专利名称：自动识别电压的多功能充电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种充电装置，尤其是一种能够自动识别蓄电池的电压大小和电压极性，能实现短路零电流保护、智能快速充电、充满后自动断电、并附带修复和激活功能的多功能智能充电装置
背景技术：
蓄电池已成了一种常用能源，但每个蓄电池都要配备相应的充电器，也就是说一个充电器只能对所匹配的蓄电池充电，限制了充电器的适用范围。目前市场上所使用的智能充电器的种类很多，有的包括了功率变换、充电控制、保护电路，可以针对各种蓄电池充电，但无法通过检测蓄电池容量实时控制充电电流，以便以最高的效率完成充电，更不能将充电过程实时显示。虽然有的解决了用供电谷底充电以达节约用电的问题，或者用插卡法解决智能结算的问题，或者用单片机控制解决快速充电和过充保护的问题，但通过检索，目前用于蓄电池充电的大部分充电设备，其正、负极和电压适用范围不能自动识别，因此，如果接反正、负极，将会造成充电设备的损坏；其电压的适应性转换需要人为的转换，转换不当同样会造成充电设备或蓄电池的损坏；所使用的短路保护大都使用熔丝保护，更换熔丝费时费力；蓄电池充满后需人为关断充电设备；无修复和激活蓄电池的功能。
发明内容本实用新型的目的在于提供能对蓄电池的电压极性和电压大小自动识别，并自动进行适应性转换，能实现短路零电流保护、智能快速充电、充满后自动断电、并附带修复和激活功能的多功能智能充电装置。为达到以上目的，本实用新型所采用的技术方案是自动识别电压的多功能充电装置包括外壳(I)、显示窗口(7)、按键、开关(10)、电路板(8)、电源线(6)和充电端子(9)，其特征在于在外壳体的前板面的上部设有显示窗口(7)，可显示电池电压、充电电流、当前电量、充电时间、电池修复信息；在外壳体的前板面的右部设有充放电转换按键SWl (2)、修复按键SW2(3)、电流增大按键SW3(4)、电流减小按键SW4(5)和电源开关(10);所述电路板(8)上设有自动识别电压的多功能充电装置的控制电路，该电路由开关电源提供直流电压VO和直流电压VI，单片机MCU的管脚P3. O P3. 7分别接数模转换器DA的管脚DIO DI7，单片机MCU的管脚Pl. 2 Pl. 5分别接按键SWl SW4，放大器LM358的正输入端i+接DA的输出端0，负输入端1-接电位器R3的调节端，电位器R3其它两端一端接电感H、电解电容Cl的正极、稳压二极管D2的阴极、场效应管的漏极、电阻R7，另一端与R4串联接地；电解电容Cl的负极接地；三极管VTl的基极通过电阻R2接放大器LM358的输出端，发射极接地，集电极接稳压二极管Dl的阳极；稳压二极管Dl的阴极接场效应管MOSl的栅极和电阻R1，场效应管MOSl的源极同时接电阻Rl的另一端和直流电压Vl ;二极管D3的阴极接电感H和场效应管MOSl的源极，二极管D3的阳极接地；稳压二极管D2和电阻R7并联，稳压二极管D2的阴极和场效应管M0S2的漏极、电感H、电容Cl的正极相连，稳压二极管D2的阳极与场效应管M0S2的栅极接在一起；电阻R8的一端与三极管VT2的集电极相接，另一 端与场效应管M0S2的栅极、稳压二极管D2的阳极相接；三极管VT2的发射极接地，三极管 VT2的基极接于光耦合器Ul的3脚；光耦合器Ul的4脚通过电阻R6接直流电压V0，光耦 合器Ul的I脚通过电阻R5接直流电压V0，光耦合器Ul的2脚接单片机MCU的管脚PO. O ； 电阻R9 —端接场效应管M0S2的源极，另一端接电阻RlO和单片机MCU的管脚ADC0，电阻 RlO的另一端接地；二极管D4与继电器线圈Jl并联，二极管D4阴极接直流电压V0，阳极接 三极管VT3的集电极；继电器Jl的触头A、继电器J2的触头A和继电器J3的触头A连接 在一起，继电器Jl的触头B、继电器J2的触头B和继电器J3的触头B连接在一起，继电器 Jl的触头BI接继电器J2的触头A2，继电器Jl的触头Al和继电器J2的触头B2接场效应 管MOS2的源极；继电器J3的触头A3和触头B3与耗电元件L相连；光耦合器U2、光耦合器 U3和光耦合器U6的外围电路接法与光耦合器Ul完全相同；三极管VT5的集电极接单片机 MCU的管脚P2. O,;三极管VT5的发射极接地，;三极管VT5的基极接光耦合器U4的3脚；光 耦合器U4的4脚通过电阻R16接直流电压VO，I脚通过电阻Rl7接充电端子接口触头B，2 脚接二极管D6的阳极，二极管D6的阴极接充电端子接口触头A ;三极管VT6的集电极接单 片机MCU的管脚P2. 1，发射极接地，基极接光耦合器U5的3脚；光耦合器U4的4脚通过电 阻R18接直流电压V0，I脚接二极管D7的阴极，2脚通过电阻R19接充电端子接口触头B， 二极管D7的阳极接接充电端子接口触头A ;显示电路接单片机MCU的管脚P2. 5 P2. 7 ;继 电器J1、J2、J3的触头A和充电端子接口触头A连在一起；继电器J1、J2、J3的触头B和充 电端子接口触头B连在一起；充电端子接口触头A和B分别连接蓄电池正负极。本实用新型的有益效果在于与目前对蓄电池充电的智能充电设备相比，不仅能 自动控制充电，而且能对蓄电池的电压极性和电压大小自动识别，并自动进行适应性转换， 能实现短路零电流保护、充满后自动断电、并附带修复和激活功能。可广泛用于多种蓄电池 的能智能充电。
图I为本实用新型的结构主视局剖示意图；图2为本实用新型的电源示意图。图3为本实用新型的主控电路原理图。图4为本实用新型的极性识别控制电路原理图。图5为本实用新型的电池修复功能控制电路原理图。
具体实施方式
参照图1、2、3、4、5对本实用新型作进一步描述。该自动识别电压的多功能充电装 置包括外壳(I)、显示窗口(7)、按键、开关(10)、电路板(8)、电源线(6)和充电端子(9)， 其特征在于在外壳体的前板面的上部设有显示窗口(7)，可显示电池电压、充电电流、当 前电量、充电时间、电池修复信息；在外壳体的前板面的右部设有充放电转换按键SWl (2)、 修复按键SW2(3)、电流增大按键SW3(4)、电流减小按键SW4(5)和电源开关(10);所述电路 板⑶上设有自动识别电压的多功能充电装置的控制电路，该电路由开关电源提供直流电 压VO和直流电压Vl，在本实施方案中直流电压VO设定为5V，直流电压Vl设定为30V，被充蓄电池最高直流电压为24V，单片机MCU的管脚P3. O P3. 7分别接数模转换器DA的管脚DIO DI7，单片机MCU的管脚Pl. 2 Pl. 5分别接按键SWl SW4，放大器LM358的正输入端i+接DA的输出端0，负输入端i_接电位器R3的调节端，电位器R3其它两端一端接电感H、电解电容Cl的正极、稳压二极管D2的阴极、场效应管的漏极、电阻R7，另一端与R4串联接地；电解电容Cl的负极接地；三极管VTl的基极通过电阻R2接放大器LM358的输出端，发射极接地，集电极接稳压二极管Dl的阳极；稳压二极管Dl的阴极接场效应管MOSl的栅极和电阻R1，场效应管MOSl的源极同时接电阻Rl的另一端和直流电压Vl ;二极管D3的阴极接电感H和场效应管MOSl的源极，二极管D3的阳极接地；稳压二极管D2和电阻R7并联，稳压二极管D2的阴极和场效应管M0S2的漏极、电感H、电容Cl的正极相连，稳压二极管D2的阳极与场效应管M0S2的栅极接在一起；电阻R8的一端与三极管VT2的集电极相接，另一端与场效应管M0S2的栅极、稳压二极管D2的阳极相接；三极管VT2的发射极接地，三极管VT2的基极接于光耦合器Ul的3脚；光耦合器Ul的4脚通过电阻R6接直流电压W，光耦合器Ul的I脚通过电阻R5接直流电压V0，光耦合器Ul的2脚接单片机MCU的管脚PO. O ；电阻R9 —端接场效应管M0S2的源极，另一端接电阻RlO和单片机MCU的管脚ADC0，电阻RlO的另一端接地；二极管D4与继电器线圈Jl并联，二极管D4阴极接直流电压V0，阳极接三极管VT3的集电极；继电器Jl的触头A、继电器J2的触头A和继电器J3的触头A连接在一起，继电器Jl的触头B、继电器J2的触头B和继电器J3的触头B连接在一起，继电器Jl的触头BI接继电器J2的触头A2，继电器Jl的触头Al和继电器J2的触头B2接场效应管M0S2的源极；继电器J3的触头A3和触头B3与耗电元件L相连；光耦合器U2、光耦合器U3和光耦合器U6的外围电路接法与光耦合器Ul完全相同；三极管VT5的集电极接单片机MCU的管脚P2. 0，；三极管VT5的发射极接地，；三极管VT5的基极接光耦合器U4的3脚；光耦合器U4的4脚通过电阻R16接直流电压V0，I脚通过电阻R17接充电端子接口触头B，2脚接二极管D6的阳极，二极管D6的阴极接充电端子接口触头A ;三极管VT6的集电极接单片机MCU的管脚P2. 1，发射极接地，基极接光耦合器U5的3脚；光耦合器U4的4脚通过电阻R18接直流电压V0，I脚接二极管D7的阴极，2脚通过电阻R19接充电端子接口触头B，二极管D7的阳极接接充电端子接口触头A ;显示电路接单片机MCU的管脚P2. 5 P2. 7 ;继电器J1、J2、J3的触头A和充电端子接口触头A连在一起；继电器J1、J2、J3的触头B和充电端子接口触头B连在一起；充电端子接口触头A和B分别连接蓄电池正负极。本实用新型的工作原理如下220V交流电通过开关电源分出两路不同的直流流电，即直流电压VO为5V、直流电压Vl为30V，直流电压5V为控制电压，直流电压Vl是充电电压，可根据不同的需要确定，一般为直流电压30V或直流电压50V等。充电端子接口触头A、B不接蓄电池时，光耦合器U4和U5都不导通，故三极管VT5和VT6都截止，单片机MCU的管脚P2.0和P2.1都为高电平，单片机MCU的PO.1和PO. 2输出高电平，继电器线圈Jl和J2都不通电，相应触头不动作，充电端子接口触头A、B无电压输出，此时将A、B短接也无短路电流，从而实现了短路零电流保护。当充电端子接口触头A、B接入蓄电池时，若A正B负，电压都会通过二极管D7、光耦合器U5、电阻R19形成回路，光耦合器U5导通，三极管VT6导通，单片机MCU的管脚P2.1拉低，单片机MCU检测到管脚P2.1拉低后使管脚PO.1输出低电平，继电器线圈Jl通电，相应触头工作，触头A接Al，触点B接BI ;若B正A负，电压都会通过二极管D6、光耦合器U4、电阻R17形成回路，光耦合器U4导通，三极管VT5导通，P2. O拉低，单片机MCU检测到管脚P2. O拉低后使PO. 2输出低电平，继电器线圈J2通电，相应触点A接BI，触点B接Al，从而实现了正负极性的识别和转换。蓄电池组的电压一般为6V、12V或24V(还可根据实际需要另行设计)，电阻R9、RlO串联给蓄电池的电压分压，则ADCO 的电压=电池电压 *R10/ (R9+R10)单片机MCU可计算出电池电压=ADCO的电压* (R9+R10) /RlO，若电瓶电压在O 7. 2V之间，可判断是6V电瓶，单片机MCU的P3 口送出数据，数模转换器DA将数据转换成模拟电压，经过LM358比较放大控制场效应管MOS I和电感H便转换到6V充电标准电压，同时显示窗口可显示6V、充电电流和当前电量，电瓶电压接近7. 2V时若充电电流相对很小，说明电池将要充满，再次判断确实是6V，若充电电流相对较大，充电进行中，说明此前是误判断，转成12V充电。若电瓶电压在7. 2 14. 4V之间，可判断是12V电瓶，单片机MCU的P3 口送出数据，数模转换器DA将数据转换成模拟电压，经过LM358比较放大控制场效应管MOSl和电感H便转换到12V充电标准电压，同时显示窗口可显示12V、充电电流和当前电量，电瓶电压接近14. 4V时若充电电流相对很小，说明电池将要充满，再次判断确实是12V，若充电电流仍相对较大，充电进行中，说明此前是误判断，转成24V充电。若电瓶电压在14. 4 28. 8V之间，可判断是24V电瓶，单片机MCU的P3 口送出数据，数模转换器DA将数据转换成模拟电压，经过LM358比较放大控制场效应管MOSl和电感H便转换到24V充电标准电压，同时显示窗口可显示24V、充电电流和当前电量。正常充电时MCU的管脚PO. O脚将会发出方波脉冲，所以场效应管M0S2会产生充电脉冲。充电电流流过的路径开关电源-M0S1-H-M0S2-J1 (或J2)-电瓶-R13-开关电源，充电电流流过电阻R13时，在电阻R13两端必定会产生压降，流过的电流越大，压降越大，单片机MCU将ADCl检测的电压变化转化成电流数据显示出来作为充电显示电流，调节按键SW3和SW4可调节方波占空比，从而调节充电电流。蓄电池充电时电压会慢慢升高，单片机MCUl会根据模数转换器ADC2的电压信号与蓄电池充满后的理论电压值作比较，从而计算出蓄电池的当前电量(以百分数表示)，然后通过显示窗口显示出来，显示窗口可用数码管或液晶制作。同时通过以上原理多次检测判断充满就通过单片机MCU控制自动停止充电。智能快速充电、充电过程控制、充电保护及充满后自动断电主要通过软件实现。此外，本充电设备还附加有修复和激活蓄电池的功能，当按下修复按键SW2后，转为电池修复功能，充电装置先为电瓶充电，充满后继电器J3线圈通电，带动相应触头闭合，蓄电池便通过耗电元件L放电，单片机MCU通过ADC检测到蓄电池电压下降到一定值后，即放完毕后，关断继电器J3线圈，带动相应触头打开，然后又接通充电设备给蓄电池充电，如此进行几个循环，即达到了激活和修复电瓶的目的。SWl是充放电转换按键。
权利要求1.自动识别电压的多功能充电装置，包括外壳(I)、显示窗口(7)、按键、开关(10)、电路板(8)、电源线(6)和充电端子(9)，其特征在于在外壳体的前板面的上部设有显示窗口(7)，可显示电池电压、充电电流、当前电量、充电时间、电池修复信息；在外壳体的前板面的右部设有充放电转换按键SWl (2)、修复按键SW2(3)、电流增大按键SW3 (4)、电流减小按键 SW4(5)和电源开关(10);所述电路板⑶上设有自动识别电压的多功能充电装置的控制电路，该电路由开关电源提供直流电压VO和直流电压VI，单片机MCU的管脚P3. O P3. 7分别接数模转换器DA的管脚DIO DI7，单片机MCU的管脚Pl. 2 Pl. 5分别接按键SWl Sff4,放大器LM358的正输入端i+接DA的输出端0，负输入端i_接电位器R3的调节端，电位器R3其它两端一端接电感H、电解电容Cl的正极、稳压二极管D2的阴极、场效应管的漏极、电阻R7，另一端与R4串联接地；电解电容Cl的负极接地；三极管VTl的基极通过电阻 R2接放大器LM358的输出端，发射极接地，集电极接稳压二极管Dl的阳极；稳压二极管Dl 的阴极接场效应管MOSl的栅极和电阻Rl，场效应管MOSl的源极同时接电阻Rl的另一端和直流电压Vl ;二极管D3的阴极接电感H和场效应管MOSl的源极，二极管D3的阳极接地； 稳压二极管D2和电阻R7并联，稳压二极管D2的阴极和场效应管M0S2的漏极、电感H、电容 Cl的正极相连，稳压二极管D2的阳极与场效应管M0S2的栅极接在一起；电阻R8的一端与三极管VT2的集电极相接，另一端与场效应管M0S2的栅极、稳压二极管D2的阳极相接；三极管VT2的发射极接地，三极管VT2的基极接于光耦合器Ul的3脚；光耦合器Ul的4脚通过电阻R6接直流电压V0，光耦合器Ul的I脚通过电阻R5接直流电压V0，光耦合器Ul的 2脚接单片机MCU的管脚PO. O ；电阻R9 —端接场效应管M0S2的源极，另一端接电阻RlO和单片机MCU的管脚ADC0，电阻RlO的另一端接地；二极管D4与继电器线圈Jl并联，二极管D4阴极接直流电压VO，阳极接三极管VT3的集电极；继电器Jl的触头A、继电器J2的触头A和继电器J3的触头A连接在一起，继电器Jl的触头B、继电器J2的触头B和继电器J3的触头B连接在一起，继电器Jl的触头BI接继电器J2的触头A2，继电器Jl的触头 Al和继电器J2的触头B2接场效应管M0S2的源极；继电器J3的触头A3和触头B3与耗电兀件L相连；光稱合器U2、光稱合器U3和光稱合器U6的外围电路接法与光稱合器Ul完全相同；三极管VT5的集电极接单片机MCU的管脚P2. O,;三极管VT5的发射极接地，；三极管 VT5的基极接光耦合器U4的3脚；光耦合器U4的4脚通过电阻R16接直流电压V0，I脚通过电阻R17接充电端子接口触头B，2脚接二极管D6的阳极，二极管D6的阴极接充电端子接口触头A ;三极管VT6的集电极接单片机MCU的管脚P2. 1，发射极接地，基极接光耦合器 U5的3脚；光耦合器U4的4脚通过电阻R18接直流电压V0，I脚接二极管D7的阴极，2脚通过电阻R19接充电端子接口触头B，二极管D7的阳极接接充电端子接口触头A ;显示电路接单片机MCU的管脚P2. 5 P2. 7 ;继电器J1、J2、J3的触头A和充电端子接口触头A连在一起；继电器J1、J2、J3的触头B和充电端子接口触头B连在一起；充电端子接口触头A和 B分别连接蓄电池正负极。
专利摘要本实用新型公开了一种自动识别电压的多功能充电装置，包括外壳、显示窗口、按键、开关、电路板、电源线和充电端子，其特征在于在外壳体的前板面的上部设有显示窗口，可显示电池电压、充电电流、当前电量、充电时间、电池修复信息；在外壳体的前板面的右部设有功能转换键、修复按键、电流增大键、电流减小键和开关。该智能充电装置以单片机为控制核心，具有自动识别蓄电池电压极性和大小、短路零电流保护、智能快速充电、过充保护及蓄电池激活修复等功能，可自动充电，不会因为人的误操作而造成电池或充电装置的损坏，可广泛用于多种蓄电池的智能充电。
文档编号H02J7/00GK202888916SQ20122063567
公开日2013年4月17日 申请日期2012年11月17日 优先权日2012年11月17日
发明者高旭国 申请人:高迟