动态跟踪智能化快连充电机制造技术

本实用新型专利技术提供了一种由电脑参与控制的对充电电流采取动态跟踪调节的智能化快速充电机。其结构包括微处理控制系统，可调脉宽的高频脉冲直流充电回路，可控去极化放电电路，及充电工作组件。充电电路采用ＶＭＯＳ大功率管组成，控制方便、结构简单，不但可以实现快速充电，充满电而且可以从根本上防止出气，温升等现象，可以大大延长蓄电池寿命，适用于各种结构及各种功率的蓄电池。（*该技术在1998年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术创造属于一种对蓄电池充电用的专用装置及其实现理想化充电过程的方法，特别是借助于微电脑采样动态调控的智能化快速充电仪器。蓄电池充电技术关系到蓄电池的正常使用和寿命，因而一直受到重视。蓄电池的充电过程是个十分复杂的电化学反应过程。对每一个蓄电池来讲，它所接受的充电过程及充电电流的大小及其变化规律都不尽相同。如果充电过程中某一时刻超出它的最大允许电流值，则超出的能量非但不能做为化学能被贮存，反而引起电解液排出大量气体，升高温度，损害电极板，直接降低蓄电池的工作容量和大大降低电池的使用寿命。所以，保持充电过程中的充电电流在最大允许电流以下历来是充电过程中的基本原则。实验及理论上已经证明，理想的充电电流应当是个按指数规律下降的曲线，其参考方程是i＝Io·e－at其中(a＞0)。为了保证不使充电电流超越限度，且又保证最快的充电速度，则应当在充电过程中不断调整充电电流。否则，只能选择一个较小的充电电流，这就大大延长充电时间，且不可能使电池充足容量。这正是目前一般普通充电极的致命弱点。一般蓄电池充电时间需十几个乃至几十个小时，充电量在总容量的80－90％以下。所以，目前世界各国对研制快速充电机都十分重视。其基本出发点均是在充电过程中不断调节充电电流，力求充电电流曲线接近理想曲线，而且尽可能充足容量。例如日本特许公报上公开的(A)照61－1229采用了与电网直接相连的带有高频转换开关的充电电流发生回路，及在充电电流输出端插入积分电路来检测蓄电池电压，并按检出的电压设置定时电路控制充电电流。在蓄电池充电后期采用降低电流法限制过充电的产生。在日本公开特许公报上记载的(A)昭61－26438，专利申请中则增加温度检测回路，并将充电电流曲线变为阶梯形阶段充电过程。以上种种措施虽然从不同程度上改善了充电过程中的条件，加快了充电速度。然而，其充电过程的充电电流曲线与实际理想曲线还相差甚远。由于无法实现精确控制，其过充电，过温，出气等现象还是再所难免。中国专利CN86100795A中正式提出了采用微机控制，随机检测充电过程中的电流参数变化并力求将充电过程曲线与实际理想曲线i＝Io·e－at相吻合，其采用事先键盘预置最大充电流Io和充电电流效率系数a，并按电池的结构，型号，容量所决定的Io，a参数，预置好充电过程曲线与之吻合。毫无疑问，这样的快速充电机是大大进了一步，单按其过程控制来讲是一种先进的方案。但是，该项专利申请中忽略这样一个事实，在公式i＝Ioe－at中Io和a在整个过程中并不是一个常量，a与Io均是随过程变化的一个量，而且即使是同一型号的蓄电池，因其使用状态，充电前放电量，极板及电解液上的差异决定其充电参数Io和a也是不相同的。所以，这个方案只能说进了一步，而离理想曲线下充电过程还有相当的差距。而且，由于其充电回路中采用普通工频电流整流，其谐波成份多，峰值电压波动大，因此充电的效果与速度上均不可能有较大的突破。本专利技术创造的目的是提供一种动态跟踪式的快速充电机结构及实现最佳充电过程曲线的方法，力求采用微电脑控制下的闭环控制系统，随机检测并动态修改充电电流i＝Ioe－at中的参数，再根据修改的电流数值调整充电回路的输出电流，从而实现以理想充电电流曲线完成蓄电池满容量快速充电过程。本专利技术创造的基本构思的根据如下理论上认定蓄电池B可以接受的最大充电流是一个如下的时间函数i＝Ioe－at(UB≤出气点电压)(理想充电电压)，其中a充电接受率(a＞0)，Io为初始充电最大允许电流；在充电至t时刻结束时蓄电池已充容量CC＝∫otIo·e－atat……(1b)即C＝ (Io)/(a) (1－e－at)……(2b)在t时刻以后还须再充的电量QQ＝∫ (∞)/(o) Io·e－atdt－∫otIo·e－atdt＝ (Io)/(a) － (Io)/(a) (1－e－at)＝ (IOe－at)/(a) ＝ (i)/(a)Q＝ (i)/(a) ……(3) a＝ (i)/(a) ……(4)可见a是一个随之变化的量，因从理论上讲Q与之都是时间的函数但不具有线性关系。当然，这里在积分时，在一个不太长时间内a可以视为常量。实际Io的初值是很大的，例如156安时的蓄电池Io可能大于1000A，这无论对于蓄电池本身，还是对充电机来讲均是不合适的。本专利技术中采用Im来代替Io，称其为充电机许可的最大充电初始工作电流，当然对具体充电的蓄电池来讲要根据其型号、容量，已放电情况来加以预置。采用电流计算公式为in=Ime-a,i······(16)]]>其中an为tn时刻的充电电流接受率；in为tn时刻的充电电流(N＝0，1，2，3……)在一个采样间隔tN－1－tn内充入的容量为C(n)=∫tn-1tnIm·e-a,idt······(2c)]]>至tn末充入总容量为C＝∑Cn采用本专利技术设计控制过程要参考被充电电池的具体放电情况，预估算充入总容量CO(当然粗略估计)，及设置参考初始充电电流IMO。在控制程序中预定下采样周期时间t0，t1，……tN，tN＋1，开始进入充电状态后根据蓄电池的电动势E， (dE)/(dt) ， (dQ)/(dt) ，I(O)，I(t1)，并参照以下公式确定以Im，a的初始值ap。ap＝1.38×1021/(t1) (lgI(O)－lgI(t1))C＝ (I(o))/(ap) ，Im＝K·ce－αCo……(3b)其中K为与蓄电池结构型号有关的一个常数，取值范围为K＝0.85－1.29α为导热系统α＝K1·J×10－3(J热功当量，K1＝0.8－1)进入充电过程中，充电电流根据调整结果，可能会上升到最大允许电流Io，其后可能会按指数规律下降，但无论充电电流升或降其Im和an的修正均参照以下公式经微处理系统计算后转入对充电电路的调控从而利用公式1b调整充电电流inan＝1.38×1021/(△t) (lgI(N)－lgI(N＋1))Cn＝ (In)/(an) ，Im＝K1·Cn＋1·e-αc n……4(b)当采样系统采测蓄电池电压UB接近或大于UICV(出气电压)时会立刻中断充电电流in的输出，转入极化放电处理，当UB重小于UICV时，借助存贮在RAM中的Im和an重新恢复充电电流in的工作。在以上的设计构思中预先设定一个微小δ，当所需充入电量变化率dQ小于其值时，即可认为充电过程结束即已满容量充电。按以上的构思过程即可以借助于微机处理系统在充电过程中对蓄电池电压，充电电流按一定采样周期采样，将采样信号按本专利技术确定的计算公式处理后调控充电电流in即可实现一个非常理想的充电过程，即按理想的充电曲线实现对蓄电池的快速充电。下面将结合给出的具体实施例及软硬件结构附图进一步说明本专利技术的目的是如何实现的附附图说明图1为本专利技术构思的结构框本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机控制的快速充电机，其结构中包括单片机微处理系统，快速充电电路，去极化电路，本机电源供给系统，其特征在于，快速充电电路是一个可调的高频脉动方形波直流电源１，该电源输出端跨接在充电电瓶Ｂ的两端，依靠对方波占空比的调节来调节充电电流大小，去极化电路是窄脉冲放电电路４，可调高频脉动方波直流电源１的脉宽粗、细调节信号线及充电电流的截止信号线均与微处理系统５的相应输出端相连，去极化放电电路４的启动信号线也与微处理系统５的相应输出端相连，由微处理系统５根据在充电电流截止的中断间隔采样的数据经机内控制软件计算处理结果发出控制信号（Ｘ１，Ｘ２，２２）加以调整。

【技术特征摘要】
1.一种微机控制的快速充电机，其结构中包括单片机微处理系统，快速充电电路，去极化电路，本机电源供给系统，其特征在于，快速充电电路是一个可调的高频脉动方形波直流电源1，该电源输出端跨接在充电电瓶B的两端，依靠对方波占空比的调节来调节充电电流大小，去极化电路是窄脉冲放电电路4，可调高频脉动方波直流电源1的脉宽粗、细调节信号线及充电电流的截止信号线均与微处理系统5的相应输出端相连，去极化放电电路4的启动信号线也与微处理系统5的相应输出端相连，由微处理系统5根据在充电电流截止的中断间隔采样的数据经机内控制软件计算处理结果发出控制信号(X1，X2，22)加以调整。2.根据权利要求1所说的快速充电机，其特征在于可调高频脉动方波直流电源1中包括脉冲宽度可调的高频振荡器，隔离式高频变压器(T1)19，脉冲宽度可调的高频同步整流器，其直流输出由同步整流器引出，其受控制调节脉宽信号来自微处理机系统的D／A转换器(X1，X2)。3.根据权利要求1或2所说的快速充电机，其特征在于可调脉冲方波直流电源1中的脉宽可调高频振荡器由频宽调制器(IC1)17，驱动器14和高频振荡电路13三部组成，频宽调制器IC1具体可采用莫特洛拉公司生产的SG1525A／3525A配接电阻R1，C1，C2搭成，其输出通过驱动器14加在高频振荡电路13的VMOS管控制极实现对高频振荡电路工作状态调控，来自微处理系统的调制信号X1通过电阻R3、R4组成的分压电路加在频宽调制器IC1的引脚2上，从而在引脚1电压基本恒定时实现对高频振荡电路13的脉宽调节，高频振荡电路13具体可用1－4只VMOS管组成。4.根据权利要求1或2所说的快速充电机，其特征在于可调高频脉冲方波直流电源1中的脉宽可调的同步高频整流器也由三部分构成，频宽调制器(IC2)18，驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宗哲，
申请(专利权)人：赵宗哲，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]