一种蓄电池充电器及其充电方法
【专利摘要】本发明提供一种蓄电池充电器及其充电方法，属于充电领域，其充电器包括温度检测电路、防反接电路、蓄电池电压显示电路、蓄电池电压检测电路、蓄电池充电电路、开关电源恒流源、单片机控制电路和报警指示电路；防反接电路检测充电器与蓄电池的极性是否接反；温度检测电路检测蓄电池的温度；蓄电池电压检测电路采集蓄电池的电压，并把采集电压传给单片机控制电路；单片机控制电路把温度检测电路检测的温度与原设定温度阈值T0对比，同时，单片机控制电路把蓄电池电压检测电路采集回来的电压与系统预设电压值U11，U1，U111，U22，U2,U222，U33，U3，U333进行比较；根据比较结果控制蓄电池充电电路给蓄电池充电。
【专利说明】
一种蓄电池充电器及其充电方法
技术领域
[0001]本发明涉及充电领域，具体的来说是涉及一种蓄电池充电器及其充电方法。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的发展，蓄电池在我们生活中越来越重要。蓄电池是一种可以多次进行充放电的储能设备，因此，蓄电池的充电会直接影响到蓄电池的使用寿命和使用效率。
[0003]现在蓄电池有很多种的充电方法，主要有常规充电法、恒流充电法、阶段充电法、恒压充电法、脉冲式充电法、变电流间歇充电法、变电压间歇充电法环和变电压变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法等。常规充电制度是依据1940年前国际公认的经验法则设计的，其中最著名的就是“安培小时规则”:充电电流安培数，不应超过蓄电池待充电的安时数。实际上，常规充电的速度被蓄电池在充电过程中的温升和气体的产生所限制，这个现象对蓄电池充电所必须的最短时间具有重要意义。
[0004]这些充电方法在充电时都没有很好做出电极接反判断，当充电器与蓄电池连接的时候，须先连接蓄电池后再启动充电器，如果先启动充电器再接蓄电池会产生火花，而且要仔细检查蓄电池的极性是否接反，如果接反充电，直接损坏充电器。很多时候会产生充不满或者过充现象。这样的充电器的安全性和可靠性很低。
[0005]因此，需要在不同阶段给蓄电池不同的充电方法，可以进一步提高蓄电池的使用寿命，但是现有的蓄电池充电方法中都存在着临界电压产生漂移的问题。
【发明内容】
[0006]本发明需要解决的是现有蓄电池充电器在临界电压充电时出现左右徘徊的问题，提供一种蓄电池充电器及其充电方法。
[0007 ]本发明通过以下技术方案解决上述问题:
[0008]—种蓄电池充电方法，包括如下步骤:
[0009]步骤1:连接充电，判断充电器与蓄电池的极性是否接反；
[0010]步骤2:当充电器与蓄电池的极性接反时，报警指示灯报警，返回步骤I;当充电器与蓄电池的极性没有接反时，进入下一步；
[0011]步骤3:检测蓄电池和充电装置温度，并把检测的温度与系统设定的温度阈值TO对比，其中TO为蓄电池和充电装置性能不受影响能承受的最高温度值；
[0012]步骤4:当检测的温度大于系统设定的温度阈值TO时，报警指示灯报警，返回步骤3;当检测的温度小于或等于系统设定的温度阈值TO时，进入下一步；
[0013]步骤5:对蓄电池进行电压采样，把采集的电压UO与系统预设电压值UlI，Ul，Ul 11，U22，U2，U222，U33，U3，U333进行比较，其中 Ul 1〈U1〈U111<U22<U2<U222<U33<U3<U333，U0 为采集电压，1]11，1]1，1]111，1]22，1]2，1]222，1]33，1]3，1]333为系统预设定的界限电压;
[0014]步骤6:当UOOJl I，使用恒流充电法对蓄电池进行充电，当Ul 1〈U0〈U111时，保持原有的充电法进行充电，当U11 <U0〈U2 2时，采用频率为P的脉冲充电法对蓄电池进行充电，当U22〈U0〈U222时，保持原有的充电法进行充电，当U222〈U0〈U33时，采用频率为P/2的脉冲充电法对蓄电池进行充电，当U22〈U0〈U222时，保持原有的充电法进行充电或原有的报警状态，当U333〈U0，报警指示灯报警，充电停止。
[0015]上述步骤6中，当U11〈U0〈U111时，且UO为充电初次采集电压时，采用恒流充电法对蓄电池进行充电；当U22〈U0〈U222时，且UO为充电初次采集电压时，采用频率为P的脉冲充电法对蓄电池进行充电；当U22〈U0〈U222时，且UO为充电初次采集电压时，报警指示灯报警，充电停止。
[0016]基于上述充电方法的一种蓄电池充电器，包括温度检测电路、防反接电路、蓄电池电压显示电路、蓄电池电压检测电路、蓄电池充电电路、开关电源恒流源、单片机控制电路和报警指示电路;其中，
[0017]开关电源恒流源给各个电路供电；
[0018]防反接电路检测充电器与蓄电池的极性是否接反；
[0019]温度检测电路检测蓄电池的温度，并把检测温度传给单片机控制电路；
[0020]蓄电池电压检测电路采集蓄电池的电压，并把采集电压传给单片机控制电路；
[0021]单片机控制电路把温度检测电路检测的温度与原设定温度阈值TO对比，同时，单片机控制电路把蓄电池电压检测电路采集回来的电压与系统预设电压值Ull，U1，U111，U22，U2，U222，U33，U3，U333进行比较;根据比较结果控制蓄电池充电电路给蓄电池充电。
[0022]上述充电器中，优选的是蓄电池充电电路包括电阻R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、三极管Q2、Q4、场效应管Q3、电容Cll和稳压二极管DZl;三极管Q2的基极分别与电阻R13和R14的一端连接，三极管Q2的发射极与电阻Rl 2的一端连接，三极管Q2的集电极经电阻Rl 5分别与电阻R16和电容Cll一端、稳压二极管DZl的负极和场效应管Q3栅极连接；电阻R12和R13的另一端接开关电源正极；电阻R16、电容Cll和稳压二极管DZl并联连接，稳压二极管DZl正极接地;场效应管Q3漏极接蓄电池负极，场效应管Q3源极接开关电源负极;三极管Q4的集电极与电阻R14的另一端连接，三极管Q4的基极与电阻R17和电阻R18的一端连接，三极管Q4的发射极与电阻R18另一端连接且接开关电源负极；电阻R17另一端与单片机控制电路PffM发生端口连接。
[0023]上述充电器中，优选的是防反接电路包括二极管D1、D3和保险管Fl，二极管D3的正极与开关电源输入端的负极连接，且接地;二极管D3的负极与二极管Dl的正极和开关电源输入端的正极连接;二极管Dl的负极与保险管Fl的一端连接，保险管Fl的另一端与蓄电池的正极连接。
[0024]上述充电器中，优选的是蓄电池电压检测电路中AD采样与蓄电池间接有线性光耦隔离器U2，实现光耦隔离保护
[0025]本发明的优点与效果是:
[0026]1、本发明通过采集蓄电池的状态，根据采集的状态给蓄电池不同的充电方式，可以大大提高了蓄电池充电效率，也对蓄电池和充电器具有保护的作用；
[0027]2、本发明通过在不同充电方式间的临界电压上设置了缓冲电压区间，防止了在充电过程中充电电压在临界电压往返徘徊，影响充电；
[0028]3、本发明设置有温度检测电路，可以实时检测蓄电池和充电器的温度，防止温度高对蓄电池和充电器造成损坏。
【附图说明】
[0029]图1为本发明的充电器结构框图；
[0030]图2为本发明的蓄电池充电电路原理图；
[0031 ]图3为本发明的防反接电路原理图；
[0032]图4为本发明的开关电源恒流源电路原理图。
【具体实施方式】
[0033]以下结合实施例对本发明作进一步说明。
[0034]—种蓄电池充电方法，包括如下步骤:
[0035]步骤1:把充电器充电接口与蓄电池充电接口连接，防反接电路判断充电器与蓄电池的极性是否接反，防止充电器与蓄电池接反对蓄电池造成损坏。
[0036]步骤2:当充电器与蓄电池的极性接反时，报警指示灯报警，停止充电，通知用户及时处理，然后返回步骤I。当充电器与蓄电池的极性没有接反时，进入下一步。
[0037]步骤3:检测蓄电池和充电装置温度，并把检测的温度与系统设定的温度阈值TO对比，当蓄电池和充电装置的温度过高时，对蓄电池的充电都会造成不良的影响，所以要实时检测蓄电池和充电装置的温度，其中TO为蓄电池和充电装置性能不受影响能承受的最高温度值。
[0038]步骤4:当检测的温度大于系统设定的温度阈值TO时，报警指示灯报警，暂停充电，返回步骤3;直到当检测的温度小于或等于系统设定的温度阈值TO时，启动充电，进入下一步。
[0039]步骤5:对蓄电池进行电压采样，把采集的电压UO与系统预设电压值UlI，Ul，Ul 11，U22，U2，U222，U33，U3，U333进行比较，其中 Ul 1〈U1〈U111<U22<U2<U222<U33<U3<U333，U0 为采集电压，1]11，1]1，1]111，1]22，1]2，1]222，1]33，1]3，1]333为系统预设定的界限电压。其中，电压区间(U11，U111)作为电压Ul的缓冲区间，电压区间(U22，U222)作为电压U2的缓冲区间，电压区间(U33，U333)作为电压U3的缓冲区间，U1，U2，U3是蓄电池充电方式跳变的临界电压值，根据不同型号的蓄电池设定的Ul，U2，U3会有所不同。其中，Ul—般作为电压区间(Ull，Ul 11)的中间值，U2作为电压区间(U22，U222)的中间值，U3作为电压区间(U33，U333)的中间值。Ul，U2，U3的电压值在本发明中没有作具体的限定，因为
【申请人】经过大量实验测量发现不同信号的蓄电池对应的U1，U2，U3的电压值也不同。U3为充电最大电压值，不得超过，因为充电时会在负极板表面生成氢气，当充电电压较低时，生成的氢气较少，在密封的电池内会与正极板生成的氧气产生化学反应，变成水再回到电解液里面去，这是正常的。但当充电电压达到2.45V时氢气就会剧烈生成，已经大量生成的氧气与现在大量生成的氢气一道，会使电池内部压力异常升高，安全阀门已关不住了，此时，就会有大量气体逃逸，造成严重失水。
[0040]步骤6:当UOOJlI，使用恒流充电法对蓄电池进行充电，蓄电池充电按照0.1C的电流大小进行，C指电池的额定容量。这样的好处在于电池的承受范围，在保证电池的充电速度的前提下，延长电池的充电寿命。当U11〈U0〈U111时，保持原有的充电法进行充电。当Ull〈U0〈U22时，采用频率为P的脉冲充电法对蓄电池进行充电，P—般为4-6HZ，一般是在铅蓄电池上，
【申请人】经过大量的实验数据测量而得，但根据不同型号的蓄电池，选着的频率可能不同。当U22〈U0〈U222时，保持原有的充电法进行充电。当U222〈U0〈U33时，采用频率为P/2的脉冲充电法对蓄电池进行充电，由于蓄电池内的电能增多，蓄电池所能承受的充电速度也会变慢。通过脉冲PWM输出波形变化来进一步改变从电频率，实现从频率P变为P/2。当U22〈U0〈U222时，保持原有的充电法进行充电或原有的报警状态。当U333〈U0，报警指示灯报警，充电停止。
[0041 ]当U11〈U0〈U111时，且UO为充电初次采集电压时，采用恒流充电法对蓄电池进行充电。当U22〈U0〈U222时，且UO为充电初次采集电压时，采用频率为P的脉冲充电法对蓄电池进行充电。当U22〈U0〈U222时，且UO为充电初次采集电压时，报警指示灯报警，充电停止。
[0042]电压区间(1]11，1]111)、(1]22，1]222)和(1]33，1]333)形成一个临界电压的缓冲区间，使得不会出现左右偏移徘徊的情况，提高充电效率，对蓄电池和充电器都具有保护的作用。
[0043]例如当第一次采集的电压UOOJ11时，使用恒流充电法对蓄电池进行充电，当第二次采集的电压U11〈U0〈U111时，还是使用恒流充电法对蓄电池进行充电；反之，第一次采集的电压U11〈U0〈U22时，采用频率为P的脉冲充电法对蓄电池进行充电，当第二次采集的电压U11〈U0〈U111时，还是采用频率为P的脉冲充电法对蓄电池进行充电。
[0044]基于上述充电方法的一种蓄电池充电器，如图1所示，包括温度检测电路、防反接电路、蓄电池电压显示电路、蓄电池电压检测电路、蓄电池充电电路、开关电源恒流源、单片机控制电路和报警指示电路;其中，开关电源恒流源给各个电路供电；防反接电路检测充电器与蓄电池的极性是否接反;温度检测电路检测蓄电池的温度，并把检测温度传给单片机控制电路;蓄电池电压检测电路采集蓄电池的电压，并把采集电压传给单片机控制电路;单片机控制电路把温度检测电路检测的温度与原设定温度阈值TO对比，同时，单片机控制电路把蓄电池电压检测电路采集回来的电压与系统预设电压值1]11，1]1，1]111，1]22，1]2，1]222，U33，U3，U333进行比较;根据比较结果控制蓄电池充电电路给蓄电池充电。
[0045]蓄电池充电电路，如图2所示，包括电阻1?12、1?13、1?14、1?15、1?16、1?17、1?18、三极管Q2、Q4、场效应管Q3、电容Cll和稳压二极管DZ1。三极管Q2的基极分别与电阻R13和R14的一端连接，三极管Q2的发射极与电阻Rl 2的一端连接，三极管Q2的集电极经电阻Rl 5分别与电阻R16和电容Cl I一端、稳压二极管DZl的负极和场效应管Q3栅极连接，三极管Q2为PNP三级管。电阻R12和R13的另一端接开关电源正极。电阻R16、电容Cll和稳压二极管DZl并联连接，稳压二极管DZl正极接地，稳压二极管DZl主要对场效应管Q3进行保护。场效应管Q3漏极接蓄电池负极，场效应管Q3源极接开关电源负极。三极管Q4的集电极与电阻R14的另一端连接，三极管Q4的基极与电阻R17和电阻R18的一端连接，三极管Q4的发射极与电阻R18另一端连接且接开关电源负极，三极管Q4为NPN型三极管。电阻R17另一端与单片机控制电路PffM发生端口连接。当信号输入口为高电平时，三极管Q4导通，Q2导通，场效应管Q3导通，那么开关电源相当于直接给铅酸电池接上，即为充电状态；当信号输入口为低电平时，三极管Q4不通，Q2不通，场效应管Q3不通，那么开关电源相当于直接给铅酸电池断开，即为停止充电状态。通过输入不同信号的控制，实现给其进行不同状态下的控制。
[0046]防反接电路，如图3所示，包括二极管D1、D3和保险管Fl，二极管D3的正极与开关电源输入端的负极连接，且接地;二极管D3的负极与二极管Dl的正极和开关电源输入端的正极连接;二极管Dl的负极与保险管Fl的一端连接，保险管Fl的另一端与蓄电池的正极连接。防反接保护电路是利用二极管的单向导电性来实现防反接保护，其中二极管Dl就是防止铅酸电池接反，以防造成整个控制电路的烧毁。
[0047]蓄电池电压检测电路，如图4所示，主要包括线性光耦隔离器U2、电容C6、电阻10和电阻11，电容C6和电阻10并联连接实现AD采样，为了能能对整个电路进行很好的保护，在采样与蓄电池间接有线性光耦隔离器U2，线性光耦隔离器U2主要起到隔离大电流影响微电流的作用，在光纤领域运用比较多，但在本发明中，经过
【申请人】的多次试验总结出在此运用线性光耦隔离器U2起到很好的保护效果。这个电路的好处在于有效的隔离了蓄电池的地和控制电路的地，并让单片机精准通过线性光电耦合器的线性曲线特性读取铅酸电池的电压。有效的保护了单片机不被蓄电池不稳定的电源烧毁。
[0048]蓄电池电压显示电路用于显示采样得到的蓄电池电压和采集蓄电池、充电器的温度等。一般采用数码管或LCD屏幕等，主要为了让用户可以直观的知道充电情况。
[0049]温度检测电路中包括了若干个的数字温度传感器，对某处的温度采集使用多点采集求平均值的方法对蓄电池和充电器进行温度采集。
[0050]以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请的范围内。
【主权项】
1.一种蓄电池充电方法，其特征是，包括如下步骤: 步骤1:连接充电，判断充电器与蓄电池的极性是否接反； 步骤2:当充电器与蓄电池的极性接反时，报警指示灯报警，返回步骤I;当充电器与蓄电池的极性没有接反时，进入下一步； 步骤3:检测蓄电池和充电装置温度，并把检测的温度与系统设定的温度阈值TO对比，其中TO为蓄电池和充电装置性能不受影响能承受的最高温度值； 步骤4:当检测的温度大于系统设定的温度阈值TO时，报警指示灯报警，返回步骤3;当检测的温度小于或等于系统设定的温度阈值TO时，进入下一步； 步骤5:对蓄电池进行电压采样，把采集的电压1]0与系统预设电压值1]11，1]1，1]111，1]22，U2，U222，U33，U3，U333 进行比较，其中Ul 1〈U1〈U111<U22<U2<U222<U33<U3<U333，U0 为采集电压，1]11，1]1，讥11，1]22，1]2，1]222，1]33，1]3，1]333为系统预设定的界限电压; 步骤6:当UOOJl I，使用恒流充电法对蓄电池进行充电，当Ul 1〈U0〈U111时，保持原有的充电法进行充电，当U11〈U0〈U22时，采用频率为P的脉冲充电法对蓄电池进行充电，当U22〈UOOJ222时，保持原有的充电法进行充电，当U222〈U0〈U33时，采用频率为P/2的脉冲充电法对蓄电池进行充电，当U22〈U0〈U222时，保持原有的充电法进行充电或原有的报警状态，当U333〈U0，报警指示灯报警，充电停止。2.根据权利要求1所述的一种蓄电池充电方法，其特征在于:步骤6中，当U11〈U0〈U111时，且UO为充电初次采集电压时，采用恒流充电法对蓄电池进行充电；当U22〈U0〈U222时，且UO为充电初次采集电压时，采用频率为P的脉冲充电法对蓄电池进行充电；当U22〈U0〈U222时，且UO为充电初次采集电压时，报警指示灯报警，充电停止。3.基于权利要求1所述充电方法的一种蓄电池充电器，其特征在于:包括温度检测电路、防反接电路、蓄电池电压显示电路、蓄电池电压检测电路、蓄电池充电电路、开关电源恒流源、单片机控制电路和报警指示电路;其中， 开关电源恒流源给各个电路供电； 防反接电路检测充电器与蓄电池的极性是否接反； 温度检测电路检测蓄电池的温度，并把检测温度传给单片机控制电路； 蓄电池电压显示电路用于显示蓄电池电压； 蓄电池充电电路用于控制蓄电池充电状态的改变； 蓄电池电压检测电路采集蓄电池的电压，并把采集电压传给单片机控制电路； 警指示电路用于发出报警声提醒用户； 单片机控制电路把温度检测电路检测的温度与原设定温度阈值TO对比，同时，单片机控制电路把蓄电池电压检测电路采集回来的电压与系统预设电压值1]11，1]1，1]111，1]22，1]2，U222，U33，U3，U333进行比较;根据比较结果控制蓄电池充电电路给蓄电池充电。4.根据权利要求3所述的一种蓄电池充电器，其特征在于:所述蓄电池充电电路包括电阻尺12、1?13、1?14、1?15、1?16、1?17、1?18、三极管02、04、场效应管03、电容(:11和稳压二极管021;三极管Q2的基极分别与电阻R13和R14的一端连接，三极管Q2的发射极与电阻R12的一端连接，三极管Q2的集电极经电阻R15分别与电阻R16和电容Cll 一端、稳压二极管DZl的负极和场效应管Q3栅极连接；电阻R12和R13的另一端接开关电源正极；电阻R16、电容Cll和稳压二极管DZl并联连接，稳压二极管DZl正极接地;场效应管Q3漏极接蓄电池负极，场效应管Q3源极接开关电源负极;三极管Q4的集电极与电阻R14的另一端连接，三极管Q4的基极与电阻Rl7和电阻Rl8的一端连接，三极管Q4的发射极与电阻Rl8另一端连接且接开关电源负极；电阻Rl 7另一端与单片机控制电路PffM发生端口连接。5.根据权利要求3所述的一种蓄电池充电器及其充电方法，其特征在于:所述防反接电路包括二极管D1、D3和保险管Fl，二极管D3的正极与开关电源输入端的负极连接，且接地；二极管D3的负极与二极管Dl的正极和开关电源输入端的正极连接;二极管Dl的负极与保险管Fl的一端连接，保险管Fl的另一端与蓄电池的正极连接。6.根据权利要求1所述的一种蓄电池充电器，其特征在于:所述蓄电池电压检测电路中AD采样与蓄电池间接有线性光耦隔离器U2，实现光耦隔离保护。
【文档编号】H02J7/00GK105932747SQ201610471736
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】方耀增, 李铮, 黄静
【申请人】方耀增, 李铮, 黄静