專利名稱：可提高蓄電池使用壽命的充電器的制作方法
技術領域：
可提高蓄電池使用壽命的充電器
一、 技術領域
本實用新型涉及一種蓄電池充電器，具體的說是一種可提高蓄電池使用壽 命的充電器。
二、 背景技術
電動車特別是電動自行車是目前社會生活中大量使用的一種主要代步工 具，現有的電動車一般釆用鉛酸蓄電池，其基本可以滿足使用要求且價格低廉， 但是使用壽命較短，隨著使用時間的增加，蓄電池內部極板易硫化，使內阻增大， 電池容量下降。
鉛酸蓄電池一般釆用恒流，恒壓，浮充三段充電方式來保證電池充電的容量。 剛剛使用的新電池完全能夠滿足并符合如圖4的充電曲線和要求，圖中可見，在
恒壓和浮充這兩個階段間存在一個450-500mA的浮充電流轉換點。但隨著電池使 用時間的增加，內阻不斷增大，電池本身的漏電流(即自放電)增大，最高可從 新電池開始使用時的50mA逐步增大到600mA。此時，圖4電流曲線上的450-500mA 這個浮充電流轉換點就不存在，由于轉換點不存在，充電電壓就不能轉換為浮充 電壓。電池就始終處于高壓充電狀態，這樣電池由于溫度升高，失水最后蓄電池 損壞。
三、 實用新型目的
本實用新型的目的是為了解決現有技術問題而提供一種可提高蓄電池使用 壽命的充電器。
本實用新型所述的一種可提高蓄電池使用壽命的充電器，其包括外殼和外殼 內的充電器電路，所述充電器電路包括依次連接的整流部件、控制部件、功率部 件、取樣控制部件；其中取樣控制部件由翻轉電流控制，其包括一個運算放大器 和四個電壓取樣電阻，所述四個電壓取樣電阻分壓得到翻轉電流參考電壓點，并 送給運算放大器的反相輸入端，運算放大器同相輸入端為電流取樣端，運算放大 器的輸出端與控制部件連接用于控制翻轉電流點，其特征是與四個電壓取樣電
阻并聯一個撥段開關和一個電阻,該撥段開關和電阻串聯。 充電器的工作原理
如圖l一2所示，市電經雙向干擾濾波器和市電橋式整流濾波后變為310V 左右平滑直流電，為整個充電器提供能量。310V直流電經啟動電阻R3為 IC1-UC3842供電，IC1開始工作后，6腳輸出脈沖驅動Q1， Ql斷續導通使高頻 變壓器Tl初級繞組Nl將310V直流化為變化的磁場能，經電磁耦合器給次級繞 組，其中D5、CC、C8組成高壓側輔助電源，很快取代啟動電路為IC1供電；Q4、 C14組成充電主電源，為電池充電。
IC1具有完善的保護功能，它的供電端7腳達到16V才啟動工作，低于10V 就因欠壓自動關斷輸出。由于內部有34V穩壓器，所以供電高于34V也可以保證 內部電路在34V下穩定工作。IC1內部含有振蕩器(OSC)、誤差放大器、脈寬 調制(PWM) 、 5V參考電壓產生等脈寬調制(PWM)專用芯片必備的內電路，輸 出為圖騰柱式電路，輸出電流可達1A，可直接驅動垂直導電結構的功率場效應 管(VDMOS)。芯片進行逐個脈沖的電流限制，也叫逐周(期)限制。
輸出穩壓環路的負反饋通路，主要由電壓取樣電阻(R17、 R83、 R19、 R18)， 反饋電壓放大器LM-324、基準電源Q5、光電耦合器PC817等組成。穩壓過程 輸出電壓由于某原因上升t時，電壓取樣電位OUT+升高t ，—經LM324輸出升 髙t ，一經D17流經光電耦合器發光二極管電流增加t ，—光強增加t ，—光電 耦合器光電三極管加劇導通，一內阻減小4 ，一使PC817的1腳電位降低I ，通 過UC3842內部電路作用，減小6腳輸出的PWM的占空比"一Ql導通占空比減 小I ，一轉換能量減小I ，一輸出電壓OUT+降低I 。反之，輸出電壓下降時I , —流經光電耦合器發光二極管電流減小I ，—光強隨之減小i ,—耦合器光電三 極管導通變差，一內阻增加t ，一使IC1的1腳電位升高t ，通過IC1內部作用， 增大6腳輸出的PWM占空比t ， 一Ql導通占空比增大t,—轉換能量增大t， —使輸出電壓OUT+升高t ,起到自動穩定輸出電壓的作用。
輸出限流環路的負反饋通路，主要由充電電流取樣電阻R47、R92、R48、R49 , 放大器LM324、基準電源、光電耦合器PC817等組成。穩流和限流過程。充電
電流由于某原因上升t時，電流取樣電位OUT-降低I ，—經LM324輸出升高t , —經D15流經光電耦合器發光二極管電流增加t ，—光強增加t ，一光電耦合器 光電三極管加劇導通，一內阻減小4 ,—使PC817的1腳電位降低I ，一通過 UC3842內部電路作用，減小6腳輸出的PWM占空比I ， 一Ql導通占空比減小4 , —轉換能量減小K —輸出電壓OUT-降低K —充電電流隨之減小l。充電電 流由于某原因下降時，過程相反，不在贅述。
電池放電后進行充電，開始充電電流會很大，必須進行限流，限流實質是降 低充電電壓。隨著充電時間增長，充電電流會逐步減小，充電電壓逐步升高，如 不控制，這個電壓會漸漸高于析氣電壓，電池會失水。因此，在適當時機，使充 電器進入恒壓涓流充電狀態。恒壓涓流充電狀態實質是使充電電壓固定在低于析 氣電壓某值。轉換時機又充電電流確定，對普通電動自行車12Ah密封鉛酸電池 一般選20(T400mA，恒壓涓流充電狀態恒壓選42. 5V(3串電池組)。轉換電流選 得小有利于電池壽命，確定是充滿電需要時間增長；反之，充滿電需要時間短了， 但對電池壽命不利。恒壓涓流充電狀態恒壓值的選擇，要兼顧溫度，選高了冬天 可以充足電，缺點是夏天會熱失控，將電池充鼓包；選低了冬天可能充不足電。
充電狀態轉換電路主要由電流取樣電路(R37、 R91、 R38、 R39)、轉換電 流鑒別(電壓)比較器LM324等。這部電路看著復雜，其實就是兩個狀態 一個 是將電壓負反饋下取樣電阻減小，使輸出電壓升高； 一個是不干預電壓負反饋上 下取樣電阻比例，使輸出電壓降低并恒壓。工作過程充電電流取樣(電位)， 經濾波后送電壓比較器LM324輸入端，當充電電流大于300raA時輸出低電位，綠 發光管熄滅。輸出的低電位送反相器反相輸入端一使輸出為高電平一一方面點亮 紅(充電)發光管一同時使D16導通。D16的導通使R18和R19并聯起作用，結 果下取樣電阻減小，改變了電壓負反饋上下取樣的比例一0UT+升高，充電器處于 高壓大電流限流狀態。當充電電流小于300mA時，翻轉輸出高電位一點亮綠(涓 流)發光管。輸出的髙電位經LM324反相，輸出為低電平一紅(充電)發光管熄 滅，同時使D16截止。D16的截止，使R3開路不再影響電壓負反饋上下取樣電 阻一OUT+降低，充電器處于較低的恒壓充電狀態。需要說明的是，集成塊LM324,
它既可以雙電源供電也可以單電源供電,本充電器是的單電源供電，電壓比較器。 3)調試
a. 恒壓涓流充電狀態恒壓值的調試。令充電器空載，用數字電壓表監測VB 點和地之間電壓。假設電池析氣電壓選42.5V，加上D8壓降VB應為43.5V。改 變R17可以改變這個電壓，增大R17阻值，OUT+升高；減小R17阻值，0UT+降低。
b. 充電狀態電流轉換點的調試。測LM324-9腳電壓。由大到小調整電阻，當 電流表指示值升高到轉換動作值300mA時，LM324-8腳應該輸出高電位(接近 17V);增大電阻阻值，當充電電流小于300mA時，LM324-8腳應該輸出低電位
(即0V)。改變R39可以改變該轉換動作值。實際操作比較麻煩， 一般維修可 不做該項調整。
本實用新型在取樣控制部件中增加了一個撥段開關和一個電阻，該撥段開關 和電阻串聯后再與四個電壓取樣電阻并聯。
當撥段開關閉合時，基準點電位不變，恒壓段向浮充段轉化時的電流仍然是 標準充電器規定的450-500mA;此時其應用于新電池的使用中。當電池使用一段 時間后，發現無論充電時間延長多久電池總充不滿時，將撥段開關斷開，斷開電 阻Rso,會使得基準點電位上升，通過運算放大器使恒壓和浮充這兩個階段間的浮 充電流轉換點上升，使其從標準的450-500mA增大并超過漏電流最髙可能的 600mA而至750-800raA，如此可以使長期使用后的蓄電池仍可以完成恒壓段向浮 充段的轉換，實現正常的充電。
本實用新型采用提高浮充轉換電流值來延長舊電動自行車電池的壽命，其在 產品設計上設置撥段開關，可以人為的調整，提高浮充轉換電流，電路結構的改 造簡單，改造成本幾乎可以忽略。其使電池不會長期在高壓狀態下充電，保證了 其正常使用，延長了壽命。其充電電壓一電流曲線如圖5所示。
圖l是本實用新型原理圖2是改進前的充電器電路圖3是本實用新型的電路圖；圖4是改進前充電器的充電電壓一電流曲線圖； 圖5是本實用新型充電器的充電電壓一電流曲線圖。 五具體實施方式
如圖1和圖3所示，本實用新型所述一種可提高蓄電池使用壽命的充電器， 其包括外殼和外殼內的充電器電路，其中充電器電路包括翻轉整流部件、控制部 件、功率部件、取樣控制部件；所述取樣控制部件由翻轉電流控制，取樣控制部
件包括一個運算放大器和四個電壓取樣電阻R91、 R37、 R38、 R39，所述四個電 壓取樣電阻分壓后得到翻轉電流參考電壓點，并送給運算放大器LM324-9腳反相 輸入端；運算放大器LM324-10腳同相輸入端為電流取樣端；運算放大器LM324-8 腳為運放輸出與控制部件連接用于控制翻轉電流點；改進之處是與四個電壓取樣 電阻并聯一個撥段開關KK和一個電阻R5。,該撥段開關K和電阻RM串聯。
當撥段開關KK閉合時，基準點電位不變，恒壓段向浮充段轉化時的電流仍 然是450-500mA;當電池使用一段時間后，發現無論充電時間延長多久電池總充 不滿時，將撥段開關KK斷開，會使得基準點電位上升，通過運算放大器使恒壓 和浮充這兩個階段間的浮充電流轉換點上升，使其增大并超過漏電流最高可能的 600mA而至750-800raA，如此可以使長期使用后的蓄電池仍可以完成恒壓段向浮 充段的轉換，實現正常的充電。
權利要求1、一種可提高蓄電池使用壽命的充電器，其包括外殼和外殼內的充電器電路，所述充電器電路包括依次連接的整流部件、控制部件、功率部件、取樣控制部件；其中取樣控制部件由翻轉電流控制，其包括一個運算放大器和四個電壓取樣電阻(R91、R37、R38、R39)，所述四個電壓取樣電阻分壓得到翻轉電流參考電壓點，并送給運算放大器的反相輸入端(LM324-9)，運算放大器同相輸入端(LM324-10)為電流取樣端，運算放大器的輸出端(LM324-8)與控制部件連接用于控制翻轉電流點，其特征是與四個電壓取樣電阻并聯一個撥段開關(KK)和一個電阻(R50)，該撥段開關(KK)和電阻(R50)串聯。
專利摘要本實用新型公開了一種可提高蓄電池使用壽命的充電器，其內部的電路包括依次連接的整流部件、控制部件、功率部件、取樣控制部件；其中取樣控制部件包括一個運放和四個電壓取樣電阻，四個電壓取樣電阻分壓得到翻轉電流參考電壓點，并送給運放反相輸入端，運放同相輸入端為電流取樣端，輸出端與控制部件連接用于控制翻轉電流點，四個電壓取樣電阻并聯一個撥段開關和一個電阻，該撥段開關和電阻串聯。本實用新型采用提高浮充轉換電流值來延長舊電動自行車電池的壽命，其在產品設計上設置撥段開關，可以人為的調整，提高浮充轉換電流，電路結構的改造簡單，改造成本幾乎可以忽略。其使電池不會長期在高壓狀態下充電，保證了其正常使用，延長了壽命。
文檔編號H02J7/10GK201063453SQ20072003675
公開日2008年5月21日 申請日期2007年4月26日 優先權日2007年4月26日
發明者王德勝 申請人:南京方馳電源設備有限公司