专利名称：高性能铅酸免维护蓄电池快速充电器的制作方法
技术领域：
本实用新型高性能铅酸免维护蓄电池快速充电器是一种用于中小型铅酸免维护蓄电池的专用快速充电设备，属于电子技术及应用电化学领域。
目前各类充电器名目繁多，但都是针对性较强，主要用于镍镉电池、锂电池或是普通铅酸蓄电池；而针对目前最新发展或正在开发研制的新型高性能和超高性能的铅酸免维护蓄电池用的快速充电设备尚属空缺。普通铅酸蓄电池与新型铅酸免维护蓄电池在性能和电池结构上有着本质的差别，在充电方式上亦有着较大差别，因而用普通铅酸蓄电池用的充电器不能直接用于铅酸免维护蓄电池，否则将会引起铅酸免维护蓄电池的损坏，严重时会引起蓄电池的爆炸或爆裂。在充电方式上常规的充电器采用1/10C的电流充电，一般需要12--14小时才能将蓄电池充足，用这种充电器充电比较费时，在某些应急场合比较难以适应。
本实用新型的目的是提供一种根据“三阶段”充电原理而设计的电路比较简单、合理，对铅酸免维护蓄电池尤其是高性能铅酸免维护蓄电池能起到快速高效并具有保护作用的快速充电器。这种充电设备在充电时根据“三阶段原理”能自动检测蓄电池的充电状况、极化大小，自动切换进入不同的充电状态，以达到充电在不同的阶段以最大的充电能力和最快的方式进行，当蓄电池充足后及时切换充电方式自动进入保护浮充充电状态。
图一是本实用新型高性能铅酸免维护蓄电池快速充电器工作原理图，它由电流/电压输出控制电路1、电压/电流信号检测电路2、充电状态切换控制电路3和充电状态指示电路4等部分组成。各组成部分以“三阶段”充电原理而工作；在蓄电池初始充电时以恒流大电流方式进行初充电阶段，在此阶段电流选择在蓄电池能够接受的最大电流下进行，并能保证充电达到总容量的85--95％，同时检测电压，当极化和端电压达到预定数值时充电转入恒压补充充电阶段，在此阶段检测充电电流，当充电电流逐渐减小到最大充电电流的1/10时，基本可认为电池已充足进而充电转入浮充电阶段，在此阶段限制充电电压在一个较小的电压上，以防止电流过充电和补偿由于电池自放电所造成的容量损失。
图二是本实用新型高性能铅酸免维护蓄电池快速充电器电路原理图，图二中IC1是三端可调稳压集成电路与大功率三极管N1和中功率三极管N3及电阻R2、R11、R12组成电流/电压输出控制电路；电阻R3、R4和电位器W1组成大电流输出取样控制电路，以控制IC1在恒流充电阶段的电流大小；IC4A是电压比较器与基准电压电路Z1和R9再与电阻R7、R8和电位器W3组成充电电池端电压和极化大小的检测电路，当检测电压达到预定的设定值时(由W3调整)，IC4A输出高电平，控制三极管N4导通，从而使继电器J3、J4动作吸合，使IC1从恒流输出状态转化为恒压输出状态，其输出电压大小由取样电阻R18、R17和电位器P1调整决定；充电进入第二阶段，此时检测电流的变化，由电阻R22进行电流取样，再由运算放大器IC3A和电阻R20、R21、R23组成比例放大以提高灵敏度和精度，再由电压比较器IC4B和基准电压信号(由Z2、R24、P2组成)进行比较，当充电电流下降到1/10Iman时，电压比较器IC4B输出高电平，将三极管N2导通，使继电器J1、J2动作吸合，从而使IC1的恒压输出状态转入另一个恒压输出状态，此时的充电电压大小到由取样电阻R5、R6和电位器W2调整决定，充电进入第三阶段浮充充电阶段，此时电池已充足，充电/充足指示灯L2、L3由继电器J2的一组触点切换成充足指示灯亮。S1和S2是一组启动按钮，按动此按钮以保证充电以第一阶段大电流恒流充电开始以第三阶段浮充充电结束。二极管D3、D4、D7是保护用的。电阻R19和电容C4、电阻R7、W3和电容C3组成延时电路。电阻R10、R13是电压比较器输出端的电压上拉电阻，又是后级三极管的基极输入电阻。
一种高性能铅酸免维护蓄电池快速充电器，由电流/电压输出控制电路、电压/电流信号检测电路、充电状态切换控制电路和充电状态指示电路组成，输出控制电路IC1的1脚通过继电器J1、J3的触点与电阻R3、R4电位器W1组成的取样电阻中的W1的滑动端相连组成恒流输出，IC1的1脚通过继电器J1、J3的触点与电阻R17、R18电位器P1组成的取样电路中的P1的滑动端相连组成恒压输出电路；IC1的1脚通过J1的触点与电阻R5、R6电位器W2组成的取样电路中的W2的滑动端相连组成另一组恒压输出电路。R22的两端分别通过电阻R20、R23与IC3A的负、正输入端相连，IC3A的负输入端与输出端之间联接电阻R21，IC3A的输出端通过电阻R19与电容C4和电压比较器IC4B的负输入端相连，IC4B的正输入端与一组基准电压源的电位器P2的滑动端相连，IC4B的输出端与R10和D6相连，D6的另一端与三极管的基极相连，组成电流下限检测触发电路。电压比较器IC4A的正输入端与电位器W3和电容C3相连，IC4A的负输入端与一组基准电压源Z1和R9相连，IC4A的输出端与电阻R13和二极管D5的正极相连，二极管D5的负极与三极管N4的基极相连，组成电压上限检测触发电路。
本实用新型的特点是对铅酸免维护蓄电池能够进行三阶段充电，具有快速高效，对于不同的电池其充电参数可以进行调整，以达到最佳的适应性和快速性，对于被充电的免维护蓄电池具有保护作用，不会由于遗忘造成电池的过充电而损坏电池或引起电池的爆裂或漏液或过度极化而气胀等现象。由于整个充电过程由三个阶段组成，对于高性能或超高性能的铅酸免维护蓄电池，在第一阶段以大电流充电在较短的时间内可充至85--95％，在充电的后期由于蓄电池的接受能力降低极化增大，而转入第二阶段充电，补充充电，将电池充足，再进入浮充充电以防止电池过充电和补偿由于自放电的损失，可使高性能的铅酸免维护蓄电池的充电大为加快。
权利要求1.一种高性能铅酸免维护蓄电池快速充电器，由电流/电压输出控制电路、电压/电流信号检测电路、充电状态切换控制电路和充电状态指示电路组成，其特征在于输出控制电路IC1的1脚通过继电器J1、J3的触点与电阻R3、R4电位器W1组成的取样电阻中的W1的滑动端相连组成恒流输出，IC1的1脚通过继电器J1、J3的触点与电阻R17、R18电位器P1组成的取样电路中的P1的滑动端相连组成恒压输出电路；IC1的1脚通过J1的触点与电阻R5、R6电位器W2组成的取样电路中的W2的滑动端相连组成另一组恒压输出电路。
2.根据权利要求1所述的高性能铅酸免维护蓄电池快速充电器，其特征在于电阻R22的两端分别通过电阻R20、R23与IC3A的负、正输入端相连，IC3A的负输入端与输出端之间联接电阻R21，IC3A的输出端通过电阻R19与电容C4和电压比较器IC4B的负输入端相连，IC4B的止输入端与一组基准电压源的电位器P2的滑动端相连，IC4B的输出端与R10和D6相连，D6的另一端与三极管的基极相连，组成电流下限检测触发电路。
3.根据权利要求1所述的高性能铅酸免维护蓄电池快速充电器，其特征在于电压比较器IC4A的正输入端与电位器W3和电容C3相连，IC4A的负输入端与一组基准电压源Z1和R9相连，IC4A的输出端与电阻R13和二极管D5的正极相连，二极管D5的负极与三极管N4的基极相连，组成电压上限检测触发电路。
专利摘要本实用新型高性能铅酸免维护蓄电池快速充电器属于电子技术及应用电化学领域。它由电流/电压输出控制电路1、电压/电流信号检测电路2、充电状态切换控制电路3和充电状态指示电路4等部分根据“三阶段”充电原理组成。,可用于免维护铅酸蓄电池、电动自行车、小型电动汽车和普通铅酸蓄电池的快速充电。
文档编号H02J7/10GK2383264SQ98225598
公开日2000年6月14日 申请日期1998年11月11日 优先权日1998年11月11日
发明者刘文涵, 高云芳 申请人:浙江工业大学