镍镉/镍氢电池充放电装置的制作方法
专利名称：镍镉/镍氢电池充放电装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种镍镉/镍氢电池充放电装置，由微电脑控制电路、恒流控制电路、充电电压检测电路、液晶显示电路和电池放电电路组成。恒流控制电路的输出电流可通过微电脑控制电路设定，从而改变充电电流。当充电电压检测电路监测到电池饱和时，通过微电脑控制电路自动切断充电电源，转为脉冲微充电。当电池需要再次充电时，可提前启动电池放电电路，消除电池的残余电量，以减少或消除其记忆效应，保证电池的充电效率。本发明的微电脑控制电路内部具有定时功能，当充电时间过长时，可自动切断电源。其液晶显示电路具有充电时间显示、电量百分比显示、电池短路/开路指示、电池饱和指示、电池放电状态指示，并有蜂鸣器对饱和及异常状态进行声音报警，提供了一种指示性能好，充电电流大小可调，具有多种自动功能的充放电装置。
就目前一般的充电器而言，大都采用电压比较式自动断电方式，即当充电电池的电压达到设定的电压值时，自动切断电源。由于NiCd/NiMH电池的饱和电压值可能不完全相同，这种固定电压值的电压比较方式，可能会造成部分NiCd/NiMH电池过充或欠充。过充会降低电池的寿命，欠充则达不到预期的电量要求。
此外，现有的充电电池均存在所谓的记忆效应，需要通过安全放电才能消除，但现有的充电器并没有消除充电电池残余电量的结构，这进一步导致充电电池的记忆效应不断积累，缩短其储存电量的能力并减少其使用寿命。
此外，传统充电器仅有少数指示灯指示“充电”与“饱和”两种状态，用户无法了解电池充电的整体状况。
本发明的主要目的在于提供一种镍镉/镍氢电池充放电装置，由微电脑控制电路、液晶显示电路、恒流控制电路、放电电路、充电电压检测电路组成。电池的充电电流可由微电脑控制电路设定，并有快速充电、普通充电、慢速充电三种充电方式，可根据实际需要对电池进行充电。通过比较上次电压与本次电压来检测电池的饱和状态，若产生-△V的差值，即表示电池已饱和，据此切断充电电源。充电电池本身的饱和电压值可充分调节，防止电池过充或欠充的问题。自动断电时，由微电脑控制电路控制弱脉冲充电，以维持电池的电量。还有定时自动断电，当电池饱和，一定时间没取出来的时候，可以自动切断电源，保证电池的寿命。
本发明的第二个目的在于提供一种镍镉/镍氢电池充放电装置，其放电回路可通过微电脑控制电路按键控制，对需要充电的电池先进行安全放电，消除电池的记忆效应，使电池具有良好的储存性能。在此放电操作过程中，当电池电压下降到较低水平时，本发明可通过微电脑控制电路自动启动充电回路进行自动充电，使放电和充电动作在一次操作中完成。因此，它不仅具有电池放电结构，而且操作非常方便。
本发明的另一目的在于提供一种镍镉/镍氢电池充放电装置，该装置具有定时、电池短路/开路检测、电量指示的微电脑控制电路，并通过液晶显示器形成充电时间数字显示、电池饱和度指示灯、电池短路/开路指示灯、电量百分比指示灯、电池放电状态指示灯、充电电流模式指示灯等，显示效果良好。
本发明的另一目的在于提供一种镍镉/镍氢电池充放电装置，其中，所述液晶显示器设置有带照明的背光结构，使得在环境亮度较低或者夜间使用液晶显示器时，液晶显示器仍能获得适当的照明。
本发明的另一目的在于提供一种镍镉/镍氢电池充放电装置，其微电脑控制电路连接蜂鸣器，当电池处于短路/断路状态时，能发出声音报警，当电池处于饱和状态时，发出短暂声音，具有声音提示功能。
本实用新型提供了一种镍镉/镍氢电池充放电装置，由恒流控制电路、放电电路、充电电压检测电路、微电脑控制电路和液晶显示电路组成。其特征在于：恒流控制电路串联在电源输入端与充电电池连接端之间，放电电路、充电电压检测电路分别接在充电电池的正极，充电电压检测电路的输出端送至微电脑控制电路，可启动内部定时器、电池饱和检测。微电脑控制电路以三组不同的信号分别与恒流控制电路、放电电路、液晶显示电路连接。微电脑控制电路连接显示电路，控制恒流控制电路的输出电流值、放电电路的打开、关闭，使液晶显示器指示各种状态；微机控制电路具有由计数器和设定键组成的充电电流设定电路以及连接在充电电流设定电路输出端的电子开关组，电子开关组中串联有不同阻抗的电阻，用于设定按键的切换，使电子开关组进行相应的切换，以改变恒流控制电路的恒流输出值；放电电路由限流电阻和三极管串联组成，由微机控制电路通过按键发出的信号启动，对充电电池进行放电。
前述的镍镉/镍氢电池充放电装置，其特征在于：微电脑控制电路还包括单片微处理器，其输入/输出端分别连接放电按钮、开关机按钮、蜂鸣器及液晶显示电路，并有两个能发出脉冲信号的端子，分别连接恒流控制电路和充电电压检测电路。当电池充满电后，恒流控制电路停止，另一端周期性地发出脉冲信号，启动充电电压检测电路进行电压检测。
上述的镍镉/镍氢电池充放电装置，其特征在于：所述恒流控制电路由运算放大器和两只三极管组成，运算放大器的同相输入端接分压电阻并连接微机控制电路，其反相输入端接充电电池的负载串联电阻，用于输入反馈信号。
上述的镍镉/镍氢电池充放电装置，其特征在于：所述液晶显示电路的背面设置有与电源端子连接的背光板，为液晶显示电路提供照明。
上述的镍镉/镍氢电池充放电装置，其特征在于：所述充电电压检测电路由一组积分电路和两组运算放大器组成，分别连接充电电池电压和内部参考电压，两运算放大器向微机控制电路发出比较信号。
上述的镍镉/镍氢电池充放电装置，其特征在于：液晶显示电路的面板上设有三组表示充电电流大小的指示灯、电池饱和指示灯、电池短路/开路指示灯、电池放电指示灯、充电时间数字显示及若干个表示电量百分比的指示灯。
下面结合附图对本发明的结构特征和用途作进一步说明。
附图简要说明
图1为本发明的系统框图。
图2为本发明的详细电路图。
图3为本发明的液晶显示面板的平面图。
如图所示。 1、本发明的结构是将电源稳压电路70和恒流控制电路10连接到电源输入端（B+），恒流控制电路10的输出端连接充电电池60和放电电路50，充电电池60的负极连接负载串联电阻63，反馈信号由此电阻引出反馈到恒流控制电路20，充电电池60的正极连接充电电压检测电路40，充电电压检测电路40的输出端送至微电脑控制电路20，微电脑控制电路20可输出三组信号分别连接到恒流控制电路10、放电电路50和液晶显示电路30。微电脑控制电路20连接两个充电电流设定键222和一个放电键211。充电电流设定键222可用于改变恒流控制电路10的输出电流，使后面的充电电池按照设定的电流进行充电（具有快速充电、正常充电、慢速充电三种充电模式）。放电键211可使微电脑控制电路20触发放电电路50导通，对待充电的充电电池60进行预放电，以消除内部记忆效应，使后续充电效果更好。当电池放电到低电压时，可被微电脑控制电路20检测到，并自动进入充电状态，省去多次按键操作的麻烦。
当恒流控制电路开始对充电电池60充电时，充电电压检测电路40检测并发出比较信号给微电脑控制电路20，微电脑控制电路20启动内部定时器，使液晶显示电路30显示充电时间，同时微电脑控制电路20还能存储充电电压检测电路40的输出电压状态。当充电电池60处于饱和状态，端电压稍有下降时，通过充电电压检测电路40发送给微电脑控制电路20，判定电池已饱和。据此，恒流控制电路10切断对电池的充电，而微电脑控制电路20发出脉冲信号，使恒流控制电路10以微弱的脉冲电流对充电电池60进行充电，以维持充电电池60的电量。微电脑控制电路20还可以对电池的饱和状态进行再次计时，使其处于饱和状态超过一段时间后自动切断电源，这样就不会损坏电池。
微电脑控制电路20根据各种状态向液晶显示电路30发出各种显示信号。参见图3液晶显示面板平面图，正下方为充电时间显示81，中间呈弧形排列有20%~100%的电量百分比指示灯82。从左到右，上方依次为慢充指示灯84、正常充电指示灯85、快充指示灯86、电池饱和指示灯87，面板左右两侧依次为电池放电指示灯83、电池短路/断路指示灯88；本发明具有显示充电状态、电池电量状态、充电时间等各种显示功能，使用者可全面掌握充电情况。另外，液晶显示面板下方设有照明背光灯，提供面板照明。
前述微电脑控制电路20还设置有蜂鸣器，当电池充满电或短路/断路等异常状态时，可发出不同的声音报警，更加实用。
从上述结构可以看出，本发明的优点在于具有多种电流充电模式、消除电池记忆效应的放电电路、电池饱和电压自动检测及多种状态显示功能，比传统的充电器操作更加简便，更加符合实际需要。
本发明的详细电路图参见图2，电源稳压电路70(图中左上方)由三端稳压器组成，为内部电路提供稳定的电压，恒流控制电路10由运算放大器13和两个三极管14、15组成；其中，运算放大器13的正输入端连接分压电阻11、12并向下连接电子开关组23，运算放大器13的反相输入端连接图中右端的充电电池60的负载串联电阻63，运算放大器13的输出驱动三极管14、15，后者三极管15的集电极经滤波电容、二极管送至充电电池60的正极；下方的电子开关组23的不同切换状态使得与其串联的不同电阻234-236桥接运算放大器13的正相输入端改变正相输入端的电位状态，从而改变恒流控制电路10的输出电流。本发明此电路中三组电子开关231-233的状态，具有三种电流模式（快速、正常、慢速）；本发明的放电电路50由图中右上角的限流电阻51和三极管52组成，三极管52的基极连接有单片机21，启动52后即可对充电电池60进行放电。充电电池60的正极经分压电阻61、62分压后产生代表电池的电压，输入到图右下方由三个运算放大器41、44、45组成的充电电压检测电路40。充电电压检测电路40内部包括运算放大器41、电阻43、电容42组成集成电路。当接在电阻43左端的单片机21定时发出正脉冲时，运算放大器41发出三角波，启动另外两个运算放大器44、45。两个运算放大器44、45的同相输入端分别接充电电池电压和内部参考电压的分压端，其输出端送至单片机21(此时内部定时器同时启动，开始计时)。当两个运算放大器44、45启动时，可以分别送出电池电压与内部参考电压的比值，并在单片机21内部计算并存储，以便下次启动充电电压检测电路40时比较此电压与上次电压的差值，若此电压低于上次电压，则表示电池已进入饱和状态。单片机21可以通过二极管24向恒流控制电路10的运算放大器13的反相输入端送出高电位信号，自动停止对电池充电，并通过控制二极管24的端点送出脉冲信号，使恒流控制电路10以微弱的脉冲电流对电池充电，维持充电电池的电量。
本发明的微电脑控制电路20由单片机21、计数器221和充电电流设定按钮222组成的充电电流设定电路22、电子开关组23组成。单片机21直接驱动液晶显示电路30，具有三组输出端分别与电子开关组23的控制端、充电电流设定电路22的计数器221的输出端连接，具有三组端子分别与放电按钮211、启动关闭按钮212、蜂鸣器213连接；液晶显示电路30的背面设有与电源连接的背光板31；充电电流设定按钮222连接计数器221的定时输入端(CLK)，当连续按压时，计数器221按照Q0、Q1依次循环至高电位，并在其Q3端复位，从而改变三个循环状态，连接的电子开关组23随之切换，从而改变恒流控制电路10的输出电流。
索赔
1.一种镍镉/镍氢电池充放电装置，包括恒流控制电路、放电电路、充电电压检测电路、微电脑控制电路和液晶显示电路，其中，恒流控制电路串联在电源输入端与充电电池连接端之间，放电电路和充电电压检测电路分别与充电电池的正极连接，充电电压检测电路的输出端连接微电脑控制电路，可启动内部定时器、进行电池饱和检测，微电脑控制电路以三组不同的信号分别连接在恒流控制电路、放电电路和液晶显示电路上，分别控制恒流控制电路的输出电流值、放电电路的开闭及液晶显示器各种状态的指示；微电脑控制电路内部设有由计数器和设定键组成的充电电流设定电路，以及连接在充电电流设定电路输出端的电子开关组，电子开关组上串联有不同阻抗的电阻，通过切换设定键，电子开关组随之切换，以改变恒流控制电路的恒流输出值；放电电路由限流电阻和三极管串联组成，由微电脑控制电路通过按键发出的信号启动，对待充电电池进行放电。
2.根据权利要求1所述的镍镉/镍氢电池充放电装置，其特征在于：微电脑控制电路还包括单片微处理器，其输入/输出端分别连接放电按钮、开关机按钮、蜂鸣器及液晶显示电路，还有两个能发出脉冲信号的端子，分别连接恒流控制电路和充电电压检测电路，当电池饱和时，恒流控制电路停止，另一端周期性地发出脉冲信号，启动充电电压检测电路进行电压检测。
3.根据权利要求1所述的镍镉/镍氢电池充放电装置，其特征在于：所述恒流控制电路由运算放大器和两只三极管组成，运算放大器的同相输入端接分压电阻并连接微机控制电路，反相输入端接充电电池的负载串联电阻，用于输入反馈信号。
4.根据权利要求1所述的镍镉/镍氢电池充放电装置，其特征在于：所述的液晶显示电路背后设有与电源端子连接的背光板，为液晶显示电路提供照明。
5.根据权利要求1所述的镍镉/镍氢电池充放电装置，其特征在于：充电电压检测电路由一组积分电路和两组运算放大器组成，分别连接充电电池电压和内部参考电压，两运算放大器向微机控制电路发出比较信号。
6.根据权利要求1所述的镍镉/镍氢电池充放电装置，其特征在于：液晶显示电路面板上设有三组表示充电电流大小的指示灯、电池饱和指示灯、电池短路/开路指示灯、电池放电指示灯、充电时间数字显示及若干个表示电量百分比的指示灯。
全文摘要
本发明涉及一种镍镉/镍氢电池充放电装置，特别是一种在充电前预先放尽电池残余电量以消除记忆效应的充放电装置。该装置由微电脑控制电路、恒流控制电路、充电电压检测电路、液晶显示电路、电池放电电路组成。充电电流可设定为快速充电、正常充电、微充电三种充电方式，并具有超时自动断电、充电时间显示及电量百分比显示、电池短路/开路显示、饱和指示及电池放电指示、蜂鸣报警等功能。
文件编号H02J7/
公开日期 1994 年 12 月 21 日 申请日期 1993 年 6 月 17 日 优先权日期 1993 年 6 月 17 日
发明人：郭福雄申请人：郭福雄