電動車專用鉛酸蓄電池維護儀的製作方法
2023-06-08 09:36:06
專利名稱：電動車專用鉛酸蓄電池維護儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鉛酸蓄電池維護儀，尤其涉及一種便於個人使用 的電動車專用鉛酸蓄電池維護儀，屬於鉛酸蓄電池的配套產品加工領域。
背景技術：
近幾年，電動車行業發展迅猛，電動自行車、電動三輪車、電動摩託 車甚至電動汽車越來越常見，而所有電動車的動力來源都是電池，這種情 況下，電池的壽命長短就顯得比較重要。電動車鉛酸蓄電池，以大容量、 瞬間大電流放電、價格低廉等特點贏得電動車市場的認可，但由於電動車 這個特殊行業對鉛酸蓄電池的特定應用,在實際使用中對鉛酸蓄電池的應 用，是達不到鉛酸蓄電池本身設計壽命時間的，其主要影響因素如下(1) 電池硫化程度加速結晶；(2)電池大電流放電對鉛酸反應的制約；(3)電 池在使用中超負荷應用，失去電池放電量平衡；(4)電池失水量過大。由 於這些因素的存在，如果不加以對電池進行保養和維護，電動車用鉛酸蓄 電池只能達到設計壽命的1/4~1/3，這對電動車用戶和生產廠家都將帶來 極大不便和浪費。
目前，市場上有商用電動車鉛酸蓄電池修復儀，這種修復儀用於電 動自行車維修點作為商業工具， 一般是臺式或櫃式大型修復儀，其使用比 較複雜，需要專業技術人員操作，而且不能自動檢測電池電壓並根據電壓 大小採用最合理的修複方式，所以這種修復儀不能達到最好的修復效果， 更不能起到保養作用，也不便於個人使用，有很多的缺陷。另外也有少部
分面向電動車個人使用的電池修復儀，但其設計僅有單純的正脈衝疊加充 電電源修復，或僅是單純的並聯於電動車電池上的負脈衝修復。這種修復 儀仍然不具備因電池而施與正確方式修復的功能。這類修復儀甚至有可能
會加快電池老化進程。如新電池，或容量在85%以上的電池，使用目前 市面上的一些產品，如果控制不當，完全可能對電池產生極大的負作用， 因為這些產品既沒有電池生命狀態檢測功能，也沒有對電池的保護功能。
發明內容
本實用新型的目的就在於為了解決上述問題而提供一種便於個人使 用的電動車專用鉛酸蓄電池維護儀。
本實用新型是採用以下方式來達到上述目的的
本實用新型連接於電池充電器和電池之間，主要包括外殼部分和電路 部分，其中，電路部分包括電源電路、電池維護電路、矩形波功率放大電 路，所述電池維護電路包括矩形波產生電路，所述電路部分還包括電池電 壓檢測電路，電池電壓檢測電路的電源輸入端與電源電路的電源輸出端對 應連接；所述電池維護電路還包括階段性維護電路、矩形波頻率掃描式維 護電路、某頻率下佔控比掃描式維護電路以及正負脈衝結合維護電路，階 段性維護電路、矩形波頻率掃描式維護電路、某頻率下佔控比掃描式維護 電路以及正負脈衝結合維護電路的電源輸入端均與電源電路的電源輸出 端對應連接，電池電壓檢測電路的信號輸出端與階段性維護電路的信號輸 入端連接，矩形波產生電路、矩形波頻率掃描式維護電路、某頻率下佔控 比掃描式維護電路的公共信號輸入端與階段性維護電路的信號輸出端連 接，矩形波產生電路、矩形波頻率掃描式維護電路、某頻率下佔控比掃描式維護電路的公共信號輸出端與正負脈衝結合維護電路的信號輸入端連 接。
實際應用中，在對電池充電的同時，本實用新型能根據檢測到的電池 電壓和充電階段及時間，通過單片機內置的程序，自動運行階段性維護電 路，判斷應該進行充電維護還是單獨維護。單片機內置的程序會自動運行 矩形波頻率掃描式維護電路、某頻率下佔控比掃描式維護電路及正負脈衝 結合維護電路，並選擇最佳的方式對電池進行維護。
所述電路部分還包括狀態指示電路，狀態指示電路的電源輸入端與電 源電路的電源輸出端對應連接。這個電路能將電池的容量信息、維護時間 信息等反映在數碼顯示管上，讓使用者一目了然。
所述電路部分還包括電源輸入極性判別及轉換電路、輸出極性自動轉 換電路，電源輸入極性判別及轉換電路的電源輸出端與電源電路的電源輸 入端對應連接，電源輸入極性判別及轉換電路的信號輸出端與輸出極性自 動轉換電路的信號輸入端連接，輸出極性自動轉換電路的電源輸入端與電 源電路的電源輸出端對應連接。這兩個電路可以避免因市面不同規格電池 與其充電器電源極性不同，而損壞儀器和有效保護電池。
所述電池電壓檢測電路是:第一個單片機的輸入腳與第十四個電阻的 一端連接，第十四個電阻的另一端與第十五個電阻的一端以及第五個電阻 的一端共同相連，第五個電阻的另一端接地，第十五個電阻的另一端與第 十六個電阻的一端相連，第十六個電阻的另一端依次經過第一個繼電器、 第三個二極體、第四個二極體、第三個電阻、第十個二極體後與電池的輸 入插座的一端連接；所述階段性維護電路是第十七個電阻的一端與第一 個單片機的第二個輸出腳連接,第十七個電阻的另一端與第一個三極體的
基極連接,第一個三極體的集電極與第二個繼電器的一端以及第五個二極
管的正極共同連接，第一個三極體的發射極接地；所述矩形波頻率掃描式 維護電路、某頻率下佔控比掃描式維護電路及正負脈衝結合維護電路是:
第一個電感的一端與電池輸入插座的一端以及第十一個二極體的負極共 同連接，第一個電感的另一端與第一個電容的正極和第二個電容以及第二 個電感的一端共同連接，第二個電容的另一端接地，第二個電感的另一端 與第十一個二極體的正極以及第十七電阻的一端共同連接，第十七個電阻 的另一端與第十二個二極體的負極和第三個三極體的集電極共同連接，第 十二個二極體、第十三個二極體和第十四個二極體串聯，第十四個二極體 的正極接地，第三個三極體的基極與第二個三極體的集電極連接，第二個 三極體、第三個三極體的發射極接地，第二個三極體的基極與第四個電阻 的一端連接，第四個電阻的另一端與第一個單片機的第一個輸出腳連接。
所述狀態指示電路是:第一個單片機的第三個輸出腳、第四個輸出腳、 第五個輸出腳、第六個輸出腳、第七個輸出腳、第八個輸出腳、第九個輸 出腳分別通過第七個電阻、第八個電阻、第九個電阻、第十個電阻、第十 一個電阻、第十二個電阻、第十三個電阻與數碼二極體的第一個輸入腳、 第二個輸入腳、第三個輸入腳、第四個輸入腳、第五個輸入腳、第六個輸 入腳、第七個輸入腳連接。
所述電源輸入極性判別及轉換電路是由第六個二極體、第七個二極 管、第八個二極體、第九個二極體組成的橋式極性轉換電路的輸入端與電 池充電器端的輸出插座連接，所述橋式極性轉換電路的輸出端與第十六個 電阻的一端、第二個發光二極體的陽極、第二個繼電器的常開觸點共同連 接；所述輸出極性自動轉換電路是電池的輸入插座的一端與第一個繼電
器的常閉觸點之一、第一個電感的一端和第十一個二極體的負極、第一個 二極體的正極共同連接，電池的輸入插座的另一端與第一個繼電器的另一 常閉觸點以及第三個二極體共同連接，第三個二極體的負極與第三個電阻 的一端相連，第三個電阻的另一端與第十個二極體的負極、第四個二極體 的負極和第一個繼電器的一端共同連接，第十個二極體的正極、第四個二 極管的正極分別接地。
當本實用新型接上電動車電池和電動車電池充電器後，經第三個二極 管、第四個二極體、第三個電阻、第十個二極體和第一個繼電器，以及第 六個至第九個二極體組成的極性自動識別轉換後，再經第十六個電阻為本 實用新型供電。電源經第十六個電阻限流降壓後，再經由一個三端集成穩
壓電路IC3及第六個電容組成二級降壓穩壓濾波電源，輸出12V電源， 一是為第二個繼電器供電，二是此電壓在經另一個三端集成穩壓電路IC2 及第四個電容、第五個電容組成的5V電源穩壓濾波電路，為本實用新型 的核心晶片——第一個單片機及相關周圍電路供電。
當電動車電池接入本實用新型後，電池電壓經第三個二極體、第四個 二極體、第三個電阻、第十個二極體和第一個繼電器極性轉換後，再經第 十六個電阻、第十五個電阻和第五個電阻組成的電池電壓檢測電路，將電 池電源電壓按電阻所分值比例，由第五個電阻取樣，再經第四個電阻限流 後將電池電壓信號傳送給第一個單片機的輸入腳。第一個單片機的內部程 序會自動對電池狀態、維護狀態作出判斷與執行。將由第一個單片機的第 一個輸出腳輸出判斷電池狀態後所需維護的頻率及佔控比調整信號。該信 號經第四個電阻後直接驅動第二個和第三個三極體，再經過第三個三極體 的集電極、第十七個電阻以及關聯電路，由第二個電感、第一個電感、第
一個電容和第二個電容以及第十一個二極體共同組成的正負脈衝結合維 護電路，將該脈衝和第一個單片機的第二個輸出腳輸出的信號組合，控制 第一個三極體是否導通，驅動第二個繼電器，執行電池某個具體狀態的維 護。該部分電路中，第五個二極體是用於保護第二個繼電器的洩放二極體， 第十二個二極體、第十三個二極體和第十四個二極體為保護電池維護脈衝 不能超過極限脈衝電壓和第三個三極體的集電極電壓的保護電路。 本實用新型的有益效果在於-
由上可知，本實用新型能更好地保養和維護電動車電池，延長電動 車電池的使用壽命，而且體積小，使用方便，可以廣泛推廣應用。
圖1是本實用新型中電路部分的構成方框圖； 圖2是本實用新型中電路部分的電路結構圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步具體說明
如圖1所示，本實用新型的電路部分包括電源電路2、電池維護電路、 矩形波功率放大電路9，所述電池維護電路包括矩形波產生電路5，所述 電路部分還包括電池電壓檢測電路3，電池電壓檢測電路3的電源輸入端 與電源電路2的電源輸出端對應連接;所述電池維護電路還包括階段性維 護電路4、矩形波頻率掃描式維護電路6、某頻率下佔控比掃描式維護電 路7及正負脈衝結合維護電路8，階段性維護電路4、矩形波頻率掃描式 維護電路6、某頻率下佔控比掃描式維護電路7以及正負脈衝結合維護電 路8的電源輸入端均與電源電路2的電源輸出端對應連接，電池電壓檢測 電路3的信號輸出端與階段性維護電路4的信號輸入端連接，矩形波產生
電路5、矩形波頻率掃描式維護電路6、某頻率下佔控比掃描式維護電路 7的公共信號輸入端與階段性維護電路4的信號輸出端連接，矩形波產生 電路5、矩形波頻率掃描式維護電路6、某頻率下佔控比掃描式維護電路 7的公共信號輸出端與正負脈衝結合維護電路8的信號輸入端連接。
如圖1所示，所述電路部分還包括狀態指示電路11,狀態指示電路 11的電源輸入端與電源電路2的電源輸出端對應連接。這個電路能將電 池的容量信息、維護時間信息等反映在數碼顯示管上，讓使用者一目了然。
如圖1所示，所述電路部分還包括電源輸入極性判別及轉換電路1 和輸出極性自動轉換電路10，電源輸入極性判別及轉換電路1的電源輸 出端與電源電路2的電源輸入端對應連接，電源輸入極性判別及轉換電路 1的信號輸出端與輸出極性自動轉換電路10的信號輸入端連接，輸出極 性自動轉換電路10的電源輸入端與電源電路2的電源輸出端對應連接。 這兩個電路可以避免因市面不同規格電池與其充電器電源極性不同，而損 壞儀器和有效保護電池。
如圖2所示，電池電壓檢測電路3是單片機IC1的輸入腳INO與 電阻R14的一端連接，電阻R14的另一端與電阻R15的一端以及電阻R5 的一端共同相連，電阻R5的另一端接地，電阻R15的另一端與電阻R16 的一端相連，電阻R16的另一端依次經過繼電器Kl、 二極體D3、 二極 管D4、電阻R3、 二極體D10後與電池的輸入插座J1的一端連接；階段 性維護電路4是電阻R17的一端與單片機IC1的一個輸出腳OUT2連 接，電阻R17的另一端與三極體V1的基極連接，三極體V1的集電極與 繼電器K2的一端以及二極體D5的正極共同連接，三極體VI的發射極 接地；矩形波頻率掃描式維護電路6、某頻率下佔控比掃描式維護電路7
及正負脈衝結合維護電路8是電感Ll的一端與電池輸入插座Jl的一端 以及二極體Dll的負極共同連接，電感Ll的另一端與電容CI的正極和 電容C2及電感L2的一端共同連接，電容C2的另一端接地，電感L2的 另一端與二極體Dll的正極連接，並與電阻R17的一端連接，電阻R17 的另一端與二極體D12的負極和三極體V3的集電極共同連接，二極體 D12、 二極體D13和二極體D14串聯，二極體D14的正極接地，三極體 V3的基極與三極體V2的集電極連接，三極體V2和三極體V3的發射極 接地，三極體V2的基極與電阻R4的一端連接，電阻R4的另一端與單 片機IC1的一個輸出腳OUT1連接。
如圖2所示，狀態指示電路ll是單片機IC1的輸出腳OUT3、輸 出腳OUT4、輸出腳OUT5、輸出腳OUT6、輸出腳OUT7、輸出腳OUT8、 輸出腳OUT9分別通過電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻Rll、 電阻R12、電阻R13與數碼二極體DS1的輸入腳a、輸入腳b、輸入腳c、 輸入腳d、輸入腳e、輸入腳f、輸入腳g連接。
如圖2所示，電源輸入極性判別及轉換電路l是由二極體D6、 二 極管D7、 二極體D8、 二極體D9組成的橋式極性轉換電路的輸入端與電 池充電器端的輸出插座J2連接，所述橋式極性轉換電路的輸出端與電阻 R16的一端、電源指示發光二極體D2的陽極、繼電器K2的常開觸點共 同連接；輸出極性自動轉換電路10是電池的輸入插座J1的一端與繼電 器Kl的常閉觸點之一、電感Ll的一端和二極體Dll的負極、二極體Dl 的正極共同連接，電池的輸入插座Jl的另一端與繼電器Kl的另一常閉 觸點以及二極體D3共同連接，二極體D3的負極與電阻R3的一端相連， 電阻R3的另一端與二極體D10的負極、二極體D4的負極和繼電器Kl
一端共同連接，二極體D10的正極、二極體D4的正極分別接地。
如圖2所示，當本實用新型接上電動車電池輸入端的輸入插座Jl和 電池充電器的輸出插座J2後，經二極體D3、 二極體D4、電阻R3、 二極 管D10和繼電器K1，以及二極體D6、 二極體D7、 二極體D8、 二極體 D9組成的極性自動識別轉換電路後，再經電阻R16為本實用新型供電。 電源經電阻R16限流降壓後，再經由三端集成穩壓電路IC3及電容C6 組成二級降壓穩壓濾波電源，輸出12V電源一是為繼電器K2供電，二是 此電壓經三端集成穩壓電路IC2及電容C4、電容C5組成的5V電源穩 壓濾波電路後為本實用新型的核心晶片——單片機IC1及相關周圍電路 供電。
如圖2所示，電池電壓經二極體D3、 二極體D4、電阻R3、 二極體 D10和繼電器K1極性轉換後，再經電阻R16、電阻R15和電阻R5組成 的電池電壓檢測電路，將電池電源電壓按電阻所分值比例，由電阻R5取 樣，再經電阻R4限流後將電池電壓信號傳送給單片機IC1的輸入腳IN0， 單片機IC1的內部程序會自動對電池狀態、維護狀態作出判斷與執行，將 由單片機IC1的輸出腳0UT1輸出判斷電池狀態後所需維護的頻率及佔 控比調整信號，該信號經電阻R4後直接驅動三極體V2、三極體V3，再 經三極體V3的集電極、電阻R17以及關聯電路，由電感L2、電感L1、 電容C1、電容C2和二極體D11共同組成正負脈衝結合維護電路，將該 脈衝和單片機IC1的輸出腳OUT2輸出的信號組合，控制三極體VI是否 導通，驅動繼電器K2，執行電池某個具體狀態的維護。該部分電路中， 二極體D5是用於保護繼電器K2的洩放二極體，二極體D12、二極體D13、 二極體D14為保護電池維護脈衝不能超過極限脈衝電壓和三極體V3的集
電極電壓的保護電路。
本實用新型的主要目的是提供一種電路部分包括電池電壓檢測電 路、階段性維護電路、矩形波頻率掃描式維護電路、某頻率下佔控比掃描 式維護電路及正負脈衝結合維護電路的電動車專用鉛酸蓄電池維護儀,若 只改變電路元件的參數，或只改變電路元件的位置，或只改變同等性能的 電路元件數量，或只改變單片機的型號而仍然採用本實用新型所述的電池 電壓檢測電路、階段性維護電路、矩形波頻率掃描式維護龜路、某頻率下 佔控比掃描式維護電路及正負脈衝結合維護電路,或將本實用新型的指示 電路改用單只發光二極體或液晶數碼顯示器來顯示本實用新型所述的鉛 酸電池維護儀數據，則都應該視為侵犯本實用新型專利的權利。
權利要求1、一種電動車專用鉛酸蓄電池維護儀，連接於電池充電器和電池之間，主要包括外殼部分和電路部分，其中，電路部分包括電源電路、電池維護電路和矩形波功率放大電路，所述電池維護電路包括矩形波產生電路，其特徵在於所述電路部分還包括電池電壓檢測電路(3)，電池電壓檢測電路(3)的電源輸入端與電源電路(2)的電源輸出端對應連接；所述電池維護電路還包括階段性維護電路(4)、矩形波頻率掃描式維護電路(6)、某頻率下佔控比掃描式維護電路(7)以及正負脈衝結合維護電路(8)，階段性維護電路(4)、矩形波頻率掃描式維護電路(6)、某頻率下佔控比掃描式維護電路(7)以及正負脈衝結合維護電路(8)的電源輸入端均與電源電路(2)的電源輸出端對應連接，電池電壓檢測電路(3)的信號輸出端與階段性維護電路(4)的信號輸入端連接，矩形波產生電路(5)、矩形波頻率掃描式維護電路(6)、某頻率下佔控比掃描式維護電路(7)的公共信號輸入端與階段性維護電路(4)的信號輸出端連接，矩形波產生電路(5)、矩形波頻率掃描式維護電路(6)、某頻率下佔控比掃描式維護電路(7)的公共信號輸出端與正負脈衝結合維護電路(8)的信號輸入端連接。
2、 根據權利要求l所述的電動車專用鉛酸蓄電池維護儀，其特徵在於 所述電路部分還包括狀態指示電路(11)，狀態指示電路(11)的電 源輸入端與電源電路(2)的電源輸出端對應連接。
3、 根據權利要求l所述的電動車專用鉛酸蓄電池維護儀，其特徵在於所述電路部分還包括電源輸入極性判別及轉換電路(1)和輸出極性自動轉換電路(10)，電源輸入極性判別及轉換電路(1)的電源輸 出端與電源電路(2)的電源輸入端對應連接，電源輸入極性判別及 轉換電路(1)的信號輸出端與輸出極性自動轉換電路(10)的信號 輸入端連接，輸出極性自動轉換電路(10)的電源輸入端與電源電 路(2)的電源輸出端對應連接。
4、根據權利要求l所述的電動車專用鉛酸蓄電池維護儀，其特徵在於: 所述電池電壓檢測電路(3)是單片機IC1的輸入腳IN0與電阻 R14的一端連接，電阻R14的另一端與電阻R15的一端及電阻R5 的一端共同相連，電阻R5的另一端接地，電阻R15的另一端與電 阻R16的一端相連，電阻R16的另一端依次經過繼電器Kl、 二極 管D3、 二極體D4、電阻R3、 二極體D10後與電池的輸入插座Jl 的一端連接；所述階段性維護電路(4)是電阻R17的一端與單片 機IC1的一個輸出腳OUT2連接，電阻R17的另一端與三極體VI 的基極連接，三極體VI的集電極與繼電器K2的一端以及二極體 D5的正極共同連接，三極體VI的發射極接地；所述矩形波頻率掃 描式維護電路(6)、某頻率下佔控比掃描式維護電路(7)及正負脈 衝結合維護電路(8)是電感L1的一端與電池輸入插座Jl的一端 以及二極體Dll的負極共同連接，電感Ll的另一端與電容Cl的正 極和電容C2以及電感L2的一端共同連接，電容C2的另一端接地， 電感L2的另一端與二極體Dll的正極連接，並與電阻R17的一端 連接，電阻R17的另一端與二極體D12的負極以及三極體V3的集 電極共同連接，二極體D12、 二極體D13和二極體D14串聯，二極體D14的正極接地，三極體V3的基極與三極體V2的集電極連接， 三極體V2、三極體V3的發射極接地，三極體V2的基極與電阻R4 的一端連接，電阻R4的另一端與單片機IC1的一個輸出腳0UT1 連接。
5、 根據權利要求2所述的電動車專用鉛酸蓄電池維護儀，其特徵在於 所述狀態指示電路是單片機IC1的輸出腳OUT3、輸出腳OUT4、 輸出腳OUT5、輸出腳OUT6、輸出腳OUT7、輸出腳OUT8、輸出 腳OUT9分別通過電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻Rll、 電阻R12、電阻R13與數碼二極體DS1的輸入腳a、輸入腳b、輸 入腳c、輸入腳d、輸入腳e、輸入腳f、輸入腳g連接。
6、 根據權利要求3所述的電動車專用鉛酸蓄電池維護儀，其特徵在於 所述電源輸入極性判別及轉換電路(1)是由二極體D6、 二極體 D7、, 二極體D8、 二極體D9組成的橋式極性轉換電路的輸入端與電 池充電器端的輸出插座J2連接，所述橋式極性轉換電路的輸出端與 電阻R16的一端、電源指示發光二極體D2的陽極、繼電器K2的常 開觸點共同連接；所述輸出極性自動轉換電路(10)是電池的輸入插 座Jl的一端與繼電器Kl的常閉觸點之一、電感Ll的一端和二極體 Dll的負極、二極體Dl的正極共同連接，電池的輸入插座Jl的另 一端與繼電器Kl的另一常閉觸點和二極體D3共同連接，二極體 D3的負極與電阻R3的一端相連，電阻R3的另一端與二極體D10 的負極、二極體D4的負極和繼電器K1一端共同連接，二極體DIO 的正極、二極體D4的正極分別接地。
專利摘要本實用新型公開了一種便於個人使用的電動車專用鉛酸蓄電池維護儀。本實用新型連接於電池充電器和電池之間，主要包括外殼部分和電路部分，其中，電路部分包括電源電路、電池維護電路、矩形波功率放大電路，所述電池維護電路包括矩形波產生電路，其特徵在於所述電路部分還包括電池電壓檢測電路；所述電池維護電路還包括階段性維護電路、矩形波頻率掃描式維護電路、某頻率下佔控比掃描式維護電路及正負脈衝結合維護電路。對電池充電的同時，本實用新型根據檢測到的電池電壓和充電階段及時間，通過單片機內置的程序，產生對電池進行維護的最佳脈衝電流，所以本實用新型能更好地保養和維護電動車電池，延長電動車電池的使用壽命。
文檔編號H01M10/42GK201063352SQ20072008013
公開日2008年5月21日 申請日期2007年6月29日 優先權日2007年6月29日
發明者劉桄序 申請人:劉桄序