专利名称：阀控式全密封免维护铅酸蓄电池充电装置的智能控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电路控制装置，具体为阀控式全密封免维护铅酸蓄电池充电装置的智能控制器。
背景技术：
阀控式全密封免维护铅酸蓄电池(简称VRLA电池)较传统的富液式铅酸蓄电池具有全密封(不漏液)、免维护(无需加水)、内阻小、输出功率高、自放电小、均衡性好、可任意方向使用、不污染环境、不腐蚀设备、防爆性能好、经济实用等优点，因此，近年来得到了空前的发展和普及。尽管目前的VRLA电池在结构设计与原材料方面比过去有了很大的改进，性能有了相当大的提高，许多设计和用料的精良程度可使VRLA电池的理论寿命达到15-20年以上，可在真正使用中达到如此寿命的VRLA电池是少之又少。造成这一现象的主要原因是VRLA电池的充电设备达不到VRLA电池严格的充电技术要求。
环境温度、浮充电电压以及适当的过充电电压值(要经过大量试验后，选择最佳的过充电值)是影响VRLA电池寿命的重要因素。过量充电(过充电电压值过大)使VRLA电池内部产生的气体不能完全被化合，引起电池内部压力增高，当达到一定压力时，安全阀打开，氢气和氧气逸出，带出酸雾造成环境空气的污染，同时也消耗了有限的电解液，导致电池板栅腐蚀、容量下降或早期失效。厂家生产的VRLA电池保证使用寿命的技术指标是在环境温度为25℃时给出的。当环境温度发生变化时，其浮充电电压值、过充电电压值应根据环境温度进行补偿或调节。现有的VRLA电池充电装置普遍使用各种晶闸管整流型、变压器降压整流型以及一般的开关稳压电源型充电器，其所包含的充电电路所给出的浮充电电压值、过充电电压值是定值，其不能随环境温度的变化进行自动调节或补偿，无法达到VRLA电池浮充电和补充充电时所需要满足的严格技术要求，直接影响VRLA电池的寿命。现有的VRLA电池充电装置或充电器还存在工作电压适应范围窄、体积大、效率低、安全系数差等问题。
发明内容
本实用新型解决现有阀控式全密封免维护铅酸蓄电池充电装置的充电技术指标不能随环境温度进行自动调节、补偿的问题，提供一种可与现有阀控式全密封免维护铅酸蓄电池充电装置配合使用的智能控制器，并只以提供该智能控制器的硬件结构为目的。
本实用新型是采用如下技术方案实现的阀控式全密封免维护铅酸蓄电池充电装置的智能控制器，包含壳体和内部电路，内部电路包含一个单片机，单片机的输入端之一与一个温控频率振荡电路相连，该温控频率振荡电路由NE555时基电路芯片和连接于芯片线端间的电容C1、电阻R1和热敏电阻RT构成，单片机的另一个输入端与电阻R2串联后作为蓄电池状态信号采样输入端A，单片机的接地线端作为与蓄电池充电装置的地端相连的公共接地端，单片机的一个输出线端作为控制蓄电池充电装置充电电压输出值的控制端B。
以NE555时基电路芯片为核心构建一个振荡电路对电学领域的普通技术人员来说属公知技术，因此，其外围的电容C1、电阻R2和热敏电阻RT与芯片具体线端的连接关系是公知的。本实用新型对此未作具体描述，但在说明书附图中给出了详细的电路原理图。本实用新型的实质在于温控频率振荡电路与单片机的组合，以此来实现充电装置与环境温度随动的控制。
阀控式全密封免维护铅酸蓄电池充电装置必须要有一定的过充电电压值，当输出电压因波动而高出许可的范围时，不同种类的阀控式全密封免维护铅酸蓄电池充电装置的内部电路都有用于调节控制输出电压值的闭环控制电路，该闭环控制电路中输出电压值调节反馈部件(不同的充电装置，输出电压值调节反馈部件也不相同，输出电压值调节反馈部件可以是电阻、电容、发光二极管或其它的电路元件等)的一端作为充电装置的被控制端与智能控制器的单片机输出控制端B相连。
智能控制器中的单片机的蓄电池状态信号采样输入端A与被充蓄电池的正极相连，以采集VRLA电池接入状态的电压信号。
温控频率振荡电路的输出信号频率是受热敏电阻RT控制的，而热敏电阻的阻值随环境温度而变化，因此，在不同的环境温度下温控频率振荡电路输出不同频率的信号，该信号输入单片机后并在相应软件的支持下，进行检测计算校正后，被转换成温度数据；同时对采入的蓄电池状态信号进行检测计算；单片机在相应软件的支持下对上述的两个输入信号进行综合处理、运算分析，在单片机的输出控制端B输出与不同环境温度、蓄电池状态对应的不同电压值的高电平，以控制充电装置输出满足VRLA电池充电技术指标的充电电压值(即确定蓄电池的充电模式)。当VRLA电池充足电时，控制端B输出一个与环境温度相对应的不同电压值的低电位，控制充电装置处于涓流充电(或称浮充电)状态，充电装置在智能控制器的控制下，涓流充电电压、电流自动随环境温度而变化。
本实用新型给出一种阀控式全密封免维护铅酸蓄电池充电装置的智能控制器，该智能控制器可以对各种结构的阀控式全密封免维护铅酸蓄电池充电装置进行智能控制，使充电装置的浮充电电压、电流以及过充电电压值、电流值能够随环境温度自动补偿调节、变化，使阀控式全密封免维护铅酸蓄电池充电装置能够严格按照VRLA电池的充电技术要求进行充电，延长VRLA电池的使用寿命。本实用新型还具有结构简单、成本低、实用性强、功能扩展容易、应用范围扩等特点。
图1为本实用新型的外型结构示意图；图2为本实用新型的内部电路原理图；图3为单片机AT89C2051的引脚线端示意图；图4为用于电动自行车VRLA电池充电的充电装置的充电电路原理图；图5为另一种VRLA电池充电装置的充电电路原理图；具体实施方式
实施例1阀控式全密封免维护铅酸蓄电池充电装置的智能控制器，包含壳体和内部电路，内部电路包含一个单片机，单片机的输入端之一与一个温控频率振荡电路相连，该温控频率振荡电路由NE555时基电路芯片和连接于芯片线端间的电容C1、电阻R1和热敏电阻RT构成，单片机的另一个输入端与电阻R2串联后作为蓄电池状态信号采样输入端A，单片机的接地线端作为与蓄电池充电装置的地端相连的公共接地端，单片机的一个输出线端作为控制蓄电池充电装置充电电压输出值的控制端B。
在计算机技术快速发展且日趋成熟的今天，单片机的型号确定后，其各引脚线端的功能是已知的。其外围电路的连接也是已知的。因此，本发明所述的单片机可选择不同型号的单片机。作为一种优选，在本实施例中，单片机选用AT89C2051。该单片机是Atmel公司生产的、采用CMOS工艺的低电压、高性能的8位单片机，其管脚配置如图3所示。在该AT89C2051单片机的引脚线端1、20和4、5之间连接有单片机正常工作所需的外围电路元件；该单片机的引脚线端6作为与温控频率振荡电路连接的输入端，引脚线端7作为蓄电池状态信号采样输入端A，引脚线端10为单片机的接地线端，其与充电装置的接地端相连接，引脚线端13作为单片机(也是整个智能控制器的)输出控制端B。
该智能控制器的工作电源是6伏直流稳压电源。因此，该智能控制器内有由变压器、整流电路、滤波电容和稳压芯片(7860)构成的直流电源电路。
附图4给出了一种用于电动自行车VRLA电池充电的充电装置的充电电路原理图；市电经桥式整流并经100uF的电容滤波，得到约300伏的直流电压后，分为两路，一路经启动电阻82KΩ向150uF的电解电容充电，当其两端电压大于10伏时，芯片IC1(UC3844)的第7脚得电，内部的振荡器工作，其第6脚输出驱动脉冲到VMOS管6N60的栅极G；同时，另一路经变压器T的初级线圈N1送到6N60的漏极D，芯片IC1第6脚的振荡信号控制6N60的导通与关断，这时，变压器T的次级线圈N2、N3均感应到高频电压，线圈N2的电压经整流后给芯片IC1供电；线圈N3的电压经快恢复二极管、400uF电解电容滤波后，输出直流电压给VRLA电池组充电。当输出的直流电压因波动而升高时，芯片IC3的控制端电压也升高，芯片IC3导通电流增大，光电耦合器IC2(4N35)中的发光二极管增亮，光敏三极管集电极控制电压下降，芯片IC1第1脚电位降低，根据芯片IC1的工作特性，其第1脚电位下降使第6脚的调制脉宽变窄，最终使输出电压回落到原来的数值，实现充电电路的闭环恒压控制。从上述的描述中可以看出，在充电电路的恒压闭环控制回路中，光电耦合器中的发光二极管是输出电压值调节反馈部件，该发光二极管的一端(阴极端)作为充电装置的被控制端，与智能控制器的输出控制端B相连。当智能控制器的输出控制端B输出不同电压值的高电位时，充电装置中的发光二极管有不同的发光强度，控制芯片IC1第6脚有不同脉宽的脉冲输出，从而达到根据环境温度控制过充电电压值的目的；当蓄电池充足电时，充电装置转入涓流充电状态，此时智能控制器的输出控制端B输出低电位(在低电位下有不同的电压值)，使光控三极管微导通，不同的低电位值控制芯片IC1的第6脚输出不同的窄脉宽脉冲，达到根据环境温度调节涓流充电电流的目的。
实施例2本实施例以另一种电路结构的VRLA电池充电装置(附图5)为基础，用于进一步说明该智能控制器与具体充电装置的连接，特别是智能控制器的输出控制端B与充电装置的连接(也即充电电路中的输出电压值调节反馈部件的确定)。
图5为另一种电路结构的VRLA电池充电装置的充电电路原理图。市电经交流滤波网络后由整流全桥作一次AC-DC变换，再经450uF的电解电容滤除交流成分，得到一组基本平滑的300伏直流电，其后分成二路一路给开关式辅助电源供电，而得到隔离式的正18伏电源；另一路直接加在半桥电路的功率场效应管(IRFP460)上。CD4820是一块专用的PWM开关电源功率模块，内含振荡、脉宽控制、驱动、功放等电路，它的末级功率管能输出10A以上的电流。为了加大功率输出，又特用两只IRFP460场效应管作并联放大，使本充电电路在最大输出时也不是很热。模块CD4820的5脚是脉宽振荡启控输入端，在5脚连接有由光电耦合器4N35和电阻构成的输出电压值的闭环控制电路。当辅助电源的直流输出电压产生波动而升高时，光电耦合器4N35中的发光二极管两端的电压升高，其发光强度增加，光电耦合器4N35中的光敏三极管集电极控制电压下降，使模块CD4820的5脚电位下降，模块CD4820的输出调制脉宽变窄，从而达到恒压的目的。因此，该充电电路中的光电耦合器4N35的发光二极管为输出电压值调节反馈部件，该发光二极管的一端(阴极端)作为充电装置的被控制端，与智能控制器的输出控制端B相连。当智能控制器的输出控制端B输出不同电压值的高电位时，充电装置中的发光二极管有不同的发光强度，模块CD4820有不同脉宽的脉冲输出，从而达到根据环境温度控制过充电电压值的目的；当蓄电池充足电时，充电装置转入涓流充电状态，此时智能控制器的输出控制端B输出低电位(在低电位下有不同的电压值)，使光控三极管微导通，不同的低电位值控制模块CD4820输出不同的窄脉宽脉冲，达到根据环境温度调节涓流充电电流的目的。
权利要求1.一种阀控式全密封免维护铅酸蓄电池充电装置的智能控制器，包含壳体和内部电路，其特征为内部电路包含一个单片机，单片机的输入端之一与一个温控频率振荡电路相连，该温控频率振荡电路由NE555时基电路芯片和连接于芯片线端间的电容C1、电阻R1和热敏电阻RT构成，单片机的另一个输入端与电阻R2串联后作为蓄电池状态信号采样输入端A，单片机的接地线端作为与蓄电池充电装置的地端相连的公共接地端，单片机的一个输出线端作为控制蓄电池充电装置充电电压输出值的控制端B。
2.如权利要求1所述的阀控式全密封免维护铅酸蓄电池充电装置的智能控制器，其特征为单片机选用AT89C2051。
专利摘要本实用新型为阀控式全密封免维护铅酸蓄电池充电装置的智能控制器，包含壳体和内部电路，内部电路包含一个单片机，单片机的输入端之一与一个温控频率振荡电路相连，单片机的另一个输入端与电阻R2串联后作为蓄电池状态信号采样输入端A，单片机的接地线端作为与蓄电池充电装置的地端相连的公共接地端，单片机的一个输出线端作为控制蓄电池充电装置充电电压输出值的控制端B。该智能控制器可以对各种结构的阀控式全密封免维护铅酸蓄电池充电装置进行智能控制，使充电装置的浮充电电压、电流以及过充电电压值、电流值能够随环境温度自动补偿调节、变化，使充电装置能够严格按照VRLA电池的充电技术要求进行充电，延长VRLA电池的使用寿命。
文档编号H02J7/04GK2669453SQ0326326
公开日2005年1月5日 申请日期2003年9月29日 优先权日2003年9月29日
发明者包燕军, 徐宏善 申请人:包燕军, 徐宏善