電池充電用直流電流均分器的製作方法

2023-11-04 04:19:17 2

專利名稱：電池充電用直流電流均分器的製作方法
技術領域：
本發明涉及電池充電裝置，尤其是一種電池充電用電流均分器。適用於鉛 蓄電池的生產測試。
背景技術：
現有的高壓電池充電器一般採用恆流、恆壓的充電方式，其充電電流不間 斷地持續輸出，存在電池"極化"現象；此外，現有的高壓電池充電器每次只 能對一個電池組進行充電，工作效率較低

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種電池充電用電流均分器，旨在克服 普通恆流充電器在對電池充電時的"極化"現象，以圖實現高壓電池充電器充 電電流脈衝化，並且實現每次可對多個電池組同時進行充電，以提高生產效率。
本發明所採用的技術方案是 一種電池充電用直流電流均分器，其特徵在 於該均分器由顯示電路、控制電路、電流檢測電路、電池電壓檢測電路、輸入 緩衝電路、驅動及分流電路、電源電路及電池組負載組成，其中輸入緩衝電路 輸出的普通恆流電經驅動及分流電路在控制電路的控制下使充電電流脈衝化， 並以脈衝電流的方式對電池組負載衝電，接在電池組負載輸出端的電池電壓檢 測電路用於檢測電池組負載兩端的電壓並將檢測結果反饋給控制電路，與電池 組負載相接的電流檢測電路用於檢測電池組負載的充電電流並將檢測結果反饋 給控制電路，顯示電路與控制電路相連接，電源電路為整個電路提供穩定的工 作電壓。
所述控制電路包括一集成電路Up其中Q之腳2是第一路電池電壓輸入， 與電池電壓檢測電路之放大器U7B的腳7相連接，U,之腳3是第二路電池電壓 輸入，與電池電壓檢測電路之放大器U7A的腳1相連接；W之腳4是第一路充
電電流輸入，與電流檢測電路之放大器U6A的腳1相連接，U,之腳7是第二路 充電電流輸入，與電流檢測電路之放大器U6B的腳7相連接；U,之腳12是第一 路電池驅動控制信號，接驅動及分流電路三極體Q 的基極，U,之腳13是第二 路電池驅動控制信號，接驅動及分流電路三極體Q4的基極；U,的腳21是第一 路電池反接檢測輸入，接電池電壓檢測電路光耦U4的輸出腳，"的腳23是第 二路電池反接檢測輸入，接電池電壓檢測電路光耦U5的輸出腳，U,的腳25接 蜂鳴器，U,的腳26接輸入緩衝電路的軟啟動控制輸出，U,腳27和腳28分別 接第一路和第二路電池工作指示燈。
所述電流檢測電路主要包括絕緣柵雙極電晶體Q3和Q8、用作放大器的集 成電路U6A和U6B、取樣電阻R28和R49，絕緣柵雙極電晶體Q3的柵極接驅動及 分流電路並受第二路電池驅動控制信號的控制，Q3的集電極接電池組負載， Q3的發射極接取樣電阻R28並將取樣信號加至放大器U6A，放大器的輸出信號即 第1路充電電流輸入接控制電路的腳4;絕緣柵雙極電晶體Q8的柵極接驅動
及分流電路並受第一路電池驅動控制信號P2的控制，Q8的集電極接電池組負載，
Q8的發射極接取樣電阻R49並將取樣信號加至放大器U6B，放大器的輸出信號即 第2路充電電流輸入接控制電路W的腳7。
所述電池電壓檢測電路主要包括光電耦合器U4和U5、放大電路U7B和U7A， 其中光耦U4的輸出腳為第一路電池反接檢測輸入，接控制電路U,的腳21，光 耦U5和輸出腳為第二路電池反接檢測輸入，接控制電路"的腳23;光耦U4 的輸入端接第--路電池組負載的正極，光耦U5的輸入端接第二路電池組負載的 正極；放大器U7B的輸出腳7為第一路電池電壓輸入，接控制電路Ut的腳2， 放大器U7A的輸出腳1為第二路電池電壓輸入，接控制電路l^的腳3。
所述驅動及分流電路主要包括第一路開關管Qn、 Q6、 Qi2和絕緣柵雙極晶 體管Q8，其中Qll的基極為第一路電池驅動控制信號P2，接控制電路"的腳
12， Qs的集電極接第一路電池組負載的負極；所述驅動及分流電路還包括第二 路開關管Q4、 Q5、 Q7和絕緣柵雙極電晶體Q3，其中Q4的發射極為第二路電池
驅動控制信號P，接控制電路U,的腳13, Q3的集電極接第二路電池組的負載。
本發明的有益效果是由於在高壓恆流電池充電器的後面增加了本電流均 分器後電流就可以脈衝方式輸出，加快了活性物質的反應速度，避免了電解液 硫化結晶，並且可以有效的擊碎已經出現的結晶顆粒，脈衝電流充電還能對電 池極板有加強其韌性的效果，提高了蓄電池的循環使用壽命；同時，由於"極化" 現象的消失，脈衝電流激活電池內部的活性物質，提高了蓄電池的充電有效容 量。除此之外，本電流均分器可以實現每次對多個電池組同時進行充電，提高 了生產效率。


圖1是本發明的電路框圖。
圖2是本發明的電原理總圖。
圖3是圖2中的顯示電路。
圖4是圖2中的控制電路。
圖5是圖2中的電流檢測電路。
圖6是圖2中的電池電壓檢測電路。
圖7是圖2中的驅動及分流電路。
圖8是圖2中的電源電路。
具體實施例方式
如圖1所示，本實施例電池充電用直流電流均分器由顯示電路1、控制電 路2、電流檢測電路3、電池電壓檢測電路4、輸入緩衝電路5、驅動及分流電 路6、電源電路7及各個電池組(負載)組成。其中，從輸入緩衝電路5出來 的普通恆流電通過驅動及分流電路6在控制電路2的控制下使衝電電流脈衝化， 並以脈衝電流的方式均勻的分配到各個電池組，實現多電池組同時充電。接在 電池組輸出端的電池電壓檢測電路4用於檢測電池組兩端的電壓並將檢測結果 反饋給控制電路2;與電池組相接的電流檢測電路3用於檢測流過電池組的充 電電流並將檢測結果反饋給控制電路2。顯示電路1與控制電路2相連接，電
源電路7為整個電路提供穩定的工作電壓。
所述控制電路2包括一集成電路U, (PIC16F876單片機，PIC16F876集成 有5路10位A/D變換器、通用同步屏步收發器USART、捕捉/比較脈寬調製器、 看門狗等模塊。可在線調試、在線編程。PIC16F876內有8K字節的FLASH程 序存儲器，368位元組的數據存儲器，256位元組的EEPROM存儲器。其EEPROM 存儲器具有掉電不丟失的特點，可用來存儲各種參數設定值)。PIC16F876單片 機採用數字PID控制策略，將恆流輸入電流通過驅動及分流電路6以脈衝方式 均勻的分配到各個電池組，實現多電池組同時恆流充電。其中Ui之腳2是第
一路電池電壓輸入，與電池電壓檢測電路4之放大器U7B的腳7相連接，U!之
腳3是第二路電池電壓輸入，與電池電壓檢測電路4之放大器U7A的膽P 1相連 接；Ui之腳4是第一路充電電流輸入，與電流檢測電路3之放大器U6A的腳1 相連接，U,之腳7是第二路充電電流輸入，與電流檢測電路3之放大器U6B的 腳7相連接；U,之腳12是第一路電池驅動控制信號，接驅動及分流電路6三極 管Q 的基極，Ui之腳13是第二路電池驅動控制信號，接驅動及分流電路6三 極管Q4的發射極；Ut的腳21是第一路電池反接檢測輸入，接電池電壓檢測電 路4光耦U4的輸出端，W的腳23是第二路電池反接檢測輸入，接電池電壓檢 測電路4光耦U5的輸出端。U,的腳25通過電阻R15和三極體Q2接蜂鳴器Bp "的腳26接輸入緩衝電路5的軟啟動控制輸出，Ut之腳27和腳28分別接第 一路和第二路電池工作指示燈，當電池組反接或出現其它不正常情況時，該路
的工作指示燈閃爍且蜂鳴器發出報警。
所述電流檢測電路3對流過電池組的電流信號進行實時檢測，並將檢測結 果送控制電路2之單片機Up控制電路計算出每路電流與目標電流的差值，調 節各個驅動器的導通時間，使得流經各路電池的電流相等。電池充電過程中電 池的特性發生變化，各路電流也將發生改變，數字控制器"進行動態控制，實 時調節各個驅動器的導通時間，實現各路電池在整個充電過程中的脈衝電流均 分。電流檢測電路3主要包括絕緣柵雙極電晶體Q3和Qs、用作放大器的集成
電路U6A和U6B、取樣電阻R28和R49，絕緣柵雙極電晶體Q3的柵極接驅動及分 流電路6並受第二路電池驅動控制信號P,的控制，Q3的集電極接電池組負極，
Q3的發射極接有取樣電阻R28並將取樣信號輸入至放大器U6A，放大器的輸出信 號即第1路充電電流輸入(電流檢測結果)反饋至控制電路(2) U,的腳4;絕 緣柵雙極電晶體Q8的柵極接驅動及分流電路6並受第一路電池驅動控制信號
P2的控制，Q8的集電極接電池組負極，Q8的發射極接有取樣電阻R49並將取樣
信號輸入至放大器U6B,放大器的輸出信號即第2路充電電流輸入(電流檢測 結果)反饋至控制電路(2) Q的腳7。
所述電池電壓檢測電路4主要包括光電耦合器114和U5、放大電路1178和 U7A，其中光耦U4的輸出腳為第一路電池反接檢測輸入，接控制電路(2) Q 的腳21，光耦U5和輸出腳為第二路電池反接檢測輸入，接控制電路(2) U,的 腳23。光耦U4的輸入端接第一路電池組的正極，光耦U5的輸入端接第二路電
池組的正極。放大器U7B的輸出腳7為第一路電池電壓輸入(電壓檢測結果)，
並將檢測結果反饋至控制電路(2)"的腳2，放大器U7A的輸出腳1為第二路 電池電壓輸入(電壓檢測結果)，並將檢測結果反饋至控制電路(2) U,的腳3。
所述驅動及分流電路6主要包括第一路開關管Qn、 Q6、 Qu和絕緣柵雙極 電晶體Q8，其中Qu的基極為第一路電池驅動控制信號P2，接控制電路(2) Ui的腳12， Q8的集電極接第一路電池組的負極；所述驅動及分流電路(6)還 包括第二路開關管Q4、 Q5、 Q7和絕緣柵雙極電晶體Q3，其中Q4的發射極為第 二路電池驅動控制信號Pi，接控制電路(2) U,的腳13， Q3的集電極接第二路 電池組的負載。
所述顯示電路l,包括數碼管L,(四位)、L2 (三位)、L3 (三位)，兩塊顯 示擴展電路U9、 U1，該電路的第2位數碼管位控制信號V,接控制電路2的腳 11,第1位數碼管位控制信號Vo接控制電路2的腳14。
所述電源電路7包括變壓器Tl，橋式整電路D3、 D4、 D5、 D6，三端穩壓 塊112、 U3、 U8，最終輸出12V穩定的直流電壓。
本發明的工作原理是從普通恆流器輸出的恆流電流首先進入輸入緩衝電 路5，從緩衝電路輸出的直流電進入驅動及分流電路6，在該電路中流經絕緣柵 雙極電晶體Q3和Q8的電流受到控制信號Pi、 P2的控制，從而形成脈動電流，
實現了以脈衝方式對電池組充電。電流檢測電路3和電池電壓檢測電路4都是 實時檢測充電過程中的電流、電壓情況，並將檢測結果反饋到控制電路2，以 便及時調節各個驅動器的導通時間，實現各路電池在整個充電過程中的脈衝電 流均分。
為了便於說明，本實施例只介紹了對兩路電池組進行充電的電路結構，在 實際應用中可以依據本發明的設計構思實現三路、四路甚至更多路電池組的同 時充電。
權利要求
1、一種電池充電用直流電流均分器，其特徵在於該均分器由顯示電路(1)、控制電路(2)、電流檢測電路(3)、電池電壓檢測電路(4)、輸入緩衝電路(5)、驅動及分流電路(6)、電源電路(7)組成，其中輸入緩衝電路(5)輸出的普通恆流電經驅動及分流電路(6)在控制電路(2)的控制下使充電電流脈衝化，並以脈衝電流的方式對電池組衝電，接在電池組負載輸出端的電池電壓檢測電路(4)用於檢測電池組負載兩端的電壓並將檢測結果反饋給控制電路(2)，與電池組負載相接的電流檢測電路(3)用於檢測電池組負載的充電電流並將檢測結果反饋給控制電路(2)，顯示電路(1)與控制電路(2)相連接，電源電路(7)為整個電路提供穩定的工作電壓。
2、 根據權利要求l所述的電池充電用直流電流均分器，其特徵在於所述 控制電路(2)包括一集成電路Up其中Ui之腳2是第一路電池電壓輸入，與 電池電壓檢測電路(4)之放大器U7B的腳7相連接，U,之腳3是第二路電池電 壓輸入，與電池電壓檢測電路(4)之放大器U7A的腳1相連接；"之腳4是第 一路充電電流輸入，與電流檢測電路(3)之放大器U6A的腳1相連接，Ui之腳 7是第二路充電電流輸入，與電流檢測電路(3)之放大器U6B的腳7相連接； U,之腳12是第一路電池驅動控制信號，接驅動及分流電路(6)三極體Qn的 基極，Ui之腳13是第二路電池驅動控制信號，接驅動及分流電路(6)三極體 Q4的基極；U,的腳21是第一路電池反接檢測輸入，接電池電壓檢測電路(4) 光耦U4的輸出腳，U,的腳23是第二路電池反接檢測輸入，接電池電壓檢測電 路(4)光耦U5的輸出腳，U,的腳25接蜂鳴器，W的腳26接輸入緩衝電路(5) 的軟啟動控制輸出，"腳27和腳28分別接第一路和第二路電池工作指示燈。
3、 根據權利要求l所述的電池充電用直流電流均分器，其特徵在於所述 電流檢測電路(3)主要包括絕緣柵雙極電晶體Q3和Q8、用作放大器的集成電路U6A和U6B、取樣電阻R28和R49，絕緣柵雙極電晶體Q3的柵極接驅動及分流電路(6)並受第二路電池驅動控制信號P,的控制，Q3的集電極接電池組負載， Q3的發射極接取樣電阻R28並將取樣信號加至放大器U6A，放大器的輸出信號即 第1路充電電流輸入接控制電路(2) U,的腳4;絕緣柵雙極電晶體Qs的柵極 接驅動及分流電路(6)並受第一路電池驅動控制信號P2的控制，Qs的集電極接電池組負載，Q8的發射極接取樣電阻R49並將取樣信號加至放大器U6B,放大器的輸出信號即第2路充電電流輸入接控制電路(2)"的腳7。
4、 根據權利要求l所述的電池充電用直流電流均分器，其特徵在於所述 電池電壓檢測電路(4)主要包括光電耦合器U4和U5、放大電路U7B和UM，其中光耦U4的輸出腳為第一路電池反接檢測輸入，接控制電路(2) W的腳21 ， 光耦1)5和輸出腳為第二路電池反接檢測輸入，接控制電路(2) Ut的腳23;光 耦U4的輸入端接第一路電池組負載的正極，光耦U5的輸入端接第二路電池組 負載的正極；放大器U7B的輸出腳7為第一路電池電壓輸入，接控制電路(2) "的腳2，放大器U7A的輸出腳1為第二路電池電壓輸入，接控制電路(2) U, 的腳3。
5、 根據權利要求l所述的電池充電用直流電流均分器，其特徵在於所述 驅動及分流電路(6)主要包括第一路開關管Qn、 Q6、 Q^和絕緣柵雙極電晶體 Q8，其中Qu的基極為第一路電池驅動控制信號P2，接控制電路(2) U,的腳 12， Qs的集電極接第一路電池組負載的負極；所述驅動及分流電路(6)還包括 第二路開關管Q4、 Q5、 Q7和絕緣柵雙極電晶體Q3，其中Q4的發射極為第二路 電池驅動控制信號Pp接控制電路(2)"的腳13， Q3的集電極接第二路電池 組的負載。
全文摘要
本發明涉及一種電池充電用直流電流均分器。其目的旨在克服普通恆流充電器在對電池充電時的「極化」現象，以圖實現高壓電池充電器充電電流脈衝化，實現每次可對多個電池組同時進行充電。解決該問題的技術方案是該均分器的輸入緩衝電路輸出的普通恆流電經驅動及分流電路在控制電路的控制下使充電電流脈衝化，並以脈衝電流的方式對電池組負載充電，接在電池組負載輸出端的電池電壓檢測電路用於檢測電池組負載兩端的電壓並將檢測結果反饋給控制電路，與電池組負載相接的電流檢測電路用於檢測電池組負載的充電電流並將檢測結果反饋給控制電路，顯示電路與控制電路相連接，電源電路為整個電路提供穩定的工作電壓。本發明可用於鉛蓄電池的生產測試。
文檔編號H02J7/00GK101197505SQ20071016477
公開日2008年6月11日 申請日期2007年12月18日 優先權日2007年12月18日
發明者耀 張, 陳基偉, 黃忠慧 申請人:浙江機電職業技術學院