专利名称：蓄电池脉冲充电电源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种蓄电池脉冲充电电源装置，尤其是
输出功率较大的蓄电池脉冲充电电源装置，属于化学能和电能之间直接转变 技术领域。
背景技术：
在蓄电池制造和使用时的化成、充电、维护等操作过程
中所用的充电电源，对蓄电池充电的性能优劣直接关系到蓄电池的工作性能、 使用寿命、能源利用效率和环境保护等方面。为达到良好的充电效果，中国
发明专利申请(CN1632981 )和(CN1761097)公开了一种先恒流后脉冲且 脉冲采用变幅、间隙和在间隙中间以去极化脉沖的充电方法，但目前尚无形 成可工业应用的充电装置来实现这一方法所能达到的良好效果，而仅停留在 实验装置的技术水平，如中国实用新型专利ZL200420014283.7岡控式密封铅 酸蓄电池的充电装置中公开的"有由高频开关电源构成的充电电源，在充电 电源与蓄电池之间有一以微处理器控制的电子开关组成的正负脉沖发生电 路"。但是因为高频开关电源装置的造价很高，因此至今工业上所用的大功率 充电电源装置，尤其是输出功率在10kW以上的充电电源装置都仍然是可控 硅整流电源而未能实现脉冲充电。 .
发明内容
针对上述问题，本发明需要解决的技术问题是如何以较
低的造价实现一种先恒流后脉冲且脉冲采用变幅、间隙和间以去极化脉冲的 充电方法，并可准确调节脉冲特性及即时向蓄电池输出所要控制的脉冲的蓄 电池脉冲充电电源装置。
本发明提供的蓄电池脉冲充电电源装置，有提供直流电源的可控硅整流 直流电源装置即AC/DC模块，AC/DC模块的正负输出端是可与蓄电池阳阴两 极连接成充电回路的充电正负端，充电正负端之间连接有放电电阻而构成蓄 电池的放电回路，还有微机，充电回路和放电回路上各有受微机控制的开关 电路，其中放电电阻的阻值以所设定脉冲放电电流值和蓄电池电压计算所得， 在充电回路中还有受微机控制的可调电阻。 ；
本发明提供的蓄电池脉冲充电电源装置，有充电回路和放电回路，充电 回路和放电回路上的开关电路，除可用微机选择哪个回路工作外还可控制开 关的开闭时间，从而形成脉冲；而充电回路中的可调电阻在微机控制下可调节充电回路上与蓄电池串联的阻抗的大小，从而可以对充电电流值进行控制 (脉冲充电时即为脉沖幅度)。基于微机控制的开关电路和可调电阻，本发明 对可控硅整流直流电源所提供的直流电流进行了可控的脉冲转换，从而实现 了工业化的先恒流后脉冲且脉沖采用变幅、间隙和在间隙中间以去极化脉冲 的充电装置，弥补了现有技术在这一技术领域的空白。
本发明提供的蓄电池脉沖充电电源装置，所说的可调电阻有以下结构的
电路单元以一场效应管构成负载，场效应管的栅极连接微机变阻信号输出
联连接后使用。利用场效应管栅极电压的高低可以改变源漏极之间的导通电
阻的特性，用凝:机输出变阻信号(经D/A转换而得的不同高低的电压信号) 来控制接入充电电路的负载阻值从完全导通(阻值近似为零)和截止(阻值 近似无限大)之间变化。
本发明提供的蓄电池脉沖充电电源装置，所说微机变阻信号输出端连接 一运算放大电路的正输入端，所说场效应管的栅极连接运算放大电路的输出 端，运算放大电路的输出端还经一电阻器与其负输入端连接构成负反馈电路， 运算放大电路的负输入端还经一采样电阻与AC/DC模块的输出负极连接。在 微机变阻信号输出端与场效应管的栅极之间加入具有负反馈电路的运算放大 电路，使可调电阻得到稳定、精确和快速的调节，也使本发明对前级AC/DC 模块的动态响应速度要求降低而扩大应用范围。
本发明提供的蓄电池脉冲充电电源装置，所说微机变阻信号输出端上连 接有一电子开关，电子开关的控制端与微机的脉冲控制信号输出端连接，即 充电回路中的充电脉冲是经场效应管的栅极是否加电而使源漏极导通控制充
电回路通断产生的，而不用充电回路中的开关通断产生的，以进一步提高精 确性和反应速度。
本发明提供的蓄电池脉冲充电电源装置，所说微机还有一个AC/DC控制 信号输出端连接AC/DC模块的电压控制电路，通过微机对AC/DC模块正负 输出端之间的电压进行调节，达到输出不同的充电电压给蓄电池，因为蓄电 池的只数不同，其串联后进行充电时所需要的充电电压也不同，本发明的这 一结构使一台充电装置可适应最大充电电压许可范围以内的任何只数蓄电池 的充电需要。
本发明提供的蓄电池脉冲充电电源装置，所说微机存储器内所寄存的充 电程序描述的是按先恒流后脉冲且脉冲采用变幅、间隙和间以去极化脉冲充电方法和所充电蓄电池不同只数经过试验总结出的充电曲线，即本发明用既 定的以试验结果总结出的参数按所说充电方法对对应的蓄电池进行充电。
本发明提供的蓄电池脉冲充电电源装置，以所说的充电回路和放电回路
及其微机控制电路构成一个充电单元，在一个AD/CD模块输出正负端之间并 联连接两个以上充电单元。
本发明提供的蓄电池脉沖充电电源装置，蓄电池阳极和负极之间还有一 条连接有放电电阻的恒流放电电路；恒流放电电路中有受微机控制的可调电 阻与放电电阻串联；所说放电电阻的阻值以所设定恒流放电电流值和蓄电池 电压并考虑可调电阻的调节量确定。恒流放电回路中的可调电阻在微机控制 下可调节放电回路上总的放电电阻值的大小，从而可以对放电电流进行调节。
本发明提供的蓄电池脉沖充电电源装置，所说的充电回路和恒流放电回
路中的可调电阻是同一组，有如下安装关系的切换开关在AC/DC模块输出
正极与蓄电池阳极之间的连接线上有一充电常开触点；在AC/DC模块输出负 极与蓄电池阴极之间的连接线上有另一充电常开触点和一放电常开触点，充
电常开触点在AC/DC模块输出负极一侧；在恒流放电回路上有第三个充电常 开触点和另一放电常开触点，充电常开触点在蓄电池阴极一侧；充电常开触 点所对应的充电继电器线包和放电常开触点所对应的放电继电器线包分别连 接微机充放电切换信号输出端；可调电阻的两端连接在AC/DC模块输出负极 与蓄电池阴极之间的两个常开触点之间和恒流放电回路中两个常开触点之 间。如此，可通过微机控制充电装置对蓄电池进行充电或放电操作。
图1为本发明一实施方法的电路图，图中AC/DC-可控
硅整流直流电源装置，C-充电继电器线包，CDY-充电单元，CON-微机通信口， E-蓄电池组，FZC-充电可调电阻，JC-充电继电器的常开触点，MC-微机， Ql-MOS管，RFl-脉冲放电电阻，U-交流电源，V-微机工作电源，1-微机之 AC/DC模块控制信号输出端，2-微机之脉冲放电回路控制信号输出端，3-微 机之可调电阻控制信号输出端，6-微机之充电继电器线包控制信号输出端；
图2为本发明另 一实施例之电路图，图中AC/DC-可控硅整流直流电源 装置，C-充电继电器线包，CON-微机通信口， E-蓄电池组，F-放电继电器线 包，FZ-充放电可调电阻，JC1、 JC2、 JC3-充电继电器的常开触点，JF2、 JF3-放电继电器的常开触点，Ml、 M2、 Mn-作电子负载的MOS管，MC-微机， Nl、 N2、 Nn-运算放大器，Ql-MOS管，Q2-开关三极管，Rll、 R12、 Rln、 R21、 R22、 R2n、 RS1、 RS2、 RSn-电阻器，RFl-脉沖放电电阻，RF2-恒流放电电阻，U-交流电源，V4效机工作电源，Zl、 Z2、 Zn-电阻，l-微机之AC/DC 模块控制信号输出端，2-微机之脉冲放电回路控制信号输出端，3、 4-微机之 可调电阻控制信号输出端，5-微机之放电继电器线包控制信号输出端，6-微机 之充电继电器线包控制信号输出端。
具体实施方式
如图l所示，有一蓄电池脉冲充电电源装置，是由
充电单元CDY和可控硅整流直流电源装置AC/DC (也称AC/DC模块)构成 的，AC/DC模块有输入电源U，其中充电单元的构成是将蓄电池组E两极 与AC/DC模块充电正负输出端连接构成充电回路，将蓄电池组E两极连接脉 沖放电电阻RF1构成脉冲放电回路。在充电回路上串接一个充电继电器的常 开触点JC和一个充电可调电阻FZC,在脉冲放电回路上串接一个由场效应管 (MOS管)构成的电子开关Ql。有一微机MC，其连接有工作电源V并经 微机通信口 CON与输入信号源连接；另有微机之AC/DC模块控制信号输出 端1与AC/DC模块通信接口连接以控制其输出特性，有微机之脉冲放电回路 控制信号输出端2与电子开关控制端连接以控制脉冲放电与否及脉冲特征， 有微机之可调电阻控制信号输出端3连接充电可调电阻的控制端以调节充电 负载而最终调节充电曲线特性，有微机之充电继电器线包控制信号输出端6 与充电继电器线包C控制端连接以控制充电与否及充电脉沖特性。
2、如图2所示，有一蓄电池脉沖充电电源装置，是由充电单元和可控硅 整流直流电源装置AC/DC (也称AC/DC模块)构成的，AC/DC模块有输入 电源U,其中充电单元的构成是蓄电池组E两极与AC/DC模块充电正负输 出端连接构成充电回^各，蓄电池组E与恒流放电电阻RF2构成恒流放电回路， 又与脉冲放电电阻RF1构成脉冲放电回路，在脉沖放电回路中有一以MOS 管构成的电子开关Ql。在蓄电池组阳极和AC/DC模块正极之间有一充电继 电器的常开触点JC1，两阴极之间有一充电继电器的常开触点JC3和一放电继 电器的常开触点JF3且充电常开触点在AC/DC模块一侧。在蓄电池组和恒流 放电电阻之间，蓄电池组的阴极上有一充电继电器的常开触点JC2和一放电 继电器的常开触点JF2且充电常开触点在蓄电池组一侧。在蓄电池组阴极所 引出的分别指向AC/DC模块和恒流充电电阻的两条线路中，在各自的充电常 开触点和放电常开触点之间接入可调电阻FZ。所说可调电阻的构成是由l
个或n个单元构成，每个单元有一个场效应管(N型MOS管)Ml、 M2........
Mn， MOS管的源极经一采样电阻RSl、 RS2........ RSn后接入蓄电池组与
AC/DC模块之间的充电常开触点和放电常开触点之间，MOS管的漏极接入蓄电池组与恒流放电电阻之间的充电常开触点和》文电常开触点之间。另有 一运
算放大器N1、 N2........ Nn，其输出端与MOS管的栅极连接，其输出端与
负输入端之间经一电阻Z1、 Z2、 ....... Zn相连接而为运放的负反馈电路，其
负输入端还经一电阻Rll、 R12........ Rln后连4妄在采样电阻与MOS管的
源极之间，其正输入端经一电阻R21、 R22........R2n后为控制信号输入端。
又有一微机MC，其连接有工作电源V并经樣i机通信口 CON与输入信号源连 接；另有微机之AC/DC模块控制信号输出端1与AC/DC模块通信接口连接 以控制充电电压值，有微机之脉冲放电回路控制信号输出端2 (放电脉冲控制 端)与MOS管Ql的栅极连接以控制脉冲放电与否及脉沖特征，有微机之可 调电阻控制信号输出端3 (电流控制端)连接在可调电阻的控制信号输入端以 调节充放电负载而最终调节充电与否、充电电流值和恒流放电电流值，有微 机之可调电阻控制信号输出端4 (充电脉冲控制端)连接在一 NPN型开关三 极管Q2的基极上，开关三极管的集电极连接可调电阻的控制信号输入端，开 关三极管的发射极接地，用以控制充电脉冲占空比。有微机之放电继电器线 包控制信号输出端5经放电继电器线包F后接地以控制放电常开触点的状态， 有微机之充电继电器线包控制信号输出端6经充电继电器线包C后接地以控 制充电常开触点的状态。微机的存储器中寄存有按先恒流后脉冲且脉冲釆用 变幅、间隙和间以去极化脉沖充电方法和所充电蓄电池不同只数经过试验总 结出的充电曲线确定的时序标准充电电流值(及预定的恒流放电电流值)，和 按该曲线编写的充电流程控制程序。
作充电工作时，微机根据所充电的蓄电池组的蓄电池只数调节AC/DC模 块的输出电压，并向充电继电器线包发送导通信号使充电继电器吸合而使各 充电常开触点闭合，常闭触点打开，切入充电模式而使放电回路断路。微机 电流控制端输出信号并送达MOS管栅极，使MOS管导通并调节到所需要阻 值以控制充电电流值，微机充电脉冲控制端向开关三极管基极输出 一个高电 平而使其导通，则可调电阻的控制信号输入端为低电平，即MOS管截止，所 以该充电脉冲信号可调节充电脉冲的宽度和间隙长度，恒流充电时不发送信 号，脉冲充电时信号时长便为充电电路断路时长(充电脉冲波形中显示为零 或负的时长)，；故电脉沖控制端在充电脉冲控制端发送信号(充电电路断路) 期间输出信号，使脉沖放电电路导通而放电在两个充电脉冲之间产生一个放 电脉冲，而该放电脉冲两侧与充电脉冲之间都有一个无充放电脉冲的间隙。
作恒流放电工作时，向放电继电器线包发送导通信号使放电继电器吸合
8而使各放电常开触点闭合，常闭触点打开，切入放电模式而使充电回路断路， 与此同时，不向充电继电器线包发送导通信号。恒流放电操作用来检验蓄电 池化成后电池的容量。
在蓄电池组上还串有一电流传感器，用以对蓄电池的充电电流或放电电 流进行采样，并与存在器中的该时间电流值进行比较而调整输给运算放大器
的信号改变MOS管的导通电阻进而调节充电电流或放电电流达到标准值。
可调电阻单元数的确定，是根据所要操作的蓄电池组的充放电电流、恒 充放电电阻阻值、可调电阻两端的压差和散热环境下的可调电阻可承受功率 确定的。
如按现有散热环境下一件MOS管的可承受功率为50—60W,对100Ahr 的18只铅酸蓄电池进行操作。单用作充电的，充电电流为35A, MOS管压差 为2V ,则功率为70w (理论值)需要2个单元。需要同时用作放电的，放 电电流10A,蓄电池电势18只x 12.5v/只为225V。恒流放电电阻为18Q即分 担180V，则可调电阻需要分担45V。所承受功率为450W，则需要8—9个单 元。
以MOS管为可调电阻的接入办法和控制办法，才艮据现有技术还可设计其 他电路形式，本发明所使用的并不限定于本例的电路结构。
3、在一台AC/DC模块的正负输出端上并联拉入5套如上例所描述的充 电单元。以可以按需要选择1至5套充电单元同时工作，以适应不同蓄电池 组的充电要求，节约能源和扩大现有AC/DC模块充电装置的工作范围。在工 作时，AC/DC模块的输出电压以各套充电单元中所需要充电电压的最高电压 输出，对于需要较低充电电压的充电单元，其多余的电压则通过调节可调电 阻的阻值进行分压。
权利要求
1、 一种蓄电池脉冲充电电源装置，有提供直流电源的可控硅整流直流电源装置即AC/DC模块，AC/DC模块的正负输出端是可与蓄电池阳阴两极连 接成充电回路的充电正负端，其特征是充电正负端之间连接有放电电阻而构 成蓄电池的放电回路，还有微机，充电回路和放电回路上各有受微机控制的 开关电路，其中放电电阻的阻值以所设定脉冲放电电流值和蓄电池电压计算 所得，在充电回路中还有受微机控制的可调电阻。
2、 如权利要求1所述的蓄电池脉冲充电电源装置，其特征是所说的可调 电阻有以下结构的电路单元以一场效应管构成负载，场效应管的栅极连接 微机变阻信号输出端；上述单元单个使用或以两个以上在负载两端和在微机 变阻信号输出端并联连接后使用。
3、 如权利要求2所述的蓄电池脉冲充电电源装置，其特征是所说微机变 阻信号输出端连接一运算放大电路的正输入端，所说场效应管的栅极连接运 算放大电路的输出端，运算放大电路的输出端还经一电阻器与其负输入端连 接构成负反馈电路，运算放大电路的负输入端还经一采样电阻与AC/DC模块 的输出负极连接。
4、 如权利要求1或2或3所述的蓄电池脉冲充电电源装置，其特征是所 说微机变阻信号输出端上连接有一电子开关，电子开关的控制端与微机的脉 冲控制信号输出端连接。
5、 如权利要求1或2或3所述的蓄电池脉冲充电电源装置，其特征是所 说微机还有一个AC/DC控制信号输出端连接AC/DC模块的电压控制电路。
6、 如权利要求1或2或3所述的蓄电池脉冲充电电源装置，其特征是所 说微机存储器内所寄存的充电程序描述的是按先恒流后脉冲且脉沖采用变 幅、间隙和间以去极化脉沖充电方法和所充电蓄电池不同只数经过试验总结 出的充电曲线。
7、 如权利要求5所述的蓄电池脉冲充电电源装置，其特征是所说纟敬机存 储器内所寄存的充电程序描述的是按先恒流后脉冲且脉冲采用变幅、间隙和 间以去极化脉沖充电方法和所充电蓄电池不同只数经过试验总结出的充电曲线。
8、 如权利要求1所述的蓄电池脉冲充电电源装置，其特征是以所说的充 电回路和放电回路及其微机控制电路构成一个充电单元，在一个AD/CD模块 输出正负端之间并联连接两个以上充电单元。
9、 如权利要求1所述的蓄电池脉沖充电电源装置，其特征是蓄电池阳极和负极之间还有一条连接有放电电阻的恒流放电电路；恒流放电电路中有受 微机控制的可调电阻与放电电阻串联；所说放电电阻的阻值以所设定恒流放 电电流值和蓄电池电压并考虑可调电阻的调节量确定。
10、 如权利要求1或2或9所述的蓄电池脉冲充电电源装置，其特征是 所说的充电回路和恒流放电回路中的可调电阻是同一组，有如下安装关系的 切换开关在AC/DC模块输出正极与蓄电池阳极之间的连接线上有一充电常 开触点；在AC/DC模块输出负极与蓄电池阴极之间的连接线上有另 一充电常 开触点和一放电常开触点，充电常开触点在AC/DC模块输出负极一侧；在恒 流放电回路上有第三个充电常开触点和另一放电常开触点，充电常开触点在 蓄电池阴极一侧；充电常开触点所对应的充电继电器线包和;^文电常开触点所 对应的放电继电器线包分别连接微机充放电切换信号输出端；可调电阻的两 端连接在AC/DC模块输出负极与蓄电池阴极之间的两个常开触点之间和恒流 放电回路中两个常开触点之间。
全文摘要
本发明提供的蓄电池脉冲充电电源装置，其中AC/DC模块[AC/DC]的正负输出端是可与蓄电池[E]阳阴两极连接成充电回路的充电正负端，充电正负端之间连接有放电电阻而构成蓄电池的放电回路，还有微机[MC]，充电回路和放电回路上各有受微机控制的开关电路[JC、C、Q1]，其中放电电阻[RF1]的阻值以所设定脉冲放电电流值和蓄电池电压计算所得，在充电回路中还有受微机控制的可调电阻[FZC]。基于微机控制的开关电路和可调电阻，本发明对AC/DC模块所提供的直流电流进行了可控的脉冲转换，从而实现了工业化的先恒流后脉冲且脉冲采用变幅、间隙和在间隙中间以去极化脉冲的充电装置，弥补了这一技术领域的空白。
文档编号H02J7/10GK101312297SQ20081006202
公开日2008年11月26日 申请日期2008年5月16日 优先权日2008年5月16日
发明者氦 林, 军 罗 申请人:浙江华源电气有限公司