本發(fā)明涉及一種蓄電池充電控制方法及裝置，尤其是涉及一種鉛酸蓄電池快速充電控制方法及其實(shí)現(xiàn)電路（裝置）。

背景技術(shù)：

目前，電動(dòng)車已成為老百姓日常生活中的主要交通和運(yùn)輸工具，鉛酸蓄電池因?yàn)槠浼夹g(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，成為當(dāng)前電動(dòng)車大量采用的主要?jiǎng)恿碓础?/p>

鉛酸蓄電池是二次電池，當(dāng)其內(nèi)部儲(chǔ)存電量消耗后可以通過充電器進(jìn)行補(bǔ)充而反復(fù)使用。為保護(hù)蓄電池不因充電而損壞，目前的充電器普遍存在有充電電流小、充電時(shí)間長的缺陷。目前的充電電流一般設(shè)置為蓄電池的0.15C左右，如此大小的電流雖對蓄電池沒有什么傷害但充電時(shí)間需要8-10個(gè)小時(shí)，過長的充電時(shí)間限制了蓄電池的有效使用，給用戶使用帶來不便。為減短充電時(shí)間雖然可以增大充電電流，但由于技術(shù)原因不能有效解決大電流充電對蓄電池造成的損傷，會(huì)明顯縮短蓄電池的壽命，只能作為應(yīng)急電源偶爾使用。

為提高充電效率和充電速度，人們對鉛酸蓄電池的充電特性進(jìn)行了大量研究，開發(fā)了多種快速充電技術(shù)。1、如“中國科學(xué)院電工研究所”、“國家勞動(dòng)和社會(huì)保障部”、“可再生能源發(fā)電咨詢與培訓(xùn)中心”聯(lián)合出版的《鉛酸蓄電池的充放電特性與維護(hù)》一書標(biāo)明：蓄電池的充放電特性不是一成不變的，它與蓄電池的使用過程和蓄電池的新舊程度有關(guān)。2、還與蓄電池的即時(shí)存電量有關(guān)。3、當(dāng)充電電流小于蓄電池可接受電流時(shí)，效果降低加長了充滿時(shí)間，4、當(dāng)充電電流大于蓄電池可接受電流時(shí)，蓄電池端電壓上升過快，多余電能被轉(zhuǎn)化成熱量，這既浪費(fèi)了電能還對蓄電池造成損傷，導(dǎo)致蓄電池壽命減短。5、在充電開始和接近充滿時(shí)，蓄電池接受電流轉(zhuǎn)化能力弱，過大的充電電流同樣會(huì)損傷蓄電池。

目前主要的充電方法都存在有不同缺陷：1、三段式：選取的充電電流是安全電流但造成充電時(shí)間過長，而且不能適應(yīng)被充蓄電池的整個(gè)過程，前期和中后期與蓄電池的接受能力偏差大，后期的涓流充電持續(xù)時(shí)間過長照樣造成過充，這種情況由于操作者原因常常發(fā)生。2、許多新的充電技術(shù)，其中以脈沖式、間歇式、變流式效果為佳。這些新方法可以改善充電性能，但大多使用蓄電池外表溫升參數(shù)測控，溫度升高后才干預(yù)，措施滯后，不能明顯增大充電電流提高充電速度，而且需要復(fù)雜的電路結(jié)構(gòu)、眾多的元器件，甚至依托單片機(jī)、程序等才能實(shí)現(xiàn)，實(shí)施門檻高或成本增加。3、還有運(yùn)用新技術(shù)把充電過程精密分解、多段設(shè)置充電參數(shù)，此方法也只是針對群體共性，不能精密適應(yīng)到個(gè)體，也不適應(yīng)新舊程度不同，剩余存電量不同的蓄電池。

研究表明：鉛酸蓄電池充電時(shí)的電化學(xué)轉(zhuǎn)化能力即接受電量的能力與蓄電池的新舊程度和內(nèi)部已存電量有關(guān)，新舊不同、內(nèi)部已存電量不同再充電時(shí)其接受充電電流的能力也不同；蓄電池越新、內(nèi)部已存電量越少其接受充電電流的能力越強(qiáng)。接受能力強(qiáng)其端電壓上升就越慢，一旦充電電流偏大超出其接受能力，電瓶的端電壓就上升快，多余的充電量就會(huì)轉(zhuǎn)化成熱量而降低充電效率。根據(jù)鉛酸蓄電池的這一特性，我們可以在充電初后期減小電流使蓄電池免受損傷，在充電中期加大充電電流以縮短充電時(shí)間，而且實(shí)時(shí)檢測蓄電池端電壓變化，使充電電流的大小能夠適應(yīng)和跟蹤不同質(zhì)量性能、不同新舊，不同剩余電量的蓄電池。不過現(xiàn)在市場上所售的充電器充電電流是固定不變的，這就造成蓄電池在充電初期電流過大損傷蓄電池，中期吃不飽充電時(shí)間加長，末期充電電流偏大發(fā)熱。這樣既加長了電量充滿的時(shí)間，也降低了充電效率，浪費(fèi)了電能，還造成蓄電池在使用后期出現(xiàn)被充鼓變形的故障導(dǎo)致提前報(bào)廢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出了一種鉛酸蓄電池快速充電控制方法，采用充電功能電路與開關(guān)電源組合控制充電參數(shù)，使整個(gè)充電過程更符合蓄電池的充電特性，有效提高了充電速度和效率，縮短了充電時(shí)間，又有效保持蓄電池的原有使用壽命不被縮短；本發(fā)明同時(shí)提出了一種變流控制電路及一種實(shí)現(xiàn)所述快速充電控制方法的鉛酸蓄電池安全快速充電裝置。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：

一種鉛酸蓄電池快速充電控制方法：

1）在充電開始，首先是大電流變流輸出充電階段：采用變流控制電路，以蓄電池充電時(shí)的最大電流接受能力為依據(jù)設(shè)置最大充電電流，以蓄電池最大充電電流時(shí)的電壓上升速度為依據(jù)設(shè)定電壓上升率基準(zhǔn)值；實(shí)時(shí)檢測蓄電池充電時(shí)的端電壓，將測得的蓄電池端電壓上升速度與設(shè)定的電壓上升率基準(zhǔn)值比較，進(jìn)而分段延時(shí)或線性調(diào)節(jié)充電電流大小，讓充電電流始終跟蹤并保持與蓄電池的即時(shí)電流接受能力同步；

2）在充電器處于充電狀態(tài)時(shí)，采用間歇控制電路，把連續(xù)工作的控制信號(hào)周期性關(guān)斷迫使充電器間歇性工作，以間歇式的充電方式為蓄電池充電；

3）最后，在蓄電池端電壓上升至最高電壓時(shí)，轉(zhuǎn)換充電模式補(bǔ)充充電或?qū)π铍姵剡M(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

所述的鉛酸蓄電池快速充電控制方法，在大電流變流輸出充電階段：當(dāng)蓄電池端電壓上升率小于設(shè)定的電壓上升率基準(zhǔn)值時(shí)，變流控制電路以最大充電電流為蓄電池充電；當(dāng)蓄電池端電壓上升率大于設(shè)定的電壓上升率基準(zhǔn)值時(shí)，變流控制電路把充電電流向下調(diào)一個(gè)檔充電，并延時(shí)這個(gè)狀態(tài)，延時(shí)結(jié)束后充電電流又恢復(fù)到原來的大電流，如果蓄電池端電壓上升率不再大于電壓上升基準(zhǔn)值時(shí)就以大電流充電，如果大于電壓上升基準(zhǔn)值，重新把充電電流下調(diào)一個(gè)檔次，如此反復(fù)，實(shí)現(xiàn)分段延時(shí)控制；或者，當(dāng)蓄電池端電壓上升率大于設(shè)定的電壓上升率基準(zhǔn)值時(shí)，通過變流控制電路線性調(diào)節(jié)充電電流使充電電流減小至與蓄電池的電流接受能力相同并保持。

所述的鉛酸蓄電池快速充電控制方法，在蓄電池端電壓上升至最高電壓時(shí)，轉(zhuǎn)換充電模式補(bǔ)充充電或?qū)π铍姵剡M(jìn)行養(yǎng)護(hù)：采用微充放模式補(bǔ)充充電、激活和保持蓄電池活性，即采用大電流短時(shí)間充電和小電流長時(shí)間放電方式對蓄電池進(jìn)行補(bǔ)充和維護(hù)。

所述的鉛酸蓄電池快速充電控制方法，采用去硫化電路對蓄電池進(jìn)行維護(hù)，設(shè)置回差電壓閾值略小于蓄電池安全充電電壓，當(dāng)蓄電池端電壓上升到蓄電池的最高允許電壓時(shí)，控制充電電路停止充電，啟動(dòng)去硫化電路進(jìn)行小幅度放電，待蓄電池端電壓降至回差電壓閥值，控制充電電路繼續(xù)為蓄電池充電，使充電電壓再上升至蓄電池的最高允許電壓，反復(fù)循環(huán)。

一種實(shí)現(xiàn)前述鉛酸蓄電池快速充電控制方法的變流控制電路，包括變電流檢測單元、分段延時(shí)控制單元或線性調(diào)節(jié)單元，分段延時(shí)控制單元采用比較延時(shí)電路實(shí)現(xiàn)分段延時(shí)控制，線性調(diào)節(jié)單元采用比例放大電路線性調(diào)節(jié)充電電流，所述變電流檢測單元采用電壓升降檢測電路，所述電壓升降檢測電路的輸出端連接分段延時(shí)控制單元比較器或線性調(diào)節(jié)單元比例放大電路的輸入端；所述分段延時(shí)控制單元或線性調(diào)節(jié)單元的輸出端通過放大電路輸出變流控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)分段延時(shí)或線性調(diào)節(jié)充電電流大小。

所述的變流控制電路，述變電流檢測單元采用R41、R42、R43、R44四個(gè)電阻組成電阻橋，與所述電阻橋的對角橋臂R42、R43各連接一個(gè)電容，所述電阻橋的輸入端連接在被充電的蓄電池兩端，電阻橋的輸出端A、B連接分段延時(shí)控制單元或線性放大控制單元輸入端。

所述的變流控制電路，為保證檢測靈敏度和檢測的一致性，在所述電壓升降檢測電路的電橋中，與對角橋臂連接設(shè)有放大電路，并在電阻橋中增加二極管（D42、D43）和電阻（R53、R54）以提高電路的熱穩(wěn)定性和檢測精度。

所述的變流控制電路，分段延時(shí)控制單元由一級(jí)比較器和一級(jí)延時(shí)電路組成，設(shè)置比較器的回差大小與被充電蓄電池的電壓上升率值相等，當(dāng)蓄電池由于充電電流大引起的端電壓上升值大于比較器的回差時(shí)，比較器AR4反轉(zhuǎn)并對延時(shí)電容放電清零，延時(shí)器AR5輸出高電位控制變流輸出管導(dǎo)通，向外輸出一個(gè)延時(shí)時(shí)長的變流信號(hào)。

一種鉛酸蓄電池安全快速充電裝置，包括所述的變流控制電路，間歇控制電路，充電控制電路，開關(guān)電源，所述變流控制電路輸出連接開關(guān)電源，所述開關(guān)電源通過穩(wěn)流電路連接蓄電池組，充電控制電路與間歇控制電路連接，間歇控制電路與開關(guān)電源連接，穩(wěn)流電路也與間歇控制電路連接。

所述的鉛酸蓄電池安全快速充電裝置，間歇控制電路由電阻R69、R70、R71，電容C70、C71，雙基三極管Q72，場效應(yīng)三極管Q70、Q71，二極管D71等元件組成，加裝在開關(guān)電源電壓控制信號(hào)的通道中，把連續(xù)工作的控制信號(hào)周期性關(guān)斷迫使充電裝置間歇性工作，蓄電池充滿后隨著充電裝置停止工作時(shí)關(guān)閉。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明鉛酸蓄電池快速充電控制方法及裝置，以被充蓄電池在充電過程中能夠接受的最大充電電流為依據(jù)設(shè)定充電電流，以被充蓄電池充電時(shí)的電壓上升速度設(shè)定電壓上升率；通過實(shí)時(shí)檢測蓄電池充電時(shí)端電壓上升速度，將檢出的端電壓上升率與設(shè)定的電壓上升率比較，進(jìn)而分段或線性調(diào)節(jié)充電電流，讓充電電流始終跟蹤并保持與蓄電池的即時(shí)電流接受能力同步，因而具有更寬的蓄電池容量適應(yīng)性。

2、本發(fā)明鉛酸蓄電池快速充電控制方法及裝置，并采用脈沖和間斷的充電波形改善和提高蓄電池電流接受能力，充電后期采用微充放模式補(bǔ)充充電，一是繼續(xù)充余下的電量，二是對電瓶進(jìn)行維護(hù)，三是限制充電電壓不再升高，防止過充現(xiàn)象發(fā)生，四是激活蓄電池潛能保持蓄電池活性。通過全部或選擇使用幾個(gè)充電功能電路及與不同結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源組合方案，能夠?qū)崿F(xiàn)對鉛酸蓄電池的變流充電、間歇充電、限壓充電、微循環(huán)充放電、高壓脈沖除硫化、脈沖補(bǔ)充充電等功能，使整個(gè)充電過程更符合蓄電池的充電特性，既有效提高了充電速度和充電效率又有效保持蓄電池的原有使用壽命不被縮短。

3、本發(fā)明變流控制電路及其蓄電池安全快充裝置，具有電路構(gòu)成簡單，成本低，功能電路組合靈活，易于實(shí)施等優(yōu)點(diǎn)。變流檢測可以檢出被充蓄電池的端電壓上升率，根據(jù)被充蓄電池充電特性設(shè)置上升率基準(zhǔn)參數(shù)，由檢出數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)參數(shù)比較對充電電流做出調(diào)整，可有效增大充電電流到0.3C以上縮短充電時(shí)間一半左右而對蓄電池不造成傷害。

4、本發(fā)明蓄電池安全快充裝置，具有穩(wěn)流功能，保證充電電流的穩(wěn)定性。具有充電電壓控制功能，在蓄電池端電壓達(dá)到最高電壓切斷充電。具有充滿轉(zhuǎn)換功能，在切斷充電時(shí)接入放電電路。具有控制充電電流間歇性中斷功能。具有去硫化功能。防過充、消除老化和激活電瓶性能的充電保護(hù)裝置，使用該裝置可以杜絕電瓶由于過充造成的電池?fù)p壞，可以激活并提高電瓶性能，有效消除電池硫化，延長電瓶使用壽命。

5、本發(fā)明蓄電池安全快充裝置，間歇式、變流式充電控制功能，穩(wěn)流功能，去硫化功能，它可以全部或選擇性使用，與不同的開關(guān)電源電路組合對鉛酸蓄電池充電，有效增大充電電流至0.3C以上，使充電時(shí)間縮短一半以上，并使整個(gè)充電過程更符合蓄電池的充電特性，既降低了蓄電池在大電流充電時(shí)的發(fā)熱量又有效提高了充電速度和充電效率，保證蓄電池在增大充電電流后的使用壽命不被縮短。

附圖說明

圖1是本發(fā)明鉛酸蓄電池安全快充裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明鉛酸蓄電池快充方法的輸出波形和充電曲線示意圖（20AH）；

圖3是本發(fā)明變流控制電路的電壓升降檢測電路原理圖之一；

圖4是本發(fā)明變流控制電路的電壓升降檢測電路原理圖之二；

圖5是本發(fā)明變流控制電路的分段控制單元電路原理圖；

圖6是本發(fā)明變流控制電路的線性調(diào)節(jié)單元電路原理圖之一；

圖7是本發(fā)明變流控制電路的線性調(diào)節(jié)單元電路原理圖之二；

圖8是本發(fā)明鉛酸蓄電池安全快充裝置的間歇充電控制單元電路原理圖；

圖9是本發(fā)明鉛酸蓄電池安全快充裝置變流及間歇控制電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

本發(fā)明鉛酸蓄電池快速充電控制方法，實(shí)現(xiàn)方式包括如下幾個(gè)階段：

1）在充電開始，首先是大電流變流輸出充電階段：

采用變流控制電路，以蓄電池充電時(shí)的最大電流接受能力為依據(jù)設(shè)置最大充電電流，以蓄電池最大充電電流時(shí)的電壓上升速度為依據(jù)設(shè)定電壓上升率基準(zhǔn)值；實(shí)時(shí)檢測蓄電池充電時(shí)的端電壓，將測得的蓄電池端電壓上升速度與設(shè)定的電壓上升率基準(zhǔn)值比較，進(jìn)而執(zhí)行分段延時(shí)調(diào)節(jié)或線性調(diào)節(jié)充電電流大小，讓充電電流始終跟蹤并保持與蓄電池的即時(shí)電流接受能力同步；

2）在充電器處于充電狀態(tài)時(shí)，采用間歇控制電路，把連續(xù)工作的控制信號(hào)周期性關(guān)斷，迫使充電器間歇性工作，以間歇式的充電方式為蓄電池繼續(xù)充電；

采用間歇式的充電方式，可以消除蓄電池內(nèi)部電極極化，平衡電解液濃度差，有效消除蓄電池內(nèi)部熱積累有效降低溫升，改善和提高蓄電池電流接受能力，并有效提高充電效率并縮短充電時(shí)間；

3）最后，在蓄電池端電壓上升至最高電壓時(shí)，停止充電；或者，在蓄電池端電壓上升至最高電壓時(shí)，轉(zhuǎn)換充電模式補(bǔ)充充電或?qū)π铍姵剡M(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

本發(fā)明通過分段延時(shí)或線性調(diào)節(jié)充電電流大小，讓充電電流始終跟蹤并保持與蓄電池的即時(shí)電流接受能力同步，可有效提高充電效率并縮短充電時(shí)間。

實(shí)施例2

參見圖2，本實(shí)施例的鉛酸蓄電池快速充電控制方法，與實(shí)施例1的不同之處在于：在大電流變流輸出充電階段：當(dāng)蓄電池端電壓上升率小于設(shè)定的電壓上升率基準(zhǔn)值時(shí)，變流控制電路以最大充電電流為蓄電池充電；

當(dāng)蓄電池端電壓上升率大于設(shè)定的電壓上升率基準(zhǔn)值時(shí)，通過變流控制電路把充電電流向下調(diào)一個(gè)檔充電，并延時(shí)這個(gè)狀態(tài)，等延時(shí)結(jié)束后充電電流又恢復(fù)到原來的大電流，如果蓄電池端電壓上升速度不再大于基準(zhǔn)上升率就以大電流繼續(xù)充電，如果端電壓上升速度仍大于基準(zhǔn)上升率就再把充電電流調(diào)小，如此反復(fù)，實(shí)現(xiàn)分段延時(shí)控制；

或者，當(dāng)蓄電池端電壓上升速度大于設(shè)定的電壓上升率基準(zhǔn)值時(shí)，通過變流控制電路線性調(diào)節(jié)充電電流使充電電流減小至與蓄電池的電流接受能力相同并保持。

實(shí)施例3

本實(shí)施例的鉛酸蓄電池快速充電控制方法，與實(shí)施例1或?qū)嵤├?的不同之處在于：進(jìn)一步的，在蓄電池端電壓上升至最高電壓時(shí)，轉(zhuǎn)換充電模式補(bǔ)充充電或?qū)π铍姵剡M(jìn)行養(yǎng)護(hù)。本實(shí)施例采用微充放模式補(bǔ)充充電、激活和保持蓄電池活性，即采用大電流短時(shí)間充電和小電流長時(shí)間放電方式對蓄電池進(jìn)行維護(hù)。

實(shí)施例4

本實(shí)施例的鉛酸蓄電池快速充電控制方法，與實(shí)施例3的不同之處在于：采用去硫化電路對蓄電池進(jìn)行維護(hù)，設(shè)置回差電壓閾值略小于蓄電池安全充電電壓，當(dāng)蓄電池端電壓上升到蓄電池的最高允許電壓時(shí)，充電控制電路停止充電，啟動(dòng)去硫化電路進(jìn)行小幅度放電，待蓄電池端電壓降至回差電壓閥值，充電控制電路繼續(xù)為蓄電池充電，使充電電壓再上升至蓄電池的最高允許電壓，反復(fù)循環(huán)。

實(shí)施例5

參見圖5或圖6，本實(shí)施例為一種實(shí)現(xiàn)如前所述鉛酸蓄電池快速充電控制方法的變流控制電路，包括變電流檢測單元、分段延時(shí)控制單元或線性調(diào)節(jié)單元；分段延時(shí)控制單元采用比較延時(shí)電路實(shí)現(xiàn)分段延時(shí)控制，線性調(diào)節(jié)單元采用比例放大電路線性調(diào)節(jié)充電電流；所述變電流檢測單元采用電壓升降檢測電路，所述電壓升降檢測電路的輸出端連接分段延時(shí)控制單元比較器或線性調(diào)節(jié)單元比例放大電路的輸入端；所述分段延時(shí)控制單元或線性調(diào)節(jié)單元的輸出端通過放大電路輸出變流控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)分段延時(shí)或線性調(diào)節(jié)充電電流大小。

圖5中，分段延時(shí)控制單元由一級(jí)比較器和一級(jí)延時(shí)電路組成，設(shè)置比較器的回差大小與被充電蓄電池的電壓上升率值相等，當(dāng)蓄電池由于充電電流大引起的端電壓上升值大于比較器的回差時(shí)，比較器AR4反轉(zhuǎn)并對延時(shí)電容放電清零，延時(shí)器AR5輸出高電位控制變流輸出管導(dǎo)通，向外輸出變流信號(hào)。同時(shí)延時(shí)放電電容被充電；等延時(shí)充電電容電壓升高至比較器AR5再次反轉(zhuǎn)使其輸出恢復(fù)低電位時(shí)，完成一個(gè)變流控制過程。

這個(gè)電路是在檢測到端電壓上升率高時(shí)后面的電路就把充電電流向下調(diào)一個(gè)檔充電，電路中延時(shí)這個(gè)狀態(tài)，等延時(shí)結(jié)束充電電流就又恢復(fù)到原來的大電流，此時(shí)如果蓄電池端電壓上升速度低于基準(zhǔn)上升率時(shí)就以大電流充電，如果端電壓上升速度仍高于基準(zhǔn)上升率，變流控制電路重動(dòng)作，重把充電電流下調(diào)一個(gè)檔次。如此反復(fù)，實(shí)現(xiàn)分段延時(shí)控制。

該電路可以實(shí)現(xiàn)對充電電流的階段性調(diào)整。工作原理是：當(dāng)充電電流小于或等于蓄電池的最大接受電流時(shí)，蓄電池的端電壓上升緩慢，節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B的電位差偏小，不足以驅(qū)動(dòng)比較器翻轉(zhuǎn)，則比較器AR4正相輸入端處于高電位，其輸出端即節(jié)點(diǎn)C也處于高電位。節(jié)點(diǎn)D處于低電位，輸出三極管截止，不向外輸出控制或調(diào)節(jié)信號(hào)。

當(dāng)蓄電池的充電電流大于其最大接受電流時(shí)，蓄電池的端電壓上升加快，節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B的電位差增大并大于比較器的AR4的翻轉(zhuǎn)電壓，AR5輸出級(jí)導(dǎo)通，延時(shí)電容C43經(jīng)過電阻R45和比較器AR4快速放電，C點(diǎn)電位下降并低于AR5的同相端，此時(shí)C點(diǎn)由于C43的原因使低電位保持一定時(shí)間，在此時(shí)間段內(nèi)D點(diǎn)高電位，Q41導(dǎo)通，向外輸出低電平電流調(diào)節(jié)信號(hào)，控制開關(guān)電源減小充電電流，蓄電池端電壓上升減慢，期間AR4反轉(zhuǎn)，其輸出關(guān)斷，電容C43經(jīng)電阻R46充電而電位逐漸上升，經(jīng)過一定時(shí)間的充電使電位上升高于AR5的同相端時(shí)，AR5恢復(fù)原始狀態(tài)，電路對充電電流的控制消失，充電電流增大，蓄電池的端電壓上升速度加快，節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B的電位差又增大，一旦大于AR4的反轉(zhuǎn)電位時(shí)，AR4反轉(zhuǎn)對C43放電，重復(fù)上述工作過程，重新對電流進(jìn)行再一次調(diào)節(jié)。

圖6中，檢測電路后跟一個(gè)線性放大器，該放大器對前級(jí)檢測出的電位差信號(hào)進(jìn)行同步線性放大，將檢測到的電壓上升率值同步放大一定值去同比例調(diào)整充電電流，輸出一定電平幅度的電壓信號(hào)控制場效應(yīng)管Q41的導(dǎo)通狀態(tài)，由Q41直接控制變流電路對充電電流進(jìn)行同步調(diào)整，實(shí)現(xiàn)線性調(diào)節(jié)充電電流大小，讓充電電流始終處于蓄電池的最大接收電流值，達(dá)到最佳充電狀態(tài)。控制信號(hào)輸出級(jí)可改用場效應(yīng)管，

實(shí)施例6

參見圖3，本實(shí)施例的變流控制電路，與實(shí)施例5的不同之處在于：所述變電流檢測單元采用R41、R42、R43、R44四個(gè)電阻組成電阻橋，與所述電阻橋的對角橋臂R42、R43各連接一個(gè)電容，所述電阻橋的輸入端連接在被充電的蓄電池兩端，電阻橋的輸出端A、B連接分段延時(shí)控制單元或線性放大控制單元輸入端。

在電路中，由R41、R42和R43、R44組成電阻橋接在被充電的蓄電池兩端，其中取電阻值R41=R43，R42=R44；電容C41=C42。該電阻橋與電容共同形成一個(gè)蓄電池端電壓上升速率檢測電路，用來檢出蓄電池端電壓在充電過程中的上升速度。

在不考慮電容C41、C42的影響時(shí)，不管電阻橋兩端的電壓即蓄電池電壓怎樣變化，也不管電壓上升速度有多快，節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B的電位同步上升而且始終相等；加入電容C41和C42之后，由于電容兩端電壓不能突變，蓄電池端電壓的上升幅度就完全加在電阻R41和R44上，形成節(jié)點(diǎn)A的電位上升變慢，節(jié)點(diǎn)B的電位上升快，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的電位差隨蓄電池的端電壓上升加快而變大，而且蓄電池端電壓上升越快，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的電位差就越大。

對于確定的蓄電池組，其新舊程度和存電量是確定的，充電性能即接受電流的能力也隨之確定，這時(shí)候節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B的電位差大小就只與充電電流的大小有關(guān)，一旦充電電流過大超出蓄電池的電流接收能力就會(huì)引起端電壓上升速度加快，使二者之間的電位差加大，所以我們不僅可以根據(jù)節(jié)點(diǎn)A和B之間的電位差值確定蓄電池的充電速度，也能判斷出充電電流是否過大，并檢出其電位差值去驅(qū)動(dòng)后面的處理電路控制開關(guān)電源輸出電流的大小，以達(dá)到與蓄電池的接受能力相匹配。充電器中添加了這個(gè)電路就可以一直以較大的電流充電以提高充電速度縮短充電時(shí)間。

蓄電池充電變電流檢測與控制單元電路可以根據(jù)蓄電池的電流接受能力自動(dòng)調(diào)整充電電流，使之在整個(gè)充電過程中任一時(shí)刻或任一階段時(shí)的充電電流為蓄電池的最大接受電流，有效提高充電效率并縮短充電時(shí)間。

實(shí)施例7

本實(shí)施例所述的變流控制電路，與前述各實(shí)施例不同的是：為保證檢測靈敏度和檢測的一致性，在所述電壓升降檢測電路的電橋中，與對角橋臂連接設(shè)有放大電路，并在電阻橋中增加二極管（D42、D43）和電阻（R53、R54）以提高電路的熱穩(wěn)定性和檢測精度。

參見圖4，和圖3相比增加了一級(jí)三極管放大。其中增加的二極管D42、D43和電阻R53、R54可以提高本電路的熱穩(wěn)定性和檢測精度。

實(shí)施例8

本實(shí)施例所述的變流控制電路，與前述各實(shí)施例不同的是：參見圖7，是圖4和圖6的組合（加三極管放大電路后與放大器之間的組合）。圖6、圖7中的電阻R40和穩(wěn)壓管D41組成串聯(lián)式穩(wěn)壓電路給信號(hào)處理電路供電。

該方案電路可以通過其輸出端去控制和改變開關(guān)電源的穩(wěn)流電路基準(zhǔn)信號(hào)大小，從而限制穩(wěn)流電路檢測信號(hào)的最大值，達(dá)到變流目的。

實(shí)施例9

參見圖1，本實(shí)施例為一種實(shí)現(xiàn)前述鉛酸蓄電池快速充電方法的安全快速充電裝置，包括如前所述的變流控制電路，間歇控制電路，充電控制電路，開關(guān)電源（可控直流電源），所述變流控制電路輸出連接開關(guān)電源，所述開關(guān)電源通過穩(wěn)流電路連接蓄電池組，充電控制電路與間歇控制電路連接，間歇控制電路與開關(guān)電源連接，穩(wěn)流電路也與間歇控制電路連接。

實(shí)施例10

參見圖8，本實(shí)施例所述的鉛酸蓄電池安全快速充電裝置，與實(shí)施例9的區(qū)別在于，采用如下的間歇控制電路。該電路由電阻R69、R70、R71，電容C70、C71，雙基三極管Q72，場效應(yīng)三極管Q70、Q71，二極管D71等元件組成。

所述間歇控制電路加裝在開關(guān)電源電壓控制信號(hào)的通道中，在充電器處于充電狀態(tài)時(shí)工作，把連續(xù)工作的控制信號(hào)周期性關(guān)斷迫使充電器間歇性工作，蓄電池充滿后隨著充電裝置停止工作而關(guān)閉。取值要點(diǎn)：根據(jù)每個(gè)周期內(nèi)充電時(shí)間與停充時(shí)間的長短及比值設(shè)置C71、R71放電時(shí)間和C70、R70的充電時(shí)間。

間歇充電的作用是在正常充電過程中控制充電電流每隔一定時(shí)長停頓一個(gè)相對短的時(shí)間間隔，這個(gè)停充間隔可以達(dá)到讓蓄電池內(nèi)部的電解液濃度恢復(fù)平衡，極板與電解液之間的極化現(xiàn)象消除，已分解的氫氧離子重新化合減小氣體析出，本充電周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量散發(fā)以減小熱積累降低蓄電池溫升、減少水分蒸發(fā)、提高充電效率的目的。

工作原理：充電器的電壓控制信號(hào)從A點(diǎn)進(jìn)入，經(jīng)電阻R68控制三極管Q7的基極，Q7控制開關(guān)電源的穩(wěn)壓控制端。圖中電阻R為開關(guān)電源穩(wěn)壓控制端的等效電阻。

當(dāng)充電器給蓄電池充電時(shí)，A點(diǎn)輸出高電平，該輸入信號(hào)經(jīng)電阻R68加在控制三極管Q7基極，此時(shí)Q7理應(yīng)導(dǎo)通，但由于該控制信號(hào)在加給電阻R68的同時(shí)通過電阻R69也加了三極管Q72上令Q72導(dǎo)通，結(jié)果使Q7的基極經(jīng)過Q72接地，迫使Q7處于截止?fàn)顟B(tài)，開關(guān)電源在Q7截止期間停止給蓄電池充電。

在Q7的截止的同時(shí)C點(diǎn)變成高電平，電容C71經(jīng)D71瞬間被充電接近C點(diǎn)電壓，于是Q71的導(dǎo)通又迫使Q72截止；Q72的截止可以讓Q7即時(shí)獲得驅(qū)動(dòng)電壓而導(dǎo)通，如果這樣會(huì)造成Q7的截止時(shí)間過短，元件C70、R70、Q70的作用是延遲Q7的導(dǎo)通，過程是在Q7截止C點(diǎn)電位變高的同時(shí)Q70的柵極電位通過C70也被拉高，于是Q70導(dǎo)通，Q70的導(dǎo)通使Q7的基極仍保護(hù)對地短路狀態(tài)。同時(shí)，C70通過R70被充電，合理設(shè)置R70和C70的時(shí)間常數(shù)，讓C70的充電時(shí)間常數(shù)在要求的范圍內(nèi)以保證Q7的截止時(shí)間達(dá)到要求。

實(shí)施例11

參見圖9，本實(shí)施例所述的鉛酸蓄電池安全快速充電裝置，與實(shí)施例10的區(qū)別在于，含有間隔充電的開關(guān)電源電壓控制功能電路。

在圖9中，比較器AR的反相輸入端從C點(diǎn)獲得被充蓄電池的端電壓高低信號(hào)與同相輸入端E點(diǎn)的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，輸出相應(yīng)的電平信號(hào)到A點(diǎn)。當(dāng)蓄電池所存電量不滿時(shí)，D點(diǎn)電平低于E點(diǎn)，A點(diǎn)高電平通過B點(diǎn)控制Q7導(dǎo)通，Q7控制的開關(guān)電源電壓反饋端獲得信號(hào)導(dǎo)通，開關(guān)電源工作給蓄電池充電，同時(shí)間隔充電控制電路工作，開關(guān)電源在其控制下把持續(xù)充電變成以間斷方式充電。當(dāng)蓄電池被充滿時(shí)D點(diǎn)電位升高到高于E點(diǎn)電位，比較器AR反轉(zhuǎn)，A點(diǎn)電位降低為0，A7截止充電停止。

圖中的電阻R66的作用是加速比較器反轉(zhuǎn)速度并使反轉(zhuǎn)有一定回差。

實(shí)施例12

參見圖1，本實(shí)施例所述的鉛酸蓄電池安全快速充電裝置，與前述各實(shí)施例的區(qū)別在于，含有去硫化及放電電路以及功能轉(zhuǎn)換電路，充電控制電路連接功能轉(zhuǎn)換電路，去硫化及放電電路通過功能轉(zhuǎn)換電路連接蓄電池組。用去硫化功能代替微放電路負(fù)載電阻。

當(dāng)蓄電池電壓達(dá)到最高時(shí)，停止充電，去硫化電路接入，它既起去硫化作用也起放電作用，電壓下降數(shù)伏（電壓下降伏數(shù)根據(jù)蓄電池組個(gè)數(shù)不同而不同）后重新進(jìn)行充電，電壓升高到最高電壓時(shí)又停止充電，去硫化電路再次接入……這樣做的好處是用戶無論多長時(shí)間不去斷電，蓄電池也不會(huì)被充壞，即有防過充的作用，而且還起到激活蓄電池的作用。

本發(fā)明鉛酸蓄電池快速充電方法，采用能夠輸出0.3C以上充電電流的可控電流源，可以根據(jù)被充蓄電池的相關(guān)參數(shù)設(shè)置最高充電電壓和最大輸出電流，在蓄電池端電壓達(dá)到最高電壓時(shí)停止充電或轉(zhuǎn)換工作方式，由充電變成微充放電并啟動(dòng)去硫化電路工作。

本發(fā)明鉛酸蓄電池安全快速充電裝置及方法，工作過程是：開始以設(shè)置的最大電流給蓄電池充電，穩(wěn)流電路穩(wěn)定輸出電流；變流檢測電路檢測蓄電池端電壓，檢出端電壓上升率，與設(shè)備內(nèi)部基準(zhǔn)上升率對比，端電壓上升率小于基準(zhǔn)，變流控制電路不動(dòng)作，設(shè)備以此電流繼續(xù)充電，端電壓上升率大于基準(zhǔn)，變流控制電路動(dòng)作，調(diào)整輸出電流參數(shù)，減小輸出電流，至端電壓上升率等于基準(zhǔn)，穩(wěn)流電路控制輸出電流以此電流值輸出；在充電開始同時(shí)，間歇式充電控制電路同步工作，控制充電輸出以間歇式方式輸出；蓄電池端電壓上升至最高電壓時(shí)，充電電壓控制功能動(dòng)作，關(guān)斷充電輸出；同時(shí)接通兼具放電功能的去硫化電路工作，蓄電池端電壓降至回差閥值，充電電壓控制功能重啟動(dòng)充電。

圖2是由本發(fā)明充電方法及快充裝置輸出波形和充電曲線示意圖。從示意圖可以看出： 這個(gè)充電電路的輸出電壓波形是有中斷間隔的長脈沖，這正是人們所希望的間歇式充電方式。而充電電壓曲線是隨著充電時(shí)間的延續(xù)逐步上升，待充電電壓上升到蓄電池的最高允許電壓時(shí)便不再升高，而以最高值為拐點(diǎn)進(jìn)行小幅度的放電，然后再充電使電壓再上升。這種充電方式既保證了蓄電池不被過充，還能通過小幅度的充放電使蓄電池的電化學(xué)轉(zhuǎn)化繼續(xù)進(jìn)行而不停止，這樣既保持了蓄電池的活性又能在不過充的前提下使蓄電池內(nèi)部沒能參與電化學(xué)轉(zhuǎn)化的電解液轉(zhuǎn)化徹底即使蓄電池徹底充滿。這樣既提高了蓄電池的存電量也提高了蓄電池的存電能力即提高了蓄電池的活性。

在蓄電池充滿后在放電曲線上疊加著幅度較大的窄脈沖。由前面的介紹可知，這些窄脈沖是由蓄電池放出的電能由相應(yīng)電路轉(zhuǎn)換而成。幅度較大的窄脈沖可以擊碎蓄電池內(nèi)部的硫化鉛晶體恢復(fù)和提高蓄電池的充電效率和存放電能力。

這個(gè)充電電路的充電電流波形和電壓波形一樣也是有中斷間隔的長脈沖，這個(gè)脈沖幅度也就是充電電流的大小隨著蓄電池在不同時(shí)期接受電流能力即不同時(shí)期電化學(xué)轉(zhuǎn)換能力的不同而自動(dòng)做相應(yīng)變化，實(shí)現(xiàn)了變流充電的要求。在蓄電池端電壓達(dá)到最高值后，充電電路不同輸出大電流，而是以較大電流的短時(shí)間充電再伴以較長時(shí)間的小電流放電。短時(shí)間的較大電流充電方式可以提高充電轉(zhuǎn)換效率，較長時(shí)間的小電流放電也不會(huì)對蓄電池造成傷害而且能保持蓄電池的充放電活性。

再看充電電流曲線的形狀，充電初始階段，由于蓄電池電量基本放盡，此時(shí)的蓄電池對電流接受能力較弱，過大的充電電流不能被蓄電池轉(zhuǎn)化，所以端電壓會(huì)上升較快，由于變流電路的作用，其充電電流就較小，以適合此時(shí)的蓄電池充電特性；當(dāng)初始充電階段過后，蓄電池接受充電電流的能力逐步增加，充電電流也隨之增大；再隨著時(shí)間推移，蓄電池存電量增加到一定時(shí)后其接受充電電流的能力會(huì)緩慢下降，充電器在變流功能的作用下其輸出電流也隨著緩慢下降，即充電器的輸出電流是隨著蓄電池充電過程中的各個(gè)時(shí)間段內(nèi)的電流接受能力而變化，在充電后期，雖然有充有放但充電電流平均值基本接近為0。不存在由于充電電流大于蓄電池接受電流而使多余電能轉(zhuǎn)化為熱能從而造成蓄電池失水和發(fā)熱膨脹的現(xiàn)象。

本申請?zhí)峁┠軌驅(qū)崿F(xiàn)上述充電方法的功能電路，分別有：間歇式、變流式充電控制功能，穩(wěn)流功能，去硫化功能，它可以全部或選擇性使用，與不同的開關(guān)電源電路組合對鉛酸蓄電池充電，有效增大充電電流至0.3C以上，使充電時(shí)間縮短一半以上，并使整個(gè)充電過程更符合蓄電池的充電特性，既降低了蓄電池在大電流充電時(shí)的發(fā)熱量又有效提高了充電速度和充電效率，保證蓄電池在增大充電電流后的使用壽命不被縮短。