专利名称：快速充电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种快速充电机，属于蓄电池充电设备。
充电机是蓄电池行业中一个不可缺少的设备，他和蓄电池是相互促进共同发展的。当今工厂生产的新电池初充电仍需要50-70小时，为了提高电池的容量，初充电过程还必须有一次或数次的放电，放电量往往达到充电量的75％。这些能量都是以热能的形式放掉，白白地浪费了。使用后电池的补充充电一般也需要8-12小时。所以初充电过程中电能的利用率都在25％左右。而电池极板生产的化成过程电能的利用率只有20％，加大充电电流虽能减少时间，有时也常常被一些使用单位作为应急采用，例如，冬天发动汽车电力不足时等等。由于当时的技术水平所限，普通认为，快速充电会损害电池，减少其使用寿命，这是大多数电池业内人士长期以来普遍的看法。直流大电流充电对电池的害处已经从理论和实验上弄得比较清楚了极板的极化，电解液的温升，水的被电解……等等都是造成电能利用率低，破坏极板微观组织，损坏极板微观框架的主要原因。因此，消除极化，降低温升，就有可能使快速充电成为可能，这是蓄电池行业梦寐以求的。
发明专利CN1160941A公开了＂一种新型充电放电装置＂，它利用一个电感和一对开关器件，两个续流二极管构成一个能量双向传递装置对蓄电池进行充、放电，不失为一个好主意。但是该发明存在以下明显的缺点和不足由于充电和放电共用了同一个电感，中实际应用上，特别是对不同容量电池，要同时满足充电和放电最佳工艺，电路设计选择参数十分困难。
实用新型专利95202199公开了＂蓄电池快速充电器＂，它采用非线性元件作为储能元件并且把去极化放电过程的电能反馈给充电电源，在下一个充电周期时，重新加以利用，以达到节能的目的。这种方案是目前大多数快速充电器所采用的。它的不足是若按专利所述用电容作为储能元件，在工业上实施起来只能有理论意义。若用电感作为储能元件，有限电能的存储和取出过程自身的消耗也是不可忽视的。
本实用新型的目的在于提供一种用于蓄电池工业生产上可实际使用的快速充电设备。特别是涉及一种能将去极化放电电流直接用来充电的快速充电装置。
本实用新型可用如下的方法来实现这种快速充电机包括充电电源、充电回路、放电回路和控制电路，放是回路和蓄电池之间还有能量反馈电路，充电电源经充电回路对蓄电池充电，蓄电池通过放电回路放电，充电回路和放电回路中均有开关元件控制充电和放电，各开关元件均由控制电路决定其导通和截止的时序，即决定充电和放电的时间和间隔，放电回路中的感性元件中储存的放电能量经能量反馈电路直接给蓄电池充电，无须返回充电电源。
当放电回路中的感性元件具初次级结构时，其次级与二极管10串联组成能量反馈电路，并联于蓄电池两端，其极性是电流流向蓄电池正极。
当放电回路中的感性元件是单绕组时，能量反馈电路增加二极管9，其正极接蓄电池负极，其负极接开关管4与电感7的联接点。
本实用新型的积极效果放电过程中不但能有去极化的积极的效果，放电过程的后半部，把部分放电的能量直接回送给电池。极大的提高了电能的利用率。在实际应用中，不仅能使蓄电池的初充电由60小时减少到8小时以下，蓄电池的补充充电也由过去的8-12小时减少到2小时左右。节省电能60％-70％，节省时间85％以上。意义十分重大。其应用范围包括
A 蓄电池生产厂电池的初充电；B 电池极板厂的化成；C 电池硫化极板的修复；D 电动汽车和电动自行车的充电；E 井下矿灯的充电等等。
下面对附图进行说明
图1是本实用新型的逻辑框图。
图2、3和图4是本实用新型的实施例电气原理图，图5是充放电波形图。
图2中充电电源1(可控或不可控)和滤波电容2并联，电源正极接开关管3，开关管的出口串接电感6后接蓄电池11的正极，蓄电池负极则连接电源1的负极。这是快速充电机的充电回路。充电回路中的电感6和续流管8是为了限流和进一步提高充电效率而设置的。蓄电池正极还和开关管4相连后串接一变压器7的初级和电阻13后接回蓄电池的负极。7的次级一端接电池负极，另一端则通过二极管10连到蓄电池1的正极。
开关管3和4的动作是按照控制电路12的逻辑指令来执行的。控制电路12可以是脉冲发生器，脉宽调制器也可以是微电脑。
图3的实施例中，用一对开关管4、5代替实施实例一中的一个开关管4，用一个电感7代替变压器7的一次线图串在4和5之间，在7和5连接点上接二极管10的正端，二极管10的负端则连到蓄电池11的正极。同时，在蓄电池11的负极还接另一个二极管9的正极，9的负端接到4和7的连接处。和图2实施例一样，放电回路中也串接有电阻13。
图4中的实施例各元件与图3中相同，电路中仅只把开关管5去掉只剩下电阻13，便是本实施实例。只要合理的选取参数，同样也能将放电能量的一部分用来充电。
图5是本实用新型充放电波形图。1是充电波形、2是放电波形、3是能量反馈充电波形。
以上三个电路原理图给出了本实用新型的实施例，现以图3为例一说明其工作过程如下整流电源1由可控硅整流桥或硅整流桥实现，经电容2滤波后作为本装置的充电电源。当开关管3导通时，电源向蓄电池11充电，为了工艺上的优化考虑，整流电源最好用可控硅以获得稳压电源，而电感6的作用是为了防止充电过程的过电流的产生。由于采用了电感6，续流二极管8就是为开关管3关闭时电感6的储能释放提供续流通道。
开关管3关闭后，充电过程结束，控制电路使开关管4导通时，蓄电池11的电流经过开关管4，电感7和电阻13返回蓄电池11负极而放电，达到去极化目的。开关管4关闭后，开关管5导通，储存在电感7中的能量通过开关管5、二极管9和10直接向蓄电池11充电，从而使放电的部分电能直接反馈给蓄电池，达到提高效率的作用。
图2是实施例二，在实施例二中，用一个变压器7的一次线圈代替实施例一中的电感7，变压器的次级一端接蓄电池的负极，另一端通过二极管10接到蓄电池的正极，同时省去实施例一中的二极管9和开关管5。只要正确地选择变压器7的匝比和电阻13的数值，就能够将部分放电电能直接用于充电。
实施例三如图4在实施例一中，如果把开关管5去掉只剩下电阻13，便是本实施实例。只要合理的选取参数，同样也能将放电能量的一部分用来充电。以上的三个实施实例中电阻13并非必不可少的。
权利要求1.一种快速充电机，包括充电电源，充电回路，放电回路和控制电路，充电电源经充电回路对蓄电池充电，蓄电池通过放电回路放电，充电回路和放电回路中均有开关元件控制充电和放电，各开关元件均由控制电路决定其导通和截止的时序，即决定充电和放电的时间和间隔，其特征是在放电回路和蓄电池之间还有能量反馈电路，放电回路中的感性元件中储存的放电能量经能量反馈电路给蓄电池充电。
2.根据权利要求1所述的快速充电机，其特征是放电回路中的感性元件可以是具有初次级结构的电感，次级与二级管(10)串联组成能量反馈电路，并联于蓄电池两端，其极性是电流流向蓄电池正极。
3.根据权利要求1所述的快速充电机，其特征是当放电回路中的感性元件是单绕组时，能量反馈电路中增加二极管(9)，其正极接蓄电池(11)的负极，其负极接开关管(4)与电感(7)的联接点。
专利摘要本实用新型提供一种快速充电机,包括充电电源,充电回路,放电回路和控制电路,另外在放电回路和蓄电池之间增加了能量反馈电路,充电电源经充电回路对蓄电池充电,蓄电池通过放电回路放电,充电回路和放电回路中均有开关元件控制充电和放电,各开关元件均由控制电路决定其导通和截止的时序,放电回路中的感性元件中储存的放电能量经能量反馈电路给蓄电池充电。
文档编号H02J7/00GK2376686SQ9923735
公开日2000年5月3日 申请日期1999年3月22日 优先权日1999年3月22日
发明者祁琦, 张占魁, 蒋冠珞 申请人:蒋冠珞, 祁琦, 张占魁