专利名称：脉冲式高速充电器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对密封镉镍电池等蓄电池进行充电的充电器，尤其涉及一种采用脉冲充电、放电快速充电法的高速充电器。
众所周知，用常规的充电方法对蓄电池进行充电具有不少缺陷，例如充电效率低、电能损耗大、对蓄电池寿命的影响较显著。充电后的蓄电池达不到额定容量等等。对这些问题的解决办法是采用脉冲充电、放电去极化快速充电法，亦即对蓄电池进行脉冲式高倍率充电，在两次充电脉冲之间进行极短时间的大电流放电，同时在放电脉冲前后都伴有短暂的停歇时间。
中国专利85109573号揭示了一种密封镉镍蓄电池快速充电机，它采用了上述快速充电法。但是，其充电电流是逐渐变小的，这不符合密封镉镍电池须用恒电流充电的做法，并且，其最快充电时间为50分钟。
本发明的目的在于提供一种采用脉冲充电、放电去极化快速充电法的速率更快的蓄电池充电装置。
本发明的脉冲式充电装置包括一个给装置本身提供工作电压并给待充蓄电池提供充电电流的电源部分、控制充电电流通断的充电开关、控制被充电蓄电池放电与否的放电开关、以及控制上述充电开关和放电开关开闭的控制电路，该控制电路能够产生分别用于控制上述充电开关和放电开关的充电脉冲和放电脉冲，并且当被充电的蓄电池内部的极化电压超过一定数值时断开上述充电开关以暂停充电，而当蓄电池充足电后即自动断开上述两个开关以停止充放电。
利用本发明的脉冲式充电装置，可以实现对镉镍电池等蓄电池的快速充电，并防止了对蓄电池的大电流过充电，从而避免了蓄电池在充电过程中大量析气、温度升高等影响蓄电池寿命的现象，节约了电能，还可增加蓄电池的容量。
以下将参照附图详细描述本发明的具体实施例，从中亦可看出本发明其它的目的和优点。
图1是本发明脉冲式高速充电装置一个实施例的电路框图。
图2是本发明脉冲式高速充电装置一个实施例的具体电路图。
参见图1，本发明的充电装置的电源部分1包括交流电源2、将交流电源2输出的交流电转换成直流电的整流滤波器3和将整流滤波器3输出的直流电进一步稳压以提供装置本身的工作电压的工作稳压器4。
在开始充电时，定时装置5开时计时，同时，充放电控制脉冲发生装置6在其输出端Q1输出具有一定脉冲宽度的充电控制脉冲，在其输出端Q2输出很窄的放电控制脉冲，两种脉冲错开一定的时间。在充电过程的早期，被充蓄电池端电压较低，其内部的极化电压也很低，因而检测装置7输出“1”电平，前述充电控制脉冲Q1和放电控制脉冲Q2能够分别通过与门G1和G2，控制高倍率充电恒流电子开关7和高倍率放电限流电子开关8的开闭，使蓄电池组9轮流地进行高倍率充电和放电，充电放电的时间分别等于充电、放电控制脉冲Q1、Q2的脉冲宽度。在充电过程中的任一时刻，比较多的是在充电过程后期，蓄电池内的极化电压增大，可能会达到不能继续充电的程度，检测装置7检测出这种情况，输出“0”电平，关闭与门G1、G2，这时，蓄电池暂停高倍率充放电，待极化电压回落到一定限度内之后，检测装置7重又输出“1”电压，蓄电池组9继续进行高倍率充、放电循环、如果蓄电池组9已充足电，那么，其端电压不能回到上述窗口限度内，这时，检测装置7一直输出“0”电平，与门G1、G2始终关闭，蓄电池组9停止高倍率充放电，由涓流充电电路10进行涓流补充充电。当然，在整个充电过程中，涓流充电电路10始终是工作着的，但相对于高倍率充放电来说，其影响是极小的，可以不予考虑。
为了确保蓄电池组不会过充电，设置了定时装置5，当达到一最大充电时间时，该定时装置5发生一个信号，使充放电控制脉冲发生装置6停止工作，从而停止对蓄电池组的充电。由于有检测装置7，该定时装置并不是必须的。
图2是本发明脉冲式充电装置的一个实施例的具体电路图。合上开关SW1、SW2，220v的交流电由变压器PT降压，再由电容C22-C28和二极管D5-D8组成的整流滤波电路3进行整流和滤波，然后送到高倍率充电恒流电子开关7和工作稳压器4。工作稳压器4包括一三端稳压集成电路IC6(型号为MC7812)、高频扼流圈FB2、电容C1、C2和电阻R24，它输出稳定的工作电压。
充放电控制脉冲发生装置6由二块集成电路IC1、IC2(型号都为MC17556)组成。集成电路IC2的第6个端子为触发端，按下开关SW3，电路被触发，即开始工作，在集成电路IC1的第5个端子输出脉宽较大的充电控制脉冲(例如25ms宽)，在集成电路IC2的第9个端子输出窄的放电控制脉冲。(例如0.5ms宽)，两种脉冲的出现时间错开，其时间关系最好是，一个充电控制脉冲与其后的一个放电控制脉冲之间留有3ms的休息期，该放电控制脉冲与下一个充电控制脉冲之间亦留有3ms的休息期。
图1中的两个与门G1、G2由型号为MC14011的四与非门集成电路IC5构成。前述充电控制脉冲和放电控制脉冲通过集成电路IC5后分别控制高倍率充电恒流电子开关7(实际上为一可控制流源)和高倍率放电限流电子开关8。当出现充电控制脉冲时，三极管BG2导通，进而使得三极管BG3和BG4也导通，通过二极管D15输出恒定的充电电流(例如为2A，即4倍率充电)，对蓄电池组9进行大电流充电。充电控制脉冲过后，三极管BG2、BG3、BG4全部截止。经过一短暂的休息期，在三极管BG5的基极端出现一放电控制脉冲，因而三极管BG5、BG6导通，蓄电池组9通过该两个三极管进行极短暂的大电流放电(例如在1.5A-2A之间，即在3到4倍率之间)，以消除蓄电池因充电而产生的极化电压，并降低蓄电池的温升，减少电池内部析气。在放电控制脉冲过后，三极管BG5、BG6截止，蓄电池组9停止放电，经过一个短暂的休息期后再出现另一充电控制脉冲。在休息期中蓄电池内的极化电压(主要是浓差极化引起的极化电压)亦会下降。以上的过程循环进行，就能实现对蓄电池的快速充电。
在充电控制脉冲期间，蓄电池组的端电压会上升，其中一部分是极化电压。极化电压会阻碍蓄电池充电，并且使蓄电池的出气率和温升大大提高。因而极化电压较高时必须立即停止充电。为此设置了由回差式采样电路11和窗口比较器12组成的检测装置7。如图所示，回差式采样电路11包括二组分压电路，分别由电阻R20、可变电阻W1和电阻R21、可变电阻W2构成。窗口比较器12包括一单时基集成电路IC4(型号为MC17555)。
当充电过程中，蓄电池组的端电压超过一定数值(该数值可通过W2预置，例如对于10节0.45Ah密封镉镍电池，可设为17v)时，集成电路IC4的第3个端子。即输出端的输出由“1”电平转为“0”电平，四与非门集成电路IC5被封锁，前述充、放电控制脉冲不能通过，蓄电池的充电立即停止。此后，蓄电池的极化电压开始降低，因为每节上述镉镍电池充足电时的端电压为1.44伏，所以，如果电池尚未充足电，蓄电池组的端电压将会降到14.4伏以下。可变电阻W1的移动端连至窗口比较器IC4的第2个端子，即触发端，当蓄电池组的端电压降到14.4伏以下时，窗口比较器IC4被触发，其输出由“0”电平转为“1”电平，前述充、放电控制脉冲就能通过集成电路IC5，重新开始对蓄电池的充放电循环。如果极化电压消失后，蓄电池组的端电压仍在14.4伏之上，则说明电池已充足电，这时，可变电阻W1移动端上的电压不能触发集成电路IC4，其输出保持为“0”电平。电池停止高倍率充电，通过由电阻R35组成的涓流补充充电电路10进行涓流补充充电。
在蓄电池组充电的同时，由计数器集成电路IC3(型号为MC14060 B)构成的定时装置也开始计时，当达到预先所设定的最大充电时间时，在集成电路IC3的第13个端子处输出一高电平信号，使得三极管BG1导通，三极管BG1的集电极输出低电平，使时基电路IC1、IC2停止工作，从而停止对蓄电池组的高倍率充放电。
用图2实施例的充电装置对7-10节0.45A上镉镍电池充电，达到满充电为15分钟，并且几乎没有温升、析气等显象。
以上描述了本发明的较佳实施例，显然，在了解了本发明的精神实质之后，可以对此作出很多变化和修改，而这些都应包含在本发明的发明范围之内。
权利要求
1.一种用于对可充电式蓄电池以脉冲方式充电的充电装置，它包括给充电装置本身提供工作电压并给待充蓄电池提供充电电流的电源部分，其特征在于，它还包括用于产生并输出交替出现的宽充电控制脉冲和窄放电控制脉冲的脉冲发生装置；连接上述电源部分并能输出一定大电流的高倍率充电恒流开关，该开关由上述充电控制脉冲控制，只有当有上述充电控制脉冲时，该开关才输出恒定大电流对所述蓄电池进行充电；高倍率放电限流开关，它由上述放电控制脉冲控制，只有当有上述放电控制脉冲时，该开关才开启，以对所述蓄电池进行大电流放电；用于检测所述蓄电池充电状况的检测装置，当所述蓄电池端电压高于一个第一预定数值或者蓄电池已充足电时，它输出第一电信号，而当蓄电池端电压低于一个第二预定数值时，它输出第二电信号；连接上述脉冲发生装置和检测装置的输出以及上述高倍率充电恒流开关和高倍率放电限流开关的逻辑装置，当所述检测装置输出第二电信号时，该逻辑装置允许上述脉冲发生装置输出的脉冲信号通过而分别输出到上述高倍率充电恒流开关和高倍率放电限流开关，而当上述检测装置输出第一电信号时，所述脉冲发生装置产生的脉冲信号不能通过该逻辑装置。
2.如权利要求1所述的充电装置，其特征在于，它还包括一定时装置，该定时装置在蓄电池充电经过一预定时间后输出一控制信号，使上述脉冲发生装置停止工作;一个与上述高倍率充电恒流开关并联的涓流补充充电装置，它用于在任何时候对蓄电池进行涓流补充充电。
3.如权利要求2或3所述的充电装置，其特征在于，所述高倍率充电恒流开关包括一个恒流源，所述检测装置包括两组分压取样电路和与这两个取样电路相连的一个窗口比较器，所述电源部分包括一变压器、对变压器输出电流进行整流滤波的整流滤波电路和连接整流滤波电路的输出的工作稳压器，所述逻辑装置包括两个与门。
全文摘要
一种以脉冲方式对可充电式蓄电池进行快速充电的充电装置，它包括提供装置工作电压和充电电流的电源部分；控制充电电流通断的高倍率充电恒流开关；控制蓄电池放电的高倍率放电限流开关；用于产生充、放电控制脉冲以分别控制上述两个开关的脉冲发生装置；用于检测被充蓄电池的充电状况以确定是否继续充电的检测装置；用于在预定时间后自动停止对蓄电池的充电的定时装置。
文档编号H02J7/10GK1055086SQ9010281
公开日1991年10月2日 申请日期1990年3月17日 优先权日1990年3月17日
发明者冯关兴 申请人:冯关兴