專利名稱：鉛酸蓄電池分時斷續(xù)壓控充電器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過時段自動控制，適當?shù)厍袚Q鉛酸蓄電池的充電工況，從而防止過充或熱失控，達到節(jié)省能源、電池延壽目標的鉛酸蓄電池分時斷續(xù)壓控充電器。屬于電 工電子設施。
背景技術：
鉛酸蓄電池迄今仍是大功率移動供電的主要能源，而欠電、過充則是造成此類電 池提前失效報廢的重要原因。現(xiàn)有技術對鉛酸蓄電池采用壓控+溫控的模式，在汽車修配 廠、礦山和家庭(電單車、電瓶燈等)則僅用壓控模式，來切換充電的大電流-浮充工況。這 對新電池、備用或小功率輸出電池的充電效果尚可滿足要求，但對其它狀況的鉛酸蓄電池 則會造成容量下降、電液蒸發(fā)、熱失控或過充，甚至將電池損壞報廢。對舊電池、免維護鉛酸蓄電池等進行的試驗和大量實際應用均證明(1)持續(xù)進 行大電流充電難以達到規(guī)定的端電壓，從而使“壓控”無效；長時間的大電流充電不僅浪費 能源，而且使得電池升溫超標，加速電液蒸發(fā)、極板彎曲短路。(2)持續(xù)浮充不僅浪費能源， 而且使得極板的反應層過氧化、導致輸出功率明顯下降。(3)電池溫度超標時，電液蒸發(fā)、極 板受損均已經(jīng)發(fā)生，“溫控”明顯屬于事后彌補的措施。且在大多數(shù)汽車修配廠、礦山和家庭 的充電器上并未使用溫控裝置，因此常常出現(xiàn)蓄電池充電至燙手、而端電壓仍未達標的狀 況。過充電階段有大量氣體析出，直接沖擊(氣蝕)正極板、并使其上的活性物質(zhì)加速 脫落；此外，正極板柵合金也由于嚴重的陽極氧化而腐蝕。鉛酸蓄電池的電液溫度過高，將 使負極板硫化而致使容量損失并降低壽命。電液蒸發(fā)后酸濃度增加，導致電池的自放電和 板柵的腐蝕加速，促使二氧化鉛松散脫落。一方面，現(xiàn)有技術由電池端電壓控制切換、長期持續(xù)浮充，造成了大量不必要的電 能浪費；另一方面，溫控切換滯后于化學反應，壓控切換卻常常失效，導致了大量的蓄電池 提前報廢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術，發(fā)明一種在符合充-放電曲線的前提下， 對鉛酸蓄電池的充電過程實施多時段控制，用以解決電池過充或熱失控等難題，明顯延長 電池壽命且節(jié)省充電能量的分時斷續(xù)壓控充電器。本發(fā)明是通過下列結構完成發(fā)明目的鉛酸蓄電池分時斷續(xù)壓控充電器由電源 (1)、時段控制裝置(2)、時長組合切換開關(3)，充電開關驅(qū)動元件(4)、傳統(tǒng)鉛酸蓄電池充 電部件(5)和導線電連接組成，其中的時段控制裝置(2)包含可控多段定時電路、各時段的 長度可以調(diào)節(jié)，經(jīng)充電開關驅(qū)動元件控制傳統(tǒng)充電部件，使之對鉛酸蓄電池分時段提供大 電流充電、自動恢復間歇、浮充電、備用充電的對應能量。時段控制裝置(2)中的可控多段定時電路采用機械定時器、NE555集成塊或其它定時電子元件、門電路均可構成；各時段的時長調(diào)節(jié)由機械開關或電子開關切換組合；充 電開關驅(qū)動元件采用電磁繼電器、或光電耦合元件、功率放大器構成；時段控制裝置(2)由 電池、或者線性、開關穩(wěn)壓電源，或者直接從傳統(tǒng)充電部件中引出提供能源；電源、時段控制 裝置、繼電器、傳統(tǒng)鉛酸蓄電池充電部件可封裝在同一個殼罩之中。時段控制裝置(2)采用帶多段可調(diào)定時軟件的單片機，單片機的I/O端口經(jīng)充電 關驅(qū)動元件控制傳統(tǒng)充電部件、使之對鉛酸蓄電池分時段提供大電流充電、自動恢復間 歇、浮充電、備用充電的對應能量。單片機可采用MCS-51系列中帶有內(nèi)部定時器的89C51 ；充電開關驅(qū)動元件可采用 2路光電耦合元件控制電磁繼電器，此2路互鎖并分別從傳統(tǒng)充電部件輸出大電流充電或 浮充電的對應能量；控制裝置的電源可直接從傳統(tǒng)充電部件中弓丨出，并選用中山市達華電 子廠生產(chǎn)的DHA-1-5型開關穩(wěn)壓元件降壓后提供；傳統(tǒng)充電部件可選用上海市領瑞有限公 司生產(chǎn)的JX-H-36型鉛酸蓄電池充電器。本發(fā)明由電源、時段控制裝置、時長組合切換開關、充電開關驅(qū)動元件、傳統(tǒng)充電 部件電連接組成，其中的時段控制裝置包含可控多段定時電路，經(jīng)充電開關驅(qū)動元件控制 傳統(tǒng)充電部件、使之對鉛酸蓄電池分時段提供大電流充電、自動恢復間歇、浮充電、備用充 電的對應能量。本發(fā)明采用“分時斷續(xù)壓控充電”方案，在符合鉛酸蓄電池基本充電規(guī)律的前提下 解決了上述難題。多次重復實驗和實際應用均表明(1)只要電液未完全干枯(或補充電液)且極板無破損，使用適當?shù)摹皵嗬m(xù)大電流 充電”方式就能使端電壓達標，能避免熱失控或過充、且對蓄電池無損傷。(2)蓄電池的端電壓達標后使用適當?shù)摹皵嗬m(xù)浮充”方式，不僅節(jié)省了充電能量，而 且能有效活化電池極板的反應層，從而提高和保持了蓄電池的輸出功率。為達到上述目標，本發(fā)明采用“分時斷續(xù)壓控充電”的技術方案，其中“壓控”由傳 統(tǒng)充電部件實現(xiàn)，“時控”包括以下列2種模式4段控制1.使用模式，主要解決電池過充、熱失控和電能浪費問題。①額定大電流充電至蓄 電池的端電壓達標、或者到2. 5小時后停止充電；②間隔0. 5小時后再浮充電1. 5小時后停 止；③間隔8小時后再浮充0. 5小時后停止。此后自動轉入“備用”模式。2.備用模式，主要解決長期存放的電池欠電、極板氧化和電能浪費問題。每隔24 小時浮充電0. 5小時后停止，周而復始。本發(fā)明由電源、時段控制裝置、時長組合切換開關、充電開關驅(qū)動元件、傳統(tǒng)鉛酸 蓄電池充電部件電連接組成，其中的時段控制裝置包含可控多段定時電路，經(jīng)充電開關驅(qū) 動元件控制傳統(tǒng)充電部件、使之對鉛酸蓄電池分時段提供大電流充電、自動恢復間歇、浮充 電、備用充電的對應能量。若為大眾商品，低端產(chǎn)品中的可控多段定時電路可采用機械定時器、或者NE555 集成塊或其它定時電子元件、門電路構成，但為了使充電器具有智能化效果、便于產(chǎn)品的升 級換代，推薦采用帶多段定時控制軟件的單片機；充電開關驅(qū)動元件可采用電磁繼電器、或 者光電耦合元件、功率放大器等；時段控制裝置的能源既可使用電池，也可使用線性或開關 穩(wěn)壓電源，還可直接從傳統(tǒng)充電部件中引出；電源、時段控制裝置、繼電器、傳統(tǒng)鉛酸蓄電池充電部件可封裝在同一個殼罩之中。若采用帶多段定時軟件的單片機作為時段控制裝置，則單片機的I/O端口經(jīng)充電 開關驅(qū)動元件控制傳統(tǒng)充電部件、使之對鉛酸蓄電池分時段提供大電流充電、自動恢復間 歇、浮充電、備用充電的對應能量。本發(fā)明中的單片機可采用MCS-51系列中帶有內(nèi)部定時器的89C51 ；充電開關驅(qū)動 元件可采用2路光電耦合元件控制電磁繼電器，為避免短路互擾，此2路互鎖并分別從傳統(tǒng) 充電部件輸出大電流充電或浮充電的對應能量；控制裝置的電源可直接從傳統(tǒng)充電部件中 引出，并選用中山市達華電子廠生產(chǎn)的DHA-1-5型開關穩(wěn)壓元件降壓后提供；傳統(tǒng)充電部 件可選用上海市領瑞有限公司生產(chǎn)的JX-H-36型鉛酸蓄電池充電器。對較多品牌鉛酸蓄電池所做的重復試驗和實用均表明本鉛酸蓄電池分時斷續(xù)壓 控充電器中提出的“斷續(xù)大電流充電”方式，能夠使得老舊蓄電池的端電壓達標，能夠避免 熱失控或過充、且能在節(jié)省充電能源的同時明顯延長蓄電池的壽命；其中提出的“斷續(xù)浮 充”方式則在省電的同時有效活化了電池極板的反應層，從而提高了老舊蓄電池的輸出功 率。本發(fā)明的有益效果是原理清晰、效果明顯，既杜絕了熱失控、過充對鉛酸蓄電池 的致命損傷，又能改善老舊蓄電池的容量和出力，同時還避免了過充或持續(xù)浮充帶來的電 能浪費。


圖1為本發(fā)明的結構示意圖；圖2為智能化鉛酸蓄電池分時斷續(xù)壓控充電器的組合原理框圖。圖3為智能化鉛酸蓄電池分時斷續(xù)壓控充電器的時段控制裝置電路圖。圖3中已 經(jīng)包括驅(qū)動輸出光電耦合元件4-1 ；為提高抗干擾能力，圖3左側以NE556為主體構成單片 機89C51的容噪自恢復電路。圖中各標號依次表示電源1、時段控制裝置2、時長組合切換開關3，充電開關驅(qū) 動元件4、傳統(tǒng)鉛酸蓄電池充電部件5，單片機2-1、時長輸入光電耦合元件2-2、驅(qū)動輸出光 電耦合元件4-1、電磁互鎖繼電器4-2。
具體實施例方式如圖1、圖2所示，本鉛酸蓄電池分時斷續(xù)壓控充電器由電源1、時段控制裝置2、時 長組合切換開關3，充電開關驅(qū)動元件4、傳統(tǒng)鉛酸蓄電池充電部件5電連接組成。其中，時 段控制裝置2采用了帶多段可調(diào)定時軟件的單片機2-1，單片機2-1的I/O端口經(jīng)光電耦合 元件2-2 (輸入)和4-1 (輸出)分別電連接至時長組合切換開關3、電磁互鎖繼電器4-2; 充電各時段的控制以及充電工況的切換等均由軟件實現(xiàn)。電源1直接從傳統(tǒng)充電部件5中 引出至DHA-1-5型開關穩(wěn)壓元件降壓后提供，單片機2-1采用MCS-51系列中帶有內(nèi)部定時 器的89C51，光電耦合元件2-2和4-1分別采用4N25和4N33，時長組合開關3采用KHT-2 型單刀四位波段開關，繼電器4-2采用直流3V驅(qū)動兩對觸點的SRC(4078)。傳統(tǒng)充電部件 5采用JX-H-36型鉛酸蓄電池充電器。本發(fā)明采用可控分時段原理補充傳統(tǒng)的壓控、溫控技術，尤其適用于電動車蓄電池的充電。由實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)場經(jīng)驗確定充電過程中各階段的最佳時長，對鉛酸蓄電池進行大電流充電、間隙恢復、浮充電、備用間隙浮充等自動切換，從而防止熱失控或過充損壞，達 到節(jié)省電能、電池延壽的目標。
權利要求
一種鉛酸蓄電池分時斷續(xù)壓控充電器，其特征是分時斷續(xù)壓控充電器由電源(1)、時段控制裝置(2)、時長組合切換開關(3)，充電開關驅(qū)動元件(4)、傳統(tǒng)鉛酸蓄電池充電部件(5)和導線電連接組成，其中的時段控制裝置(2)包含可控多段定時電路、各時段的長度可以調(diào)節(jié)，經(jīng)充電開關驅(qū)動元件控制傳統(tǒng)充電部件，使之對鉛酸蓄電池分時段提供大電流充電、自動恢復間歇、浮充電、備用充電的對應能量。
2.根據(jù)權利要求1所述的鉛酸蓄電池分時斷續(xù)壓控充電器，其特征是時段控制裝置 (2)中的可控多段定時電路采用機械定時器、NE555集成塊或其它定時電子元件、門電路均 可構成；各時段的時長調(diào)節(jié)由機械開關或電子開關切換組合；充電開關驅(qū)動元件采用電磁 繼電器、或光電耦合元件、功率放大器構成；時段控制裝置(2)由電池、或者線性、開關穩(wěn)壓 電源，或者直接從傳統(tǒng)充電部件中引出提供能源；電源、時段控制裝置、繼電器、傳統(tǒng)鉛酸蓄 電池充電部件可封裝在同一個殼罩之中。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的鉛酸蓄電池分時斷續(xù)壓控充電器，其特征是時段控制 裝置(2)采用帶多段可調(diào)定時軟件的單片機，單片機的I/O端口經(jīng)充電開關驅(qū)動元件控制 傳統(tǒng)充電部件、使之對鉛酸蓄電池分時段提供大電流充電、自動恢復間歇、浮充電、備用充 電的對應能量。
4.按權利要求1或2所述的鉛酸蓄電池分時斷續(xù)壓控充電器，其特征是單片機可采 用MCS-51系列中帶有內(nèi)部定時器的89C51 ；充電開關驅(qū)動元件可采用2路光電耦合元件控 制電磁繼電器，此2路互鎖并分別從傳統(tǒng)充電部件輸出大電流充電或浮充電的對應能量； 控制裝置的電源可直接從傳統(tǒng)充電部件中引出，并選用中山市達華電子廠生產(chǎn)的DHA-1-5 型開關穩(wěn)壓元件降壓后提供；傳統(tǒng)充電部件可選用上海市領瑞有限公司生產(chǎn)的JX-H-36型 鉛酸蓄電池充電器。
5.按權利要求3所述的鉛酸蓄電池分時斷續(xù)壓控充電器，其特征是單片機可采用 MCS-51系列中帶有內(nèi)部定時器的89C51 ；充電開關驅(qū)動元件可采用2路光電耦合元件控制 電磁繼電器，此2路互鎖并分別從傳統(tǒng)充電部件輸出大電流充電或浮充電的對應能量；控 制裝置的電源可直接從傳統(tǒng)充電部件中弓丨出，并選用中山市達華電子廠生產(chǎn)的DHA-1-5型 開關穩(wěn)壓元件降壓后提供；傳統(tǒng)充電部件可選用上海市領瑞有限公司生產(chǎn)的JX-H-36型鉛 酸蓄電池充電器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過時段自動控制，適當?shù)厍袚Q鉛酸蓄電池的充電工況，從而防止過充或熱失控，達到節(jié)省能源、電池延壽目標的鉛酸蓄電池分時斷續(xù)壓控充電器。屬于電工電子設施。本發(fā)明由電源、時段控制裝置、時長組合切換開關、充電開關驅(qū)動元件、傳統(tǒng)充電部件電連接組成，其中的時段控制裝置包含可控多段定時電路，經(jīng)充電開關驅(qū)動元件控制傳統(tǒng)充電部件、使之對鉛酸蓄電池分時段提供大電流充電、自動恢復間歇、浮充電、備用充電的對應能量。本發(fā)明采用可控分時段原理補充傳統(tǒng)的壓控、溫控技術，尤其適用于電動車蓄電池的充電。由實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)場經(jīng)驗確定充電過程中各階段的最佳時長，對鉛酸蓄電池進行大電流充電、間隙恢復、浮充電、備用間隙浮充等自動切換。
文檔編號H02J7/00GK101814755SQ20101014233
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月9日 優(yōu)先權日2009年12月17日
發(fā)明者劉海波, 吳霞, 李晉豫, 楊華舒, 楊宇璐, 殷小林, 陳剛 申請人:昆明理工大學