專利名稱：脈沖快速充電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種脈沖快速?zèng)_電機(jī)。
蓄電池在如下兩種情況下需要充電1.新蓄電池使用前，必須充電，稱初次充電，充電時(shí)間大約需要30-50小時(shí)。
2.蓄電池放電完畢，應(yīng)立即充電，稱正常充電，亦稱補(bǔ)充充電，充電時(shí)間大約12-15小時(shí)。
通常采用恒流充電法或恒壓充電法。恒流充電法在充電過(guò)程中，充電電流保持恒定，蓄電池電壓逐漸升高，此法充電時(shí)間較少，但在充電后期，充電電流大部分能量都用來(lái)電解水，蓄電池冒出大量氣泡，不僅浪費(fèi)大量電能，而且使極板活性物質(zhì)脫落。恒壓充電法在充電過(guò)程中，充電電壓保持恒定，剛充電時(shí)，充電電流很大，隨著蓄電池電壓的升高，充電電流逐漸減小。此法可避免蓄電池過(guò)量充電，但充電初期產(chǎn)生的大電流，亦可損壞極板。
為了避免單獨(dú)采用恒流充電或恒壓充電所產(chǎn)生的弊端，通常的做法是，采用分級(jí)定流充電法或定流定壓充電法，即快充浮充法。
分級(jí)定流充電法將充電過(guò)程分成兩個(gè)階段，第一階段用10小時(shí)率電流充電6-7小時(shí)，第二階段用20小時(shí)率電流充電14-17小時(shí)，一般充到單只蓄電池端電壓2.6-2.7伏，連續(xù)兩小時(shí)電壓不變，并且直到極板冒泡為止。
定流定壓充電法將充電周期分成兩半，前半周期用0.1C電流將蓄電池端電壓充至2.3V左右，后半周期自動(dòng)切換到定壓充電。采用這種方法充電，電解液氣泡較少，可節(jié)省能源，降低蓄電池溫升，減少蒸餾水損耗，改善工作環(huán)境，避免極板損耗。
無(wú)論是恒流充電法、恒壓充電法，還是分級(jí)定流充電法、定流定壓充電法，在充電過(guò)程中都不可避免地會(huì)產(chǎn)生如下三種極化現(xiàn)象1.電阻極化現(xiàn)象蓄電池充電過(guò)程中，正負(fù)離子分別向相反符號(hào)極板運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中受到一定阻力，稱蓄電池內(nèi)阻，充電電流流過(guò)蓄電池內(nèi)阻，內(nèi)阻上產(chǎn)生壓降，因此，蓄電池端電壓將升高。這種因蓄電池內(nèi)阻變化引起端電壓變化稱電阻極化。當(dāng)充電電流流過(guò)極化電阻時(shí)，內(nèi)阻上不斷產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致蓄電池溫度上升。
2.濃差極化現(xiàn)象蓄電池充電過(guò)程中，極板表面產(chǎn)生大量離子，在外電源電場(chǎng)作用下，正負(fù)離子分別向相反符號(hào)極板運(yùn)動(dòng)，稱離子的電遷移。這種離子電遷移的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于化學(xué)反應(yīng)的速度，因此極板和極板附近的離子濃度遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)離極板處的離子濃度。電解液中離子濃度的不同，必然導(dǎo)致電解液極化。這種因離子濃度差引起的電極電位的變化，稱濃差極化。充電電流越大，電化學(xué)反應(yīng)越劇烈，極板表面產(chǎn)生的正負(fù)離子越多，因此濃差極化越嚴(yán)重。
3.電化學(xué)極化現(xiàn)象蓄電池充電過(guò)程中，外電源不斷從蓄電池正極板取得電子輸送到負(fù)極板，而正負(fù)極板上的活性物質(zhì)與電解液發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，但由于電化學(xué)反應(yīng)的速度遠(yuǎn)小于電子運(yùn)動(dòng)的速度，因此，正負(fù)極板上形成電荷積累。蓄電池的正負(fù)極板形成一個(gè)一定容量的電容器，正負(fù)極板上積累的電荷越多，則電容器兩端電壓(即蓄電池端電壓)越高，由于電化學(xué)反應(yīng)速度小于電子運(yùn)動(dòng)速度而引起的蓄電池端電壓升高，稱為電化學(xué)極化現(xiàn)象。
這三種極化電壓都會(huì)對(duì)充電過(guò)程產(chǎn)生影響，其結(jié)果是，充電需要更多的電能和更多的時(shí)間。本實(shí)用新型的目的是克服以上充電方法的缺點(diǎn)，使蓄電池充電省時(shí)節(jié)能，并延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命和增加蓄電池實(shí)際有效容量。
脈沖快速充電法采用間歇脈沖電流充電，一個(gè)充電脈沖之后跟隨一個(gè)放電脈沖，在放電脈沖前后均插入一個(gè)間歇時(shí)間間隔，其方法是先用大約2C幅值的電流充電128ms左右，然后停止一個(gè)時(shí)間間隔，再用3C-6C幅值的電流放電1ms左右，停止一個(gè)時(shí)間間隔后，重新開(kāi)始下一個(gè)充電周期。由于充電電流決定了電阻極化現(xiàn)象和濃差極化現(xiàn)象的強(qiáng)度，當(dāng)充電電流中斷時(shí)，電阻極化現(xiàn)象和濃差極化現(xiàn)象立即消失；電化學(xué)極化現(xiàn)象與此相仿，在放電的時(shí)間間隔里，蓄電池正負(fù)板極上原來(lái)積累的電荷迅速減少，因此電化學(xué)極化現(xiàn)象同時(shí)迅速降低。
脈沖快速充電法完全克服了常規(guī)充電法的缺點(diǎn)，消除了三種極化電壓對(duì)充電過(guò)程的影響，具有如下優(yōu)點(diǎn)1.縮短充電時(shí)間采用常規(guī)充電法，初充電時(shí)間需30-50小時(shí)，補(bǔ)充充電時(shí)間需12-15小時(shí)，而采用脈沖快速充電法，初充電時(shí)間不超過(guò)5小時(shí)，補(bǔ)充充電時(shí)間在1小時(shí)之內(nèi)(鎳鉻蓄電池只需半小時(shí))。
2.節(jié)約大量能源采用脈沖快速充電法，通過(guò)各種檢測(cè)裝置可以使蓄電池始終保持最佳充電電流，充入蓄電池的電能絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，同時(shí)縮短充電時(shí)間。這種充電法可以節(jié)約電能50％-70％。
3.延長(zhǎng)蓄電池壽命采用常規(guī)充電法，充電后期蓄電池內(nèi)將產(chǎn)生大量氣泡，這些氣泡沖擊極板，嚴(yán)重影響蓄電池的壽命。而采用脈沖快速充電法，有效地避免了因劇烈出氣而造成的活性物質(zhì)的脫落，因而蓄電池的使用壽命顯著提高。采用脈沖快速充電法，蓄電池的使用壽命可達(dá)400-600次(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為280次)。
4.增加蓄電池實(shí)際容量采用常規(guī)充電法時(shí)，充電電流較小，極板深處的活性物質(zhì)不能進(jìn)行充分的化學(xué)反應(yīng)，很難達(dá)到額定值，采用脈沖快速充電法，充電電流很大，極板上的活性物質(zhì)可以進(jìn)行充分的電化學(xué)反應(yīng)，因而顯著提高蓄電池的實(shí)際容量。采用這種方法，可提高蓄電池的容量30％-50％。因此，應(yīng)用脈沖快速充電，相同蓄電池容量，可延長(zhǎng)放電時(shí)間25％-45％，相同放電時(shí)間，可減少投資30％-50％。
圖1是脈沖快速充電機(jī)的原理框圖。
圖2是脈沖快速充電機(jī)定時(shí)圖。
圖3是直流電源和充電電路的電路原理圖。
圖4是放電電路的電路原理圖。
圖5是邏輯電路的電路原理圖。
圖6是定時(shí)電路和檢測(cè)電路的電路原理圖。
圖1是脈沖快速充電機(jī)的原理框圖，包括直流電源和蓄電池，在充電電路對(duì)蓄電池進(jìn)行充電的同時(shí)，還有一個(gè)放電電路對(duì)蓄電池進(jìn)行放電，另有一個(gè)控制電路協(xié)調(diào)充電電路和放電電路交替工作?？刂齐娐酚蛇壿嬰娐?、定時(shí)電路和檢測(cè)電路組成。直流電源可以是開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，也可以是線性穩(wěn)壓電源，還可以是整流濾波后的脈動(dòng)電壓。
圖2是脈沖快速充電機(jī)定時(shí)圖，在每一個(gè)充電時(shí)間間隔(128ms)之后有一個(gè)放電時(shí)間間隔(1ms)，而在放電時(shí)間間隔的前后，各有一個(gè)間歇時(shí)間間隔(2ms)，充電電流幅度為2C，放電電流幅度為4C，這里的“C”是指蓄電池的標(biāo)稱容量，例如24安時(shí)的蓄電池，其C就等于24。上述所有時(shí)間間隔的長(zhǎng)短和充放電脈沖的幅度可根據(jù)不同蓄電池的充電特性自由設(shè)定。
圖3是直流電源和充電電路的電路原理圖，直流電源由整流橋B1、電感L1、電容C1及其周圍元件組成；B1的1腳接保險(xiǎn)F1，其2腳接電容C5，F(xiàn)1和C5的另一端接220VAC，電容C6跨接在B1的1、2腳之間，電容C8、C2的一端、C1的負(fù)極接到一起形成地(直流電源的負(fù)極)，B1的3腳接電阻R3，R3的另一端接C8和電感L1，L1的另一端接C2的一端、C1的正極，形成直流電源的正極。這里C5、C6組成交流降壓電路，整流橋的輸入電壓取自C6的兩端，可用C5、C6的容量比進(jìn)行調(diào)節(jié)。R3是一個(gè)小容量電阻，抑制通過(guò)B1的浪涌電流；L1的接入可大大改善整機(jī)的功率因數(shù)，減小電路總的諧波畸變(THD)。
充電電路由定時(shí)器U1、開(kāi)關(guān)管Q1、Q2和變壓器T1及其周圍元件組成；C8的負(fù)極、穩(wěn)壓二極管DZ1的正極接地，電阻R4的一端、變壓器T1初級(jí)的上端接直流電源的正極，R4的另一端接U1-8，C8的正極和DZ1的負(fù)極也接到U1-8，形成+12V，二極管D1的正極的U1-7，其負(fù)極接U1-2，電容C3同時(shí)接U1的2、7腳，其另一端接地，U1-1接地，U1-5通過(guò)電阻R8接地，U1-3通過(guò)電阻R1接Q2的基極，U1-4接Q1的集電極，同時(shí)接U10-6；Q1的集電極通過(guò)電阻R5接+12V，其發(fā)射極接地，其基極通過(guò)電容C9接地，并通過(guò)電阻R2接Q2的發(fā)射極；Q2的集電極接T1原邊的下端，電容C4和電阻R7串聯(lián)，跨接在Q2的集電極和地之間，T1的付邊接整流橋B2的1、2腳，電容C10和電阻R9并聯(lián)，一頭接B2-4，另一頭接電感L2，L2的另一頭接B2-3。U1產(chǎn)生100KHz左右的方波，驅(qū)動(dòng)Q2；Q1是過(guò)流保護(hù)當(dāng)輸出電流過(guò)大時(shí)，必在R6上產(chǎn)生較大的正電壓，使Q1導(dǎo)通，于是Q1集電極呈低電平，使U1仃止振蕩，于是Vo輸出電壓為零。充電電流由T1的變比和接到U1的2、7腳上的電阻、二極管網(wǎng)絡(luò)決定。T1的變比決定了輸出電壓Vo的高低，U1對(duì)C3的充電和放電有不同的路徑，RL1的常閉接點(diǎn)是1、3和2、4，從圖6可以看到充電路徑從+5V出發(fā)，經(jīng)過(guò)R43、VR10的下半部份、D1，到達(dá)C3的正極，放電路徑從C3的正極出發(fā)，經(jīng)過(guò)D2、R44、VR10的上半部份，到達(dá)U1-7。不同的路徑具有不同的時(shí)間常數(shù)，這就決定了其產(chǎn)生脈沖的占空比，也就決定了充電電路輸出電流的大小，調(diào)節(jié)VR8和VR10可以整定不同蓄電池的充電電流。因?yàn)槌潆婋娐返呢?fù)載是固定不變的，而且輸出的是脈沖式大電流，沒(méi)有必要對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣和調(diào)節(jié)，這樣可以大大簡(jiǎn)化電路。繼電器RL1在常閉位置是充電模式，當(dāng)RL1動(dòng)作時(shí)，就進(jìn)入保持模式。進(jìn)入保持模式的條件是U10C輸出高電平，有兩種情況滿足這個(gè)條件，一是當(dāng)由OPT4、U12組成的檢測(cè)電路獲知E1的端電壓達(dá)到額定值時(shí)，Q8基極有驅(qū)動(dòng)電流，R34上的電壓降足以使U12-7輸出高電平；二是由三極管Q6、Q9、Q10和場(chǎng)效應(yīng)管Q12以及單結(jié)晶體管Q11組成的定時(shí)電路時(shí)間到信號(hào)(T0)為高電平時(shí)，使Q6導(dǎo)通，從R41上輸出高電平。RL1在動(dòng)作前，充放電通過(guò)VR10，動(dòng)作后，充放電是通過(guò)VR8，因時(shí)間常數(shù)不同，改變了U12產(chǎn)生方波的占空比，從而改變了輸出電壓Vo，使蓄電池自動(dòng)進(jìn)入電壓保持模式。
控制信號(hào)Begin進(jìn)入U(xiǎn)1-4，當(dāng)此信號(hào)為高時(shí)，U1-3腳輸出一連串的方波，驅(qū)動(dòng)Q2，使T1的原邊流過(guò)方波電流，此電流被感應(yīng)到次級(jí)，經(jīng)過(guò)由肖特基二極管組成的整流橋B2、由L2、C10、R9組成的濾波器以后，變成直流電壓Vo，經(jīng)過(guò)R10對(duì)蓄電池E1進(jìn)行充電，這里R10是限流電阻。當(dāng)控制信號(hào)Begin為低時(shí)，U1處于放電狀態(tài)，U1-3輸出低電位，Q2截止，于是充電電流為零。
圖4的放電電路由三個(gè)電路結(jié)構(gòu)完全相同的可控硅及其驅(qū)動(dòng)觸發(fā)電路組成；光電耦合器件OPT1二極管部份的正極通過(guò)電阻R13接U4-3，其負(fù)極通過(guò)電位器VR2接地，OPT1三極管部份的集電極接SCR1的陽(yáng)極，其發(fā)射極通過(guò)電阻R14接SCR1的陰極，同時(shí)接三極管Q3的基極，Q3的集電極接SCR1的陽(yáng)極，其發(fā)射極通過(guò)電阻R12接SCR1的陰極，同時(shí)接可控硅SCR1的門(mén)極；光電耦合器件OPT2的二極管部份的正極通過(guò)電阻R16接U4-11，其負(fù)極通過(guò)電位器VR3接地，OPT2三極管部份的集電極接SCR2的陽(yáng)極，其發(fā)射極通過(guò)電阻R17接SCR2的陰極，同時(shí)接三極管Q4的基極，Q4的集電極接SCR2的陽(yáng)極，其發(fā)射極通過(guò)電阻R15接SCR2的陰極，同時(shí)接可控硅SCR2的門(mén)極；光電耦合器件OPT3二極管部份的正極通過(guò)電阻R19接U4-3，其負(fù)極通過(guò)電位器VR4接地，OPT3三極管部份的集電極接SCR3的陽(yáng)極，其發(fā)射極通過(guò)電阻R20接SCR3的陰極，同時(shí)接三極管Q5的基極，Q5的集電極接SCR3的陽(yáng)極，其發(fā)射極通過(guò)電阻R18接SCR3的陰極，同時(shí)接可控硅SCR3的門(mén)極；電阻R11和蓄電池E1串聯(lián)，SCR1和SCR2串聯(lián)，電阻R21和SCR3串聯(lián)，可控硅的陽(yáng)極都朝上，然后三者并聯(lián)，電容C11的正極接SCR1的陰極，其負(fù)極接SCR3的陽(yáng)極，E1的負(fù)極接Vo-，其正極接電阻R10，R10的另一端接Vo+。當(dāng)Trig1信號(hào)到來(lái)時(shí)，OPT1發(fā)光二極管導(dǎo)通，其三極管部份有電流流過(guò)，于是SCR1導(dǎo)通；因Trig1信號(hào)同時(shí)加到OPT3，所以SCR3也導(dǎo)通，蓄電池開(kāi)始通過(guò)R11、R21、SCR3放電，同時(shí)，通過(guò)SCR1、SCR3向C11充電；當(dāng)C11上電壓充到與接近E1時(shí)，SCR1因充電電流減小到小于其關(guān)斷電流而截止。在超過(guò)放電時(shí)間間隔的瞬間，Trig2信號(hào)到來(lái)，同時(shí)Trig1信號(hào)消失，此時(shí)，SCR2導(dǎo)通，C11上的電壓加到SCR3的陰極和陽(yáng)極之間，SCR3因反向偏置而截止，于是放電周期結(jié)束。
圖5的邏輯電路由JK觸發(fā)器U5、與門(mén)U3、U4、或門(mén)U10、單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器U6-U9、定時(shí)電路U11和三端電壓調(diào)整器U2組成；U6的3、4腳接地，10、11腳之間跨接定時(shí)電容C12，11腳又通過(guò)電阻R22接+5V，3腳接U10-3，6腳接U3的2、5腳；U7的3、4腳接地，10、11腳之間跨接定時(shí)電容C13，11腳又通過(guò)電阻R23接+5V，3腳接U10-6，6腳接U3-9；U8的3、4腳接地，10、11腳之間跨接定時(shí)電容C14，11腳又通過(guò)電阻R24接+5V，3腳接U4-3，6腳接U3-12；U9的3、4腳接地，10、11腳之間跨接定時(shí)電容C15，11腳又通過(guò)電阻R25接+5V，3腳通過(guò)電容C16接地，同時(shí)通過(guò)電阻R30接+5V，6腳接U10-5，1腳接U5的1、15腳，復(fù)位按鈕SW1和C16并聯(lián)；U11的4、8腳接+5V，1腳接地，2腳通過(guò)電容C18接地，并通過(guò)串聯(lián)的電阻R31、R32接+5V，7腳接在R31、R32的公共端，6腳和2腳接在一起，5腳通過(guò)電容C17接地，3腳接U5的1、15腳；U2的3腳接地，1腳通過(guò)電容C20接地，同時(shí)接+12V，2腳通過(guò)電容C19接地，同時(shí)接+5V；U5的1、5、11、15腳分別通過(guò)電阻R28、R26、R27、R29接+5V，U3、U4、U5、U10之間的電路按如下邏輯方程聯(lián)結(jié)JA＝2ms*B； KA＝2ms*！B；JB＝128ms*！A KB＝1ms*A；Start＝！A*！B； Stop＝！A*B；Trig1＝A*B； Trig2＝A*！B；Begin＝Reset+StartVacat＝Stop+Trig2書(shū)寫(xiě)上述邏輯方程采用了邏輯設(shè)計(jì)語(yǔ)言Abe1的符號(hào)約定，應(yīng)用時(shí)序電路的“時(shí)序機(jī)流程圖設(shè)計(jì)方法”設(shè)計(jì)而成，并通過(guò)了Abe1語(yǔ)言的三級(jí)模擬，U5的兩個(gè)觸發(fā)器A、B及與門(mén)U3、U4組成的時(shí)序電路，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)序?yàn)镾tart-＞Stop-＞Trig1-＞Trig2-＞Start-＞Stop-＞U6-U9是單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，U6-U8產(chǎn)生2ms、128ms、1ms三個(gè)定時(shí)信號(hào)，U9產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)Reset。其電路接法均相同；在這里，狀態(tài)Start、Stop、Trig1、Trig2和信號(hào)Start、Stop、Trig1、Trig2采用了相同的符號(hào)，時(shí)序電路的輸入變量為128ms、2ms、1ms，U11接成自激多諧振蕩器的電路形式，為觸發(fā)器A、B產(chǎn)生頻率為1MHz的時(shí)鐘信號(hào)。
圖6是定時(shí)電路和檢測(cè)電路的電路原理圖。定時(shí)電路由三極管Q6、Q9、Q10和場(chǎng)效應(yīng)管Q12以及單結(jié)晶體管Q11及其周圍元件組成；電位器VR5和電阻R37串聯(lián)，VR5的一頭接+5V，R37的一頭接地，Q9的基極的VR5的中心抽頭，其發(fā)射極通過(guò)電位器VR6接+5V，其集電極通過(guò)電解電容C22接地，同時(shí)接Q12的柵極和Q10的集電極；Q12的漏極通過(guò)電阻R40接+5V，其源極接Q10的基極和Q10、Q11的發(fā)射極；Q11的第一基極通過(guò)電阻R38接+5V，其第二基極通過(guò)電阻R39接地，同時(shí)接Q6的基極；Q6的集電極接+5V，其發(fā)射極通過(guò)電阻R41接地，同時(shí)接U10-10。定時(shí)電路把峰值電流同充電電流分開(kāi)，可獲得很長(zhǎng)的延遲時(shí)間，Q9、R37、VR5、VR6形成恒流源，其充電電流可以調(diào)低到幾個(gè)毫微安，Q12是電壓跟隨器。！Reset信號(hào)可以使定時(shí)電容器放電，于是計(jì)時(shí)重新開(kāi)始。這里的定時(shí)電路最長(zhǎng)可延時(shí)十小時(shí)，調(diào)節(jié)電位器VR5可對(duì)定時(shí)時(shí)間作線性調(diào)節(jié)。
檢測(cè)電路由定時(shí)器U12、光電偶合器件OPT4、三極管Q7、Q8、繼電器RL1及其周圍元件組成；U12的4、8腳接+5V，U12-1接地，U12-5通過(guò)電容C21接地，電阻R33和電位器VR7串聯(lián)，VR7的一端接地，R33的一端接U12-2和U12-6，U12-7接U10-9；U10-8接三極管Q7的基極，Q7的基極通過(guò)電阻R43接地，其發(fā)射極通過(guò)電阻R42接地，其集電極通過(guò)繼電器RL1接+5V；電阻R44和二極管D2串聯(lián)，R44的一端接RL1-1，二極管的一端接U1-2，RL1-4接U1-7，電阻R45一頭接+5V，另一頭分別通過(guò)電位器VR8和VR10接RL1-2和RL1-3，VR8和VR10的中心抽頭分別接RL1-5和RL1-6；光電偶合器件OPT4發(fā)光管部份的陽(yáng)極通過(guò)電阻R35接E1的正極，其陰極通過(guò)電位器VR9接E1的負(fù)極，OPT4三極管部份的集電極接+5V，其發(fā)射極通過(guò)電阻R36接地，同時(shí)接三極管Q8的基極；Q8的集電極接+5V，其發(fā)射極通過(guò)電阻R34接地，同時(shí)接R33和VR7的聯(lián)結(jié)處。當(dāng)E1剛進(jìn)行充電時(shí)，其端電壓較低，OPT4發(fā)光二極管部份無(wú)電流，Q8截止，R34上的電壓為零，U12-7上是低電平，RL1處在常閉狀態(tài)，整機(jī)處在充電模式；當(dāng)E1的端電壓充至額定值時(shí)，OPT4發(fā)光二極管部份有電流流過(guò)，Q8導(dǎo)通，R34上有壓降，足以使U12-7輸出高電平，于是Q7導(dǎo)通，RL1動(dòng)作，常開(kāi)接點(diǎn)吸合，整機(jī)進(jìn)入電壓保持模式。
整機(jī)的工作過(guò)程如下在整機(jī)加電的瞬間(請(qǐng)參考圖5)，因電容上的電壓不能突變，C16上的電壓為零，+5V電壓通過(guò)R30向C16充電。當(dāng)電壓接近+5V時(shí)，C16上的電壓有一正跳變，此信號(hào)進(jìn)入U(xiǎn)9-5，其正邊沿在U9-1上觸發(fā)出一個(gè)負(fù)跳變的方波信號(hào)(！Reset)，此信號(hào)進(jìn)入U(xiǎn)5的1、15腳，使觸發(fā)器A、B復(fù)位，時(shí)序電路進(jìn)入狀態(tài)Start；與此同時(shí)，在U9-6上觸發(fā)出一個(gè)正跳變的方波信號(hào)(Reset)，此信號(hào)進(jìn)入U(xiǎn)10-5，產(chǎn)生了Begin信號(hào)，此信號(hào)進(jìn)入U(xiǎn)7-5，其正邊沿觸發(fā)U7-6上產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)方波128ms；與此同時(shí)，Begin信號(hào)進(jìn)入U(xiǎn)1-4，使充電電路正常工作，于是完成了開(kāi)機(jī)的啟動(dòng)工作，Reset信號(hào)是一個(gè)單脈沖，開(kāi)機(jī)啟動(dòng)完畢后即行消失。當(dāng)按下復(fù)位按鈕SW1時(shí)，也產(chǎn)生Reset和！Reset信號(hào)，使整機(jī)復(fù)位，同時(shí)使定時(shí)電路重新計(jì)時(shí)。在128ms信號(hào)有效期間，時(shí)序電路一直保持在Start狀態(tài)，Vo繼續(xù)向蓄電池充電。
當(dāng)設(shè)定的充電時(shí)間間隔完畢，128ms信號(hào)消失，時(shí)序電路進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)，即Stop狀態(tài)，由U4-8產(chǎn)生的Stop信號(hào)進(jìn)入U(xiǎn)10-1，在U10-3產(chǎn)生Vacat信號(hào)，此信號(hào)進(jìn)入U(xiǎn)6-5，其正邊沿觸發(fā)U6-6上產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)方波2ms信號(hào)，在此信號(hào)有效期間，時(shí)序電路一直保持在Stop狀態(tài)，蓄電池不充電，也不放電，進(jìn)入間歇時(shí)間間隔。
當(dāng)設(shè)定的間歇時(shí)間間隔完畢，2ms信號(hào)消失，時(shí)序電路進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)，即Trig1狀態(tài)，由U4-3輸出的Trig1信號(hào)進(jìn)入U(xiǎn)8-5，其正邊沿觸發(fā)U8-6產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)方波1ms信號(hào)，在此信號(hào)有效期間內(nèi)，時(shí)序電路一直保持在Trig1狀態(tài)，SCR1和SCR3導(dǎo)通，蓄電池一直處于放電狀態(tài)。
當(dāng)設(shè)定的充電時(shí)間間隔完畢，1ms信號(hào)消失，時(shí)序電路進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)，即Trig2狀態(tài)，由U4-11輸出的Trig2信號(hào)進(jìn)入U(xiǎn)10-1，在U10-3上產(chǎn)生Vacat信號(hào)，此信號(hào)進(jìn)入U(xiǎn)6-5，其正邊沿觸發(fā)U6-6上產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)方波2ms信號(hào)，在此信號(hào)有效期間內(nèi)，時(shí)序電路一直保持在Trig2狀態(tài)，蓄電池不充電，也不放電.，進(jìn)入間歇時(shí)間間隔。
當(dāng)設(shè)定的間歇時(shí)間間隔完畢，2ms信號(hào)消失，時(shí)序電路進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)，即Start狀態(tài)，由U4-6輸出的Start信號(hào)進(jìn)入U(xiǎn)10-4，在U10-6上產(chǎn)生了Begin信號(hào)，由此開(kāi)始了一個(gè)新的充電周期。
當(dāng)設(shè)定的充電時(shí)間已經(jīng)到來(lái)，或者是檢測(cè)電路獲知E1的端電壓已經(jīng)到達(dá)額定值，RL1動(dòng)作，整機(jī)自動(dòng)進(jìn)入電壓保持模式。
幾點(diǎn)說(shuō)明1.由于本實(shí)用新型采用電容降壓，對(duì)呈感性的電網(wǎng)起到了一定的補(bǔ)償作用；2.由于本實(shí)用新型采用大電流脈沖式充電，所謂“快充、浮充”概念已經(jīng)消失，當(dāng)蓄電池電壓充到額定值以后，即切換到保持電壓，其作用僅僅是補(bǔ)充蓄電池的自然放電；3.Q9、Q10是2N4125，Q12是2N4220，Q11是2N4853，OPT1-4是4N26，所有元器件均是普通型，市場(chǎng)上隨處可見(jiàn)。
權(quán)利要求1.一種脈沖快速充電機(jī)，其特征在于包括直流電源和蓄電池，在充電電路對(duì)蓄電池進(jìn)行充電的同時(shí)，還有一個(gè)放電電路對(duì)蓄電池進(jìn)行放電，另有一個(gè)控制電路協(xié)調(diào)充電電路和放電電路交替工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電機(jī)，其特征在于控制電路由邏輯電路、定時(shí)電路和檢測(cè)電路組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電機(jī)，其特征在于；直流電源由整流橋B1、電感L1、電容C1及其周圍元件組成；B1的1腳接保險(xiǎn)F1，其2腳接電容C5，F(xiàn)1和C5的另一端接220VAC，電容C6跨接在B1的1、2腳之間，電容C7、C2的一端、C1的負(fù)極同時(shí)接到B1-4形成地(直流電源的負(fù)極)，B1的3腳接電阻R3，R3的另一端接C7和電感L1，L1的另一端接C2的一端、C1的正極，形成直流電源的正極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電機(jī)，其特征在于充電電路由定時(shí)器U1、開(kāi)關(guān)管Q1、Q2和變壓器T1及其周圍元件組成；C8的負(fù)極、穩(wěn)壓二極管DZ1的正極接地，電阻R4的一端、變壓器T1初級(jí)的上端接直流電源的正極，R4的另一端接U1-8，C8的正極和DZ1的負(fù)極也接到U1-8，形成+12V，二極管D1的正極的U1-7，其負(fù)極接U1-2，電容C3同時(shí)接U1的2、7腳，其另一端接地，U1-1接地，U1-5通過(guò)電阻R8接地，U1-3通過(guò)電阻R1接Q2的基極，U1-4接Q1的集電極，同時(shí)接U10-6；Q1的集電極通過(guò)電阻R5接+12V，其發(fā)射極接地，其基極通過(guò)電容C9接地，并通過(guò)電阻R2接Q2的發(fā)射極；Q2的集電極接T1原邊的下端，電容C4和電阻R7串聯(lián)，跨接在Q2的集電極和地之間，T1的付邊接整流橋B2的1、2腳，電容C10和電阻R9并聯(lián)，一頭接B2-4，另一頭接電感L2，L2的另一頭接B2-3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電機(jī)，其特征在于放電電路由三個(gè)電路結(jié)構(gòu)完全相同的可控硅及其驅(qū)動(dòng)觸發(fā)電路組成；光電耦合器件OPT1二極管部份的正極通過(guò)電阻R13接U4-3，其負(fù)極通過(guò)電位器VR2接地，OPT1三極管部份的集電極接SCR1的陽(yáng)極，其發(fā)射極通過(guò)電阻R14接SCR1的陰極，同時(shí)接三極管Q3的基極，Q3的集電極接SCR1的陽(yáng)極，其發(fā)射極通過(guò)電阻R12接SCR1的陰極，同時(shí)接可控硅SCR1的門(mén)極；光電耦合器件OPT2的二極管部份的正極通過(guò)電阻R16接U4-11，其負(fù)極通過(guò)電位器VR3接地，OPT2三極管部份的集電極接SCR2的陽(yáng)極，其發(fā)射極通過(guò)電阻R17接SCR2的陰極，同時(shí)接三極管Q4的基極，Q4的集電極接SCR2的陽(yáng)極，其發(fā)射極通過(guò)電阻R15接SCR2的陰極，同時(shí)接可控硅SCR2的門(mén)極；光電耦合器件OPT3二極管部份的正極通過(guò)電阻R19接U4-3，其負(fù)極通過(guò)電位器VR4接地，OPT3三極管部份的集電極接SCR3的陽(yáng)極，其發(fā)射極通過(guò)電阻R20接SCR3的陰極，同時(shí)接三極管Q5的基極，Q5的集電極接SCR3的陽(yáng)極，其發(fā)射極通過(guò)電阻R18接SCR3的陰極，同時(shí)接可控硅SCR3的門(mén)極；電阻R11和蓄電池E1串聯(lián)，SCR1和SCR2串聯(lián)，電阻R21和SCR3串聯(lián)，可控硅的陽(yáng)極都朝上，然后三者并聯(lián)，電容C11的正極接SCR1的陰極，其負(fù)極接SCR3的陽(yáng)極，E1的負(fù)極接Vo-，其正極接電阻R10，R10的另一端接Vo+。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電機(jī)，其特征在于邏輯電路由JK觸發(fā)器U5、與門(mén)U3、U4、或門(mén)U10、單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器U6-U9、定時(shí)電路U11和三端電壓調(diào)整器U2組成；U6的3、4腳接地，10、11腳之間跨接定時(shí)電容C12，11腳又通過(guò)電阻R22接+5V，3腳接U10-3，6腳接U3的2、5腳；U7的3、4腳接地，10、11腳之間跨接定時(shí)電容C13，11腳又通過(guò)電阻R23接+5V，3腳接U10-6，6腳接U3-9；U8的3、4腳接地，10、11腳之間跨接定時(shí)電容C14，11腳又通過(guò)電阻R24接+5V，3腳接U4-3，6腳接U3-12；U9的3、4腳接地，10、11腳之間跨接定時(shí)電容C15，11腳又通過(guò)電阻R25接+5V，3腳通過(guò)電容C16接地，同時(shí)通過(guò)電阻R30接+5V，6腳接U10-5，1腳接U5的1、15腳，復(fù)位開(kāi)關(guān)SW1和C16并聯(lián)；U11的4、8腳接+5V，1腳接地，2腳通過(guò)電容C18接地，并通過(guò)串聯(lián)的電阻R31、R32接+5V，7腳接在R31、R32的公共端，6腳和2腳接在一起，5腳通過(guò)電容C17接地，3腳接U5的1、15腳；U2的3腳接地，1腳通過(guò)電容C20接地，同時(shí)接+12V，2腳通過(guò)電容C19接地，同時(shí)接+5V；U5的1、5、11、15腳分別通過(guò)電阻R28、R26、R27、R29接+5V，U3、U4、U5、U10之間的電路按如下邏輯方程聯(lián)結(jié)JA＝2ms*B；KA＝2ms*！B；JB＝128ms*！A KB＝1ms*A；Start＝！A*！B； Stop＝！A*B；Trig1＝A*B； Trig2＝A*！B；Begin＝Reset+Start Vacat＝Stop+Trig2
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電機(jī)，其特征在于定時(shí)電路由三極管Q6、Q9、Q10和場(chǎng)效應(yīng)管Q12以及單結(jié)晶體管Q11及其周圍元件組成；電位器VR5和電阻R37串聯(lián)，VR5的一頭接+5V，R37的一頭接地，Q9的基極的VR5的中心抽頭，其發(fā)射極通過(guò)電位器VR6接+5V，其集電極通過(guò)電解電容C22接地，同時(shí)接Q12的柵極和Q10的集電極；Q12的漏極通過(guò)電阻R40接+5V，其源極接Q10的基極和Q10、Q11的發(fā)射極；Q11的第一基極通過(guò)電阻R38接+5V，其第二基極通過(guò)電阻R39接地，同時(shí)接Q6的基極；Q6的集電極接+5V，其發(fā)射極通過(guò)電阻R41接地，同時(shí)接U10-10。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電機(jī)，其特征在于檢測(cè)電路由定時(shí)器U12、光電偶合器件OPT4、三極管Q7、Q8、繼電器RL1及其周圍元件組成；U12的4、8腳接+5V，U12-1接地，U12-5通過(guò)電容C21接地，電阻R33和電位器VR7串聯(lián)，VR7的一端接地，R33的一端接U12-2和U12-6，U12-7接U10-9；U10-8接三極管Q7的基極，Q7的基極通過(guò)電阻R43接地，其發(fā)射極通過(guò)電阻R42接地，其集電極通過(guò)繼電器RL1接+5V；電阻R44和二極管D2串聯(lián)，R44的一端接RL1-1，二極管的一端接U1-2，RL1-4接U1-7，電阻R45一頭接+5V，另一頭分別通過(guò)電位器VR8和VR10接RL1-2和RL1-3，VR8和VR10的中心抽頭分別接RL1-5和RL1-6；光電偶合器件OPT4發(fā)光管部份的陽(yáng)極通過(guò)電阻R35接E1的正極，其陰極通過(guò)電位器VR9接E1的負(fù)極，OPT4三極管部份的集電極接+5V，其發(fā)射極通過(guò)電阻R36接地，同時(shí)接三極管Q8的基極；Q8的集電極接+5V，其發(fā)射極通過(guò)電阻R34接地，同時(shí)接R33和VR7的聯(lián)結(jié)處。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電機(jī)，其特征在于蓄電池的充電電流是脈沖式的準(zhǔn)方波，在每一個(gè)充電時(shí)間間隔之后有一個(gè)放電時(shí)間間隔，而在放電時(shí)間間隔的前后，各有一個(gè)間歇時(shí)間間隔，上述所有時(shí)間間隔的長(zhǎng)短和充放電脈沖的幅度可根據(jù)不同蓄電池的充電特性自由設(shè)定。
專利摘要本實(shí)用新型是一種脈沖快速充電機(jī),由直流電源、充電電路、放電電路、控制電路和蓄電池組成,蓄電池的充電電流是脈沖式的準(zhǔn)方波,在每一個(gè)充電時(shí)間間隔之后有一個(gè)放電時(shí)間間隔,而在放電時(shí)間間隔的前后,各有一個(gè)間歇時(shí)間間隔,上述所有時(shí)間間隔的長(zhǎng)短和充放電脈沖的幅度可根據(jù)不同蓄電池的充電特性自由設(shè)定。其特點(diǎn)是能縮短充電時(shí)間、大量節(jié)約能源、延長(zhǎng)蓄電池壽命、增加蓄電池實(shí)際容量。
文檔編號(hào)H02J7/00GK2501235SQ0125024
公開(kāi)日2002年7月17日 申請(qǐng)日期2001年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月1日
發(fā)明者郁百超 申請(qǐng)人:郁百超