電，充電電流將漸漸減小。充電電流的恒定或充電電壓的恒定是伺服控制單元8根據(jù)恒流恒壓監(jiān)控單元6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由伺服電機(jī)自動(dòng)帶動(dòng)補(bǔ)償調(diào)壓?jiǎn)卧?的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)自動(dòng)改變電壓補(bǔ)償量，達(dá)到恒流或恒壓充電的目的。在充電時(shí)，當(dāng)去極化控制單元5接收到充電電流信號(hào)時(shí)，即將去極化電容2′(參見圖3)接入，自動(dòng)完成去極化充電的過程。
參照?qǐng)D2，可以說明補(bǔ)償調(diào)壓的工作過程，該電路由接觸調(diào)壓器T2、補(bǔ)償變壓器T1及伺服電路組成，當(dāng)恒流充電電流或恒壓充電電壓減少時(shí)，伺服電機(jī)根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)作一定方向的旋轉(zhuǎn)后，調(diào)整變壓器T2上就產(chǎn)生一個(gè)電壓，該電壓反映到補(bǔ)償變壓器T1，在T1的一次側(cè)有相應(yīng)的電壓值，則在T1的二次側(cè)便產(chǎn)生一定量的補(bǔ)償電壓，它使輸出電壓升高，直到回復(fù)到恒流或恒壓精度的允許的范圍內(nèi)，此時(shí)伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，反之，伺服電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，使輸出電壓適當(dāng)下降，確保恒流或恒壓的精度。
參照?qǐng)D3，可以說明蓄電池去極化充電的工作過程，監(jiān)控轉(zhuǎn)換單元4對(duì)電流取樣單元3的電流信號(hào)進(jìn)行放大，當(dāng)充電電流至一定值后，比較電路51轉(zhuǎn)為“0”態(tài)，經(jīng)比較電路52變換為“1”態(tài)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路53使繼電器k6動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)“K6－1”與“K6－2”閉合，接通電容去極化電路，在變壓整流單元2向蓄電池“E”充電過程中，自動(dòng)完成去極化脈沖充放電進(jìn)程，以正弦交流電源電動(dòng)勢(shì)的一個(gè)周期為例，在正弦電源電動(dòng)勢(shì)正半周時(shí)，變壓器“B”次級(jí)點(diǎn)V1電位開始上升，當(dāng)V1V2兩端電位高于蓄電池E端電壓時(shí)，整流功率模塊ZM的整流二極管21與整流二極管22導(dǎo)通，形成蓄電池的正半周時(shí)的充電電流，當(dāng)正弦波正半周時(shí)的電勢(shì)電位及負(fù)半周開始時(shí)的電勢(shì)電位低于蓄電池E端電壓時(shí)，整流模塊的整流二極管21、22反向截止，蓄電池E通過K6繼電器的觸點(diǎn)組及電容器2′和變壓器的次級(jí)繞組形成反向的放電電流，以后的每一個(gè)這樣的正弦波中均會(huì)重復(fù)這樣的一次去極化放電進(jìn)程。
參照實(shí)施圖4，可以說明本實(shí)用新型充電請(qǐng)求、優(yōu)先充電選擇、多電池組充電驅(qū)動(dòng)及電流取樣信號(hào)放大的具體工作過程。充電請(qǐng)求單元9的個(gè)數(shù)可根據(jù)電池組的多少來設(shè)定，本實(shí)施例中列舉了三個(gè)，以AE1、AE2、AE3表示，由IC2a、R12、R13、R11等組成滯后式比較電路，VZ為基準(zhǔn)電壓在按壓補(bǔ)充充電AN1按鈕后，相當(dāng)于一個(gè)低限電壓信號(hào)加于比較電路的取樣端，使沒到低限值而需補(bǔ)充充電的電池組提早請(qǐng)求充電，該充電請(qǐng)求信號(hào)輸出到優(yōu)先充電選擇單元10，但自動(dòng)請(qǐng)求的有效性受IC01偶合電路的限止，在電池組取樣信號(hào)開路狀態(tài)下，穩(wěn)壓電源的正電壓VCC將加不到優(yōu)先充電選擇單元10的允許請(qǐng)求信號(hào)輸入端，使請(qǐng)求無效。優(yōu)先充電選擇單元10的電路由雙向模擬開關(guān)IC4、三態(tài)RS鎖存觸發(fā)器IC5、或門電路IC6等組成，IC6的C1、C2、C3端因電容C4的充電而置“0”，充電驅(qū)動(dòng)單元11由IC3的a、b、c驅(qū)動(dòng)單元、SK1、2、3手自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)及K1、K2、K3充電執(zhí)行繼電器所組成，轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)有四檔，即自動(dòng)、電池一組、電池二組、電池三組，圖中在自動(dòng)位。下面以E1電池組充電請(qǐng)求為例，說明三部分電路的聯(lián)系，在E1至低限時(shí)，IC2a即反轉(zhuǎn)為“1”態(tài)，則請(qǐng)求有效，模擬開關(guān)量由IC4的1端輸送至IC5的4端及IC6的3與13端，此時(shí)或門2及3的Y2與Y3輸出為“1”態(tài)，由于E2或E3電池組設(shè)有投入充電，R1為“0”態(tài)，IC5的Q1為“1”態(tài)，觸發(fā)IC3驅(qū)動(dòng)單元a，繼電器K1動(dòng)作，E1電池組投入充電，在E1充電至高限時(shí)，IC2a轉(zhuǎn)為“0”態(tài)，IC4的1端及IC5的S1端均為“0”態(tài)，E1電池組保持充電狀態(tài)。電流信號(hào)放大單元12主要由IC1a、IC1b、IC1c等組成差動(dòng)放大電路，電流信號(hào)取自電流取樣單元3，該單元3由電容C2、電阻R9、R10及分流器FL組成，放大值由R8調(diào)節(jié)。
參照實(shí)施圖5，可以說明本實(shí)用新型恒流恒壓監(jiān)控的工作過程，該電路由上下區(qū)限可調(diào)整的滯后式轉(zhuǎn)換電路15，模擬量加法單元14及比較驅(qū)動(dòng)單元13所組成，以30伏作為恒流恒壓監(jiān)控轉(zhuǎn)換點(diǎn)為例說明如下滯后區(qū)的上限由W4設(shè)定為30伏，下限由W3設(shè)定為22伏，比電池剛開始充電請(qǐng)求的電壓稍高一些，滯后電路IC9a、IC9b的輸出端控制轉(zhuǎn)換電路IC7的相對(duì)應(yīng)模擬量開關(guān)單元，因此當(dāng)輸入電壓低于22伏時(shí)，IC9a輸出為“1”態(tài)，此時(shí)轉(zhuǎn)換電路IC7將轉(zhuǎn)換單元4的電流信號(hào)送入比較驅(qū)動(dòng)電路13，通過后級(jí)電路來實(shí)現(xiàn)恒流充電的目的，當(dāng)充電電壓上升到30伏時(shí)，IC9a由“1”態(tài)轉(zhuǎn)為“0”態(tài)，即斷開電流輸入信號(hào)，而IC9b則轉(zhuǎn)為“1”態(tài)，將電壓信號(hào)由IC7輸入比較驅(qū)動(dòng)電路13，通過后級(jí)電路來實(shí)現(xiàn)恒壓充電的目的，由于滯后電路的作用，一旦電路進(jìn)入狀態(tài)，在滯后區(qū)內(nèi)，將不隨輸入信號(hào)的改變而改變，模擬量加法電路14是為滿足恒流或恒壓的精度要求而設(shè)置的，該精度由W2來調(diào)節(jié)，電路中IC8a的輸出電壓與W2的調(diào)節(jié)電壓通過在IC8b進(jìn)行模擬量的加法，使IC8a的輸出量有一個(gè)差額，即形成一個(gè)微小的區(qū)間，當(dāng)輸入的電流信號(hào)或電壓信號(hào)的數(shù)值進(jìn)入該區(qū)間時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路將不進(jìn)行任何調(diào)整，超出該區(qū)間時(shí)將指令伺服機(jī)作適當(dāng)調(diào)節(jié)來確保恒流或恒壓的精度，W1是作為恒流充電值的調(diào)節(jié)電位器，該部分電路稍作變動(dòng)就可以實(shí)現(xiàn)二級(jí)或三級(jí)恒流充電。
參照實(shí)施圖6，可以說明本實(shí)用新型伺服控制的工作過程，當(dāng)恒流或恒壓充電的精度范圍超出要求值時(shí)，恒流恒壓監(jiān)控單元6的比較驅(qū)動(dòng)單元13的IC3d或e發(fā)出驅(qū)動(dòng)指令，該指令經(jīng)手自動(dòng)轉(zhuǎn)換單元7使K4或K5繼電器動(dòng)作，伺服電機(jī)D作相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，電路中的R28與IC10組成恒流源電路，確保伺服電機(jī)不會(huì)過載。
上述電路中的Vcc是穩(wěn)壓電源的正極電壓，Vz是基準(zhǔn)電壓，本實(shí)用新型沒有對(duì)穩(wěn)壓電源作特別規(guī)定，可根據(jù)不同的裝置配置有需要的穩(wěn)壓電源電路及報(bào)警電路。
權(quán)利要求1.一種多電池組去極化恒流快速充電裝置，包括變壓整流單元(2)和與其成電路聯(lián)接的去極化電容(2′)，其特征在于還有依次成電路聯(lián)結(jié)的電流取樣單元(3)、監(jiān)控轉(zhuǎn)換單元(4)、恒流恒壓監(jiān)控單元(6)、手自動(dòng)轉(zhuǎn)換單元(7)、伺服單元(8)和電壓補(bǔ)償單元(1)，并由該電壓補(bǔ)償單元(1)和電流取樣單元(3)分別連接該變壓整流單元(2)的輸入端和輸出端，構(gòu)成電池組恒流恒壓充電閉環(huán)控制回路結(jié)構(gòu)，輸入電壓Vin自電壓補(bǔ)償單元(1)輸入，而電池組E自監(jiān)控轉(zhuǎn)換單元(4)充電，以及還有充電去極化控制單元(5)，其聯(lián)結(jié)充電電池組E和變壓整流單元(2)及去極化電容(2′)，與電流取樣單元(3)、監(jiān)控轉(zhuǎn)換單元(4)連接成一去極化充電閉環(huán)控制回路結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于監(jiān)控轉(zhuǎn)換單元(4)包括充電請(qǐng)求單元(9)、優(yōu)先充電選擇單元(10)和多組電池充電驅(qū)動(dòng)單元(11)，它們順次以電路相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于去極化充電電容(2’)與變壓整流單元(2)由繼電器K6的常開觸點(diǎn)K6－1、K6－2連接，充電電流形成時(shí)接通，充電電流末形成時(shí)斷開。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于恒流恒壓監(jiān)控單元(6)包括依次成電路聯(lián)接的模擬量加法單元(14)、比較驅(qū)動(dòng)單元(13)，和控制該比較驅(qū)動(dòng)單元(13)狀態(tài)的滯后電路驅(qū)動(dòng)單元(15)。
專利摘要一種多電池組去極化恒流快速充電裝置，由變壓整流(2)、電流取樣(3)、監(jiān)控轉(zhuǎn)換單元(4)，它們與電池組E、去極化控制單元(5)構(gòu)成的去極化充電回路，又與恒流恒壓監(jiān)控(6)、手自動(dòng)轉(zhuǎn)換(7)、伺服控制(8)、電壓補(bǔ)償調(diào)壓?jiǎn)卧?1)依次聯(lián)結(jié)，呈恒流恒壓充電閉環(huán)控制回路結(jié)構(gòu)。按優(yōu)先選擇法自動(dòng)對(duì)各蓄電池組完成去極化恒流快速及恒壓充電，具有適用性好，充電效率高，安全可靠，操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J7/00GK2212280SQ9423992
公開日1995年11月8日 申請(qǐng)日期1994年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月28日
發(fā)明者朱進(jìn)先, 龔瑞良, 洪瑋 申請(qǐng)人:朱進(jìn)先