[实用新型]自适应时变恒流逆变高速率充电机

说明书

本实用新型提供了一种由专用和通用集成芯片参与控制的对蓄电池无欧姆效应的电化学电动势采样跟踪调节的高速率充电机。

蓄电池的充电是十分复杂的电化学反应过程，当充电过程中充电电流超出该蓄电池的最大允许电流值时，这部分超出的电能不能转变成化学能，反而使电解液水分解排出大量气体，温度升高，损坏电极板，导致蓄电池工作容量降低寿命缩短，经验指出蓄电池自然接受充电电流是一条按指数规律下降的曲线，其方程i＝Io·e^－at（a＞0），为了保证充电电流不超过限度，又有最快的充电速度必须在充电过程不断调整充电电流，否则只能选择一个较小的充电电流，这将大大延长充电时间，且不能使蓄电池充足容量，这是当前充电机的致命弱点。

在充电过程中不断调节充电电流，使充电电流曲线接近理想曲线并尽可能充足容量，为此日本特许公报上公开的（A）昭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与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幅值，在蓄电池充电后期采用降低电流幅值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，上述方法虽改善了充电的条件，加快了充电速度，但其充电过程的充电电流曲线与实际可接受曲线还相差甚远，由于无法实现精确控制，其过充电，过温出气等现象在所难免。中国专利CN86100795A中提出了采用微机控制，随机检测充电过程中电流参数的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，但也由于Io和a在整个充电过程中不是一个常量，而充电回路中又采用普通工频电流整流，其谐波成份多，峰值电压波动大，在充电效果及充电速度上扔然不能令人满意。

本发明创造的目的就是克服上述缺点提供一种自动适应蓄电池电化学、浓差极化电势随时变化的采样跟踪式的高速率充电机以实现最佳快速充电过程。

本实用新型以麦斯三定律为基础，第一定律为一个蓄电池以任何给定电流放电其充电接受率a与放电容量c的平方根成反比，即aα

，第二定律为一个蓄电池的充电接受率和放电电流Iα的对数成线性关系，即α＝Lg（KIα）第三定律为一个蓄电池经几种放电率放电，其充电接受电流是各个放电率下接受电流之和，即I_t＝I₁＋I₂＋I₃＋…，同时αt＝ (It)/(Ct′) 式中at为总的冲电接受率，It为总的接受电流，Ct为放出的总电量，根据上述定律对蓄电池采用脉冲快速充电。在本实用新型中采用恒流充电方式即用I_H代替I_O，还采用离散脉冲时间分割法对理想充电曲线进行自适。应动态采样跟踪，如图2所示，为了达到适应各种蓄电池结构容量不同的要求，本实用新型采用了无欧姆极化电势的蓄电池电动势检测方案，并结合去极化放电处理实现高速充电，也就是在本实用新型中先设定一个微量当充入电量变化率小于该微量值时，即认为充电过程结束，并满容量充电，于是停止充电，这是借助蓄电池电压闭环采样测控系统，将采样信号按给定逻辑关系处理后调控可调脉宽的高频脉冲恒定直流充电回路及在可控去极化放电回路配合工作下充、放电或停止充电。量终实现按理想的充电曲线对蓄电池高速充电。

相对当前已有的充电机本实用新型不仅实现了高速充电、充足电，而且从根本上防止了水分解及温升等缺点，从而大大提高了蓄电池循环充电次数和寿命。

图1为理想充电电量曲线

图2为实际充电电量曲线

图3为本实用新型电路的框图

图4为可调高频脉冲恒定直流充电电路、去极化放电电路及采样逻辑控制回路

图5为图4中的高频振荡电路

图6为停止充电报警电路

图7为时钟时序

图8为参量时序

图9为与门（22）输出时序

下面结合附图作进一步详细说明：

图1及图2为本实用新型的基本数学模型，即用高度为I_H脉宽随采样而变化幅值的离散脉冲来尽可能地迫近理想充电曲线。

本实用新型由恒流高速充电电路（1）、本机供电电源（2）、被充蓄电池及指示组件（3）、去极化放电电路（4）及微电子控制系统（5）组成。