專利名稱：閥控式全密封免維護鉛酸蓄電池充電裝置的智能控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電路控制裝置，具體為閥控式全密封免維護鉛酸蓄電池充電裝置的智能控制器。
背景技術：
閥控式全密封免維護鉛酸蓄電池(簡稱VRLA電池)較傳統(tǒng)的富液式鉛酸蓄電池具有全密封(不漏液)、免維護(無需加水)、內(nèi)阻小、輸出功率高、自放電小、均衡性好、可任意方向使用、不污染環(huán)境、不腐蝕設備、防爆性能好、經(jīng)濟實用等優(yōu)點，因此，近年來得到了空前的發(fā)展和普及。盡管目前的VRLA電池在結構設計與原材料方面比過去有了很大的改進，性能有了相當大的提高，許多設計和用料的精良程度可使VRLA電池的理論壽命達到15-20年以上，可在真正使用中達到如此壽命的VRLA電池是少之又少。造成這一現(xiàn)象的主要原因是VRLA電池的充電設備達不到VRLA電池嚴格的充電技術要求。
環(huán)境溫度、浮充電電壓以及適當?shù)倪^充電電壓值(要經(jīng)過大量試驗后，選擇最佳的過充電值)是影響VRLA電池壽命的重要因素。過量充電(過充電電壓值過大)使VRLA電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體不能完全被化合，引起電池內(nèi)部壓力增高，當達到一定壓力時，安全閥打開，氫氣和氧氣逸出，帶出酸霧造成環(huán)境空氣的污染，同時也消耗了有限的電解液，導致電池板柵腐蝕、容量下降或早期失效。廠家生產(chǎn)的VRLA電池保證使用壽命的技術指標是在環(huán)境溫度為25℃時給出的。當環(huán)境溫度發(fā)生變化時，其浮充電電壓值、過充電電壓值應根據(jù)環(huán)境溫度進行補償或調(diào)節(jié)。現(xiàn)有的VRLA電池充電裝置普遍使用各種晶閘管整流型、變壓器降壓整流型以及一般的開關穩(wěn)壓電源型充電器，其所包含的充電電路所給出的浮充電電壓值、過充電電壓值是定值，其不能隨環(huán)境溫度的變化進行自動調(diào)節(jié)或補償，無法達到VRLA電池浮充電和補充充電時所需要滿足的嚴格技術要求，直接影響VRLA電池的壽命?，F(xiàn)有的VRLA電池充電裝置或充電器還存在工作電壓適應范圍窄、體積大、效率低、安全系數(shù)差等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型解決現(xiàn)有閥控式全密封免維護鉛酸蓄電池充電裝置的充電技術指標不能隨環(huán)境溫度進行自動調(diào)節(jié)、補償?shù)膯栴}，提供一種可與現(xiàn)有閥控式全密封免維護鉛酸蓄電池充電裝置配合使用的智能控制器，并只以提供該智能控制器的硬件結構為目的。
本實用新型是采用如下技術方案實現(xiàn)的閥控式全密封免維護鉛酸蓄電池充電裝置的智能控制器，包含殼體和內(nèi)部電路，內(nèi)部電路包含一個單片機，單片機的輸入端之一與一個溫控頻率振蕩電路相連，該溫控頻率振蕩電路由NE555時基電路芯片和連接于芯片線端間的電容C1、電阻R1和熱敏電阻RT構成，單片機的另一個輸入端與電阻R2串聯(lián)后作為蓄電池狀態(tài)信號采樣輸入端A，單片機的接地線端作為與蓄電池充電裝置的地端相連的公共接地端，單片機的一個輸出線端作為控制蓄電池充電裝置充電電壓輸出值的控制端B。
以NE555時基電路芯片為核心構建一個振蕩電路對電學領域的普通技術人員來說屬公知技術，因此，其外圍的電容C1、電阻R2和熱敏電阻RT與芯片具體線端的連接關系是公知的。本實用新型對此未作具體描述，但在說明書附圖中給出了詳細的電路原理圖。本實用新型的實質(zhì)在于溫控頻率振蕩電路與單片機的組合，以此來實現(xiàn)充電裝置與環(huán)境溫度隨動的控制。
閥控式全密封免維護鉛酸蓄電池充電裝置必須要有一定的過充電電壓值，當輸出電壓因波動而高出許可的范圍時，不同種類的閥控式全密封免維護鉛酸蓄電池充電裝置的內(nèi)部電路都有用于調(diào)節(jié)控制輸出電壓值的閉環(huán)控制電路，該閉環(huán)控制電路中輸出電壓值調(diào)節(jié)反饋部件(不同的充電裝置，輸出電壓值調(diào)節(jié)反饋部件也不相同，輸出電壓值調(diào)節(jié)反饋部件可以是電阻、電容、發(fā)光二極管或其它的電路元件等)的一端作為充電裝置的被控制端與智能控制器的單片機輸出控制端B相連。
智能控制器中的單片機的蓄電池狀態(tài)信號采樣輸入端A與被充蓄電池的正極相連，以采集VRLA電池接入狀態(tài)的電壓信號。
溫控頻率振蕩電路的輸出信號頻率是受熱敏電阻RT控制的，而熱敏電阻的阻值隨環(huán)境溫度而變化，因此，在不同的環(huán)境溫度下溫控頻率振蕩電路輸出不同頻率的信號，該信號輸入單片機后并在相應軟件的支持下，進行檢測計算校正后，被轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)據(jù)；同時對采入的蓄電池狀態(tài)信號進行檢測計算；單片機在相應軟件的支持下對上述的兩個輸入信號進行綜合處理、運算分析，在單片機的輸出控制端B輸出與不同環(huán)境溫度、蓄電池狀態(tài)對應的不同電壓值的高電平，以控制充電裝置輸出滿足VRLA電池充電技術指標的充電電壓值(即確定蓄電池的充電模式)。當VRLA電池充足電時，控制端B輸出一個與環(huán)境溫度相對應的不同電壓值的低電位，控制充電裝置處于涓流充電(或稱浮充電)狀態(tài)，充電裝置在智能控制器的控制下，涓流充電電壓、電流自動隨環(huán)境溫度而變化。
本實用新型給出一種閥控式全密封免維護鉛酸蓄電池充電裝置的智能控制器，該智能控制器可以對各種結構的閥控式全密封免維護鉛酸蓄電池充電裝置進行智能控制，使充電裝置的浮充電電壓、電流以及過充電電壓值、電流值能夠隨環(huán)境溫度自動補償調(diào)節(jié)、變化，使閥控式全密封免維護鉛酸蓄電池充電裝置能夠嚴格按照VRLA電池的充電技術要求進行充電，延長VRLA電池的使用壽命。本實用新型還具有結構簡單、成本低、實用性強、功能擴展容易、應用范圍擴等特點。


圖1為本實用新型的外型結構示意圖；圖2為本實用新型的內(nèi)部電路原理圖；圖3為單片機AT89C2051的引腳線端示意圖；圖4為用于電動自行車VRLA電池充電的充電裝置的充電電路原理圖；圖5為另一種VRLA電池充電裝置的充電電路原理圖；具體實施方式
實施例1閥控式全密封免維護鉛酸蓄電池充電裝置的智能控制器，包含殼體和內(nèi)部電路，內(nèi)部電路包含一個單片機，單片機的輸入端之一與一個溫控頻率振蕩電路相連，該溫控頻率振蕩電路由NE555時基電路芯片和連接于芯片線端間的電容C1、電阻R1和熱敏電阻RT構成，單片機的另一個輸入端與電阻R2串聯(lián)后作為蓄電池狀態(tài)信號采樣輸入端A，單片機的接地線端作為與蓄電池充電裝置的地端相連的公共接地端，單片機的一個輸出線端作為控制蓄電池充電裝置充電電壓輸出值的控制端B。
在計算機技術快速發(fā)展且日趨成熟的今天，單片機的型號確定后，其各引腳線端的功能是已知的。其外圍電路的連接也是已知的。因此，本發(fā)明所述的單片機可選擇不同型號的單片機。作為一種優(yōu)選，在本實施例中，單片機選用AT89C2051。該單片機是Atmel公司生產(chǎn)的、采用CMOS工藝的低電壓、高性能的8位單片機，其管腳配置如圖3所示。在該AT89C2051單片機的引腳線端1、20和4、5之間連接有單片機正常工作所需的外圍電路元件；該單片機的引腳線端6作為與溫控頻率振蕩電路連接的輸入端，引腳線端7作為蓄電池狀態(tài)信號采樣輸入端A，引腳線端10為單片機的接地線端，其與充電裝置的接地端相連接，引腳線端13作為單片機(也是整個智能控制器的)輸出控制端B。
該智能控制器的工作電源是6伏直流穩(wěn)壓電源。因此，該智能控制器內(nèi)有由變壓器、整流電路、濾波電容和穩(wěn)壓芯片(7860)構成的直流電源電路。
附圖4給出了一種用于電動自行車VRLA電池充電的充電裝置的充電電路原理圖；市電經(jīng)橋式整流并經(jīng)100uF的電容濾波，得到約300伏的直流電壓后，分為兩路，一路經(jīng)啟動電阻82KΩ向150uF的電解電容充電，當其兩端電壓大于10伏時，芯片IC1(UC3844)的第7腳得電，內(nèi)部的振蕩器工作，其第6腳輸出驅(qū)動脈沖到VMOS管6N60的柵極G；同時，另一路經(jīng)變壓器T的初級線圈N1送到6N60的漏極D，芯片IC1第6腳的振蕩信號控制6N60的導通與關斷，這時，變壓器T的次級線圈N2、N3均感應到高頻電壓，線圈N2的電壓經(jīng)整流后給芯片IC1供電；線圈N3的電壓經(jīng)快恢復二極管、400uF電解電容濾波后，輸出直流電壓給VRLA電池組充電。當輸出的直流電壓因波動而升高時，芯片IC3的控制端電壓也升高，芯片IC3導通電流增大，光電耦合器IC2(4N35)中的發(fā)光二極管增亮，光敏三極管集電極控制電壓下降，芯片IC1第1腳電位降低，根據(jù)芯片IC1的工作特性，其第1腳電位下降使第6腳的調(diào)制脈寬變窄，最終使輸出電壓回落到原來的數(shù)值，實現(xiàn)充電電路的閉環(huán)恒壓控制。從上述的描述中可以看出，在充電電路的恒壓閉環(huán)控制回路中，光電耦合器中的發(fā)光二極管是輸出電壓值調(diào)節(jié)反饋部件，該發(fā)光二極管的一端(陰極端)作為充電裝置的被控制端，與智能控制器的輸出控制端B相連。當智能控制器的輸出控制端B輸出不同電壓值的高電位時，充電裝置中的發(fā)光二極管有不同的發(fā)光強度，控制芯片IC1第6腳有不同脈寬的脈沖輸出，從而達到根據(jù)環(huán)境溫度控制過充電電壓值的目的；當蓄電池充足電時，充電裝置轉(zhuǎn)入涓流充電狀態(tài)，此時智能控制器的輸出控制端B輸出低電位(在低電位下有不同的電壓值)，使光控三極管微導通，不同的低電位值控制芯片IC1的第6腳輸出不同的窄脈寬脈沖，達到根據(jù)環(huán)境溫度調(diào)節(jié)涓流充電電流的目的。
實施例2本實施例以另一種電路結構的VRLA電池充電裝置(附圖5)為基礎，用于進一步說明該智能控制器與具體充電裝置的連接，特別是智能控制器的輸出控制端B與充電裝置的連接(也即充電電路中的輸出電壓值調(diào)節(jié)反饋部件的確定)。
圖5為另一種電路結構的VRLA電池充電裝置的充電電路原理圖。市電經(jīng)交流濾波網(wǎng)絡后由整流全橋作一次AC-DC變換，再經(jīng)450uF的電解電容濾除交流成分，得到一組基本平滑的300伏直流電，其后分成二路一路給開關式輔助電源供電，而得到隔離式的正18伏電源；另一路直接加在半橋電路的功率場效應管(IRFP460)上。CD4820是一塊專用的PWM開關電源功率模塊，內(nèi)含振蕩、脈寬控制、驅(qū)動、功放等電路，它的末級功率管能輸出10A以上的電流。為了加大功率輸出，又特用兩只IRFP460場效應管作并聯(lián)放大，使本充電電路在最大輸出時也不是很熱。模塊CD4820的5腳是脈寬振蕩啟控輸入端，在5腳連接有由光電耦合器4N35和電阻構成的輸出電壓值的閉環(huán)控制電路。當輔助電源的直流輸出電壓產(chǎn)生波動而升高時，光電耦合器4N35中的發(fā)光二極管兩端的電壓升高，其發(fā)光強度增加，光電耦合器4N35中的光敏三極管集電極控制電壓下降，使模塊CD4820的5腳電位下降，模塊CD4820的輸出調(diào)制脈寬變窄，從而達到恒壓的目的。因此，該充電電路中的光電耦合器4N35的發(fā)光二極管為輸出電壓值調(diào)節(jié)反饋部件，該發(fā)光二極管的一端(陰極端)作為充電裝置的被控制端，與智能控制器的輸出控制端B相連。當智能控制器的輸出控制端B輸出不同電壓值的高電位時，充電裝置中的發(fā)光二極管有不同的發(fā)光強度，模塊CD4820有不同脈寬的脈沖輸出，從而達到根據(jù)環(huán)境溫度控制過充電電壓值的目的；當蓄電池充足電時，充電裝置轉(zhuǎn)入涓流充電狀態(tài)，此時智能控制器的輸出控制端B輸出低電位(在低電位下有不同的電壓值)，使光控三極管微導通，不同的低電位值控制模塊CD4820輸出不同的窄脈寬脈沖，達到根據(jù)環(huán)境溫度調(diào)節(jié)涓流充電電流的目的。
權利要求1.一種閥控式全密封免維護鉛酸蓄電池充電裝置的智能控制器，包含殼體和內(nèi)部電路，其特征為內(nèi)部電路包含一個單片機，單片機的輸入端之一與一個溫控頻率振蕩電路相連，該溫控頻率振蕩電路由NE555時基電路芯片和連接于芯片線端間的電容C1、電阻R1和熱敏電阻RT構成，單片機的另一個輸入端與電阻R2串聯(lián)后作為蓄電池狀態(tài)信號采樣輸入端A，單片機的接地線端作為與蓄電池充電裝置的地端相連的公共接地端，單片機的一個輸出線端作為控制蓄電池充電裝置充電電壓輸出值的控制端B。
2.如權利要求1所述的閥控式全密封免維護鉛酸蓄電池充電裝置的智能控制器，其特征為單片機選用AT89C2051。
專利摘要本實用新型為閥控式全密封免維護鉛酸蓄電池充電裝置的智能控制器，包含殼體和內(nèi)部電路，內(nèi)部電路包含一個單片機，單片機的輸入端之一與一個溫控頻率振蕩電路相連，單片機的另一個輸入端與電阻R2串聯(lián)后作為蓄電池狀態(tài)信號采樣輸入端A，單片機的接地線端作為與蓄電池充電裝置的地端相連的公共接地端，單片機的一個輸出線端作為控制蓄電池充電裝置充電電壓輸出值的控制端B。該智能控制器可以對各種結構的閥控式全密封免維護鉛酸蓄電池充電裝置進行智能控制，使充電裝置的浮充電電壓、電流以及過充電電壓值、電流值能夠隨環(huán)境溫度自動補償調(diào)節(jié)、變化，使充電裝置能夠嚴格按照VRLA電池的充電技術要求進行充電，延長VRLA電池的使用壽命。
文檔編號H02J7/04GK2669453SQ0326326
公開日2005年1月5日 申請日期2003年9月29日 優(yōu)先權日2003年9月29日
發(fā)明者包燕軍, 徐宏善 申請人:包燕軍, 徐宏善