专利名称：镍镉/镍氢电池充放电装置的制作方法
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、定电流控制电路、充电电压检测电路及液晶显示电路及电池放电电路所组成。可用微电脑控制电路设定定电流控制电路的输出电流量，改变充电电流大小，由充电电压检测电路监测电池饱和时，经微电脑控制电路自动切断充电电源，并转变为脉冲微量充电。该电池放电电路可于电池欲重新充电时，先行启动将电池残馀电力消除，以降低或消除其记忆效应，以确保电池充电效率。本发明微电脑控制电路内部有计时功能，可在充电过长时自动断电。其液晶显示电路设有充电时间显示、电量百分比显示、电池短路/断路指示、电池饱和指示、电池放电状态指示及搭配有蜂呜器以提供饱和及异常状态的声响报警，提供一种具良好指示效能、可设定充电电流大小与具若干自动化功能的充放电装置。
按目前一般的充电器而论，多采用电压比较自动断电方式，即当充电电池的电压达到所设定的电压值时，即自动切断电源，由于镍镉/镍氢电池的饱和电压值未必完全相同，这种固定电压值的电压比较方式，可能造成部份镍镉/镍氢电池充电过度或充电不足，充电过度则造成电池使用寿命降低，充电不足则无法达到预期电量要求。
此外，现有充电电池均有所谓的记忆效应，需安全放电予以消除，而现有充电器没有将待充电电池的残馀电量消除的结构，这就更造成充电电池记忆效应累积而缩短其储存电量的能力且降低使用寿命。
再有，传统充电器仅有少数指示灯以指示“充电”及“饱和”两种状态，使用者无法了解电池充电的全面情况。
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，内部由微电脑控制电路、液晶显示电路、定电流控制电路、放电电路、充电电压检测电路所组成，可经微电脑控制电路设定电池的充电电流大小，具有快充、一般及慢充三种充电模式，可依实际需要予以充电，而其检测电池饱和状态是通过上次电压及现有电压的比较值，若产生一差值-△V，即表示电池已饱和，据此切断充电电源，而可完全配合充电电池本身的饱和电压值予以自动调整，以防止电池过充或充电不足的问题。且在自动断电时，由微电脑控制电路控制做微弱脉冲充电，以保持电池的电力。还有计时自动断电，可于电池饱和而未取出达一定时间时，即自动断电，以确保电池使用寿命。
本发明的次一目的在于提供一种镍镉/镍氢电池充放电装置，其放电电路可由微电脑控制电路的一个按键控制，将待充电的电池先行安全放电，以消除电池的记忆效应，使电池具有良好的储存效能，而此放电操作下，当电池电压下降至低位准时，本发明可由微电脑控制电路自行启动充电回路予以自动充电，使放电及充电动作一次操作即可完成。故不仅兼有电池放电结构外，操作也很简便。
本发明的又一目的在于提供一种镍镉/镍氢电池充放电装置，其微电脑控制电路内部有计时、电池短/断路检测与电量指示，利用液晶显示器构成的充电时间数字显示器、电池饱和指示灯、电池短/断路指示灯、电量百分比指示灯、电池放电状态指示灯及充电电流模式指示灯等，具有良好的显示效果。
本发明的再一目的在于提供一种镍镉/镍氢电池充放电装置，该液晶显示器设有照明的背光板结构，使其在环境亮度较低或夜间使用时，仍可获得适当照明。
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，微电脑控制电路连接一蜂呜器，可在电池呈短/断路状态时由蜂呜器产生声音报警，当电池饱和状态时，则产生短声，使其具有声音提示作用。
本实用新型提供一种镍镉/镍氢电池充放电装置，是由一定电流控制电路、一放电电路、一充电电压检测电路、一微电脑控制电路及一液晶显示电路所组成，其特征在于该定电流控制电路是串接在电源输入端与充电电池连接端点之间，放电电路及充电电压检测电路分别连接于充电电池正端子上，充电电压检测电路输出端送入微电脑控制电路，可以启动内部计时器及电池饱和检测，微电脑控制电路以三组不同信号分别连接至定电流控制电路、放电电路及液晶显示电路上，以分别控制定电流控制电路的输出电流值、启闭放电电路及使液晶显示器指示各种状态;而微电脑控制电路内部有一计数器及设定键构成的充电电流设定电路及一连接在充电电流设定电路输出端的电子开关组，电子开关组上串接有不同阻抗的电阻，用以设定按键的切换，使电子开关组做相应切换，来改变定电流控制电路的定电流输出值;而放电电路以一限流电阻串接一晶体管组成，由微电脑控制电路经按键送出信号启动以使带充电电池进行放电。
前述的镍镉/镍氢电池充放电装置，其特征在于该微电脑控制电路还包括一单片微处理器，其输入/输出端点连接一放电按键、一启闭按键、蜂呜器及液晶显示电路，还有两个可送出脉冲信号的端子，分别连接至定电流控制电路及充电电压检测电路，当电池充电饱和时，使定电流控制电路停止，而另一端子定时送出脉冲信号以启动充电电压检测电路进行电压检测。
前述的镍镉/镍氢电池充放电装置，其特征在于该定电流控制电路是由一运算放大器及两晶体管组成，运算放大器的正相输入端连接一分压电阻并连接至微电脑控制电路，其反相输入端与充电电池的负载串联电阻连接，以供输入反馈信号。
前述的镍镉/镍氢电池充放电装置，其特征在于该液晶显示电路的背面设有一连接在电源端上的背光板，以提供液晶显示电路的照明。
前述的镍镉/镍氢电池充放电装置，其特征在于该充电电压检测电路以一组积分电路及两组分别与充电电池电压及内部参考电压连接的运算放大器所组成，由两个运算放大器送出比较信号至微电脑控制电路内。
前述的镍镉/镍氢电池充放电装置，其特征在于该液晶显示电路的面板上设置有三组分别代表充电电流大小的指示灯、一电池饱和指示灯、一电池短路/断路指示灯、一电池放电指示灯、一充电时间数字显示器及多个代表电量百分比的指示灯。
以下结合附图进一步说明本发明的结构特征及目的。
附图简要说明
图1为本发明的系统方块图。
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平面图。
如图1所示，本发明的构造以即于电源输入端(B+)上连接一电源稳压电路70及一定电流控制电路10，定电流控制电路10的输出端即连接充电电池60与一放电电路50，而充电电池60的负端连接有一负载串联电阻63，于此电阻引出回授信号回输至定电流控制电路20内，于充电电池60的正端连接一充电电压检测电路40，充电电压检测电路40的输出端送入一微电脑控制电路20，微电脑控制电路20可输出三组信号分别连接至定电流控制电路10、放电电路50及连接至一液晶显示电路30上，而于微电脑控制电路20连接有两分别为充电电流设定键222及放电按键211，可藉由充电电流设定键222以改变驱动定电流控制电路10的输出电流量，而使位在后方的充电电池可依设定的电流大小予以充电(具有快充、一般及慢充三种充电模式)，而该放电按键211可使微电脑控制电路20触发该放电电路50导通，对欲进行充电的充电电池60预先放电，以消除内部记忆效应，使以后充电更好;而当电池放电至低电压时，可由微电脑控制电路20检出而自动进入充电状态，省去多次按键操作的麻烦。
当定电流控制电路开始对待充电电池60充电时，由充电电压检测电路40检测，并送出比较信号至微电脑控制电路20时，即启动一内部计时器，可使液晶显示电路30显示充电时间，且微电脑控制电路20内部也可存储充电电压检测电路40的输出电压状态，在充电电池60呈饱和状态而端子电压略微下降时，即经该充电电压检测电路40送入微电脑控制电路20内，则判别为电池已饱和，据此以切断定电流控制电路10的对电池充电，转而由微电脑控制电路20送出一脉冲信号使定电流控制电路10以微弱脉冲电流对充电电池60充电，以维持充电电池60电量，该微电脑控制电路20更可对电池饱和状态再行计时，使其于饱和状态超过一段时间后即自动断电，使电池不致受损。
微电脑控制电路20依据各种状态分别送出各种显示信号至液晶显示电路30上，参见图3的液晶显示面板的平面图，正下方即有一充电时间显示器81，中间呈弧形排列有分别为20%～100%的电量百分比指示灯82，最上方由左至右分别为慢速充电指示灯84、一般充电指示灯85、快速充电指示灯86及电池饱和指示灯87，而面板左侧及右侧位置则分别为电池放电指示灯83及电池短路/开路指示灯88;使本发明具有可显示充电状态、电池电量状态、充电时间及其他各种显示作用。使用者可全面掌握充电的情况。此外，该液晶显示面板下方设有照明背光板，以提供面板照明。
而前述该微电脑控制电路20内还设有蜂呜器，在该电池充电呈饱和状态及电池呈短路/开路的异常状态下，可产生不同的声音报警，使其更实用。
由前述结构可知，本发明的优点为具有多种电流充电模式、有放电电路可供电池消除记忆效应、电池饱和电压自动检测和多样化的状态显示功能，比传统充电器操作方便，因而更符合实际需要。
关于本发明的详细电路图，参见图2，该电源稳压电路70(在图面左上方)由一三端稳压器构成，以提供内部电路稳定电压，而定电流控制电路10是以一运算放大器13及两晶体管14、15组成;其中，运算放大器13的正相输入端连接至一分压电阻11、12及向下连接至一电子开关组23上，运算放大器13的反相输入端则与图面右端的充电电池60的负载串联电阻63连接，运算放大器13输出则推动晶体管14、15，后一晶体管15的集极经滤波电容及二极管送至充电电池60正端;下方电子开关组23的不同切换状态，使与之串接的不同电阻234～236跨接于运算放大器13的正相输入端上，以改变该正相输入端的电位状态，达到改变此定电流控制电路10的输出电流量大小，以本发明此电路中以三组电子开关231～233的状态下，即使其具有三种电流模式(快速、一般、慢速);图面右上方以一限流电阻51及一晶体管52构成本发明的放电电路50，由一单片微处理器21连接晶体管52基极，启动52后，即可使充电电池60进行放电，充电电池60的正端以分压电阻61、62分压产生一代表电池的电压输入至图面右下方以三组运算放大器41、44、45所组成的充电电压检测电路40内，此充电电压检测电路40内部以运算放大器41、电阻43、电容42组成一积分电路，于电阻43左侧端连接的单晶片微处理器21定时送出正向脉冲时，即使运算放大器41送出三角波以启动另外两运算放大器44、45，两运算放大器44、45的正相输入端分别连接至充电电池电压及内部参考电压的分压端点上，其输出端即送至单片微处理器21内(此时同时启动其内部的计时器开始计时)，在启动两运算放大器44、45时，可分别送出与电池电压及内部参考电压的比值，而经单片微处理器21内部做运算、存储，以待下一次启动充电电压检测电路40时，比较此次电压与上次电压的差异，如此次电压低于上次电压时，即表示电池进入饱和状态，可由单片微处理器21经一二极管24送出一高电位信号至定电流控制电路10运算放大器13的反相输入端，自动停止对电池充电，并由控制该二极管24的端点送出脉冲信号，使定电流控制电路10对电池进行微弱脉冲电流充电，以维持充电电池的电量。
本发明的微电脑控制电路20即以该单片微处理器21、一以计数器221及充电电流设定按键222所构成的充电电流设定电路22及电子开关组23所组成，单片微处理器21直接驱动液晶显示电路30，并有三组输出端点分别与电子开关组23控制端及与充电电流设定电路22的计数器221输出端连接，并具有三组分别与放电按键211、启闭按键212及蜂呜器213连接的端点;一连接在电源上的背光板31设置在液晶显示电路30的背面位置;该充电电流设定按键222是连接于计数器221的时序输入端(CLK)，连续按压时，使计数器221依Q0、Q1依次循环为高电位，并于其Q3端回授重置，使其呈三种循环状态变化，据以使连接的电子开关组23做相应切换，以改变定电流控制电路10的输出电流量。
权利要求
1.一种镍镉/镍氢电池充放电装置，由一定电流控制电路、一放电电路、一充电电压检测电路、一微电脑控制电路及一液晶显示电路所组成，其特征在于该定电流控制电路是串接在电源输入端与充电电池连接端点之间，放电电路及充电电压检测电路分别连接于充电电池正端子上，充电电压检测电路输出端连接微电脑控制电路，可以启动内部计时器并作电池饱和检测，微电脑控制电路以三组不同信号分别连接至定电流控制电路、放电电路及液晶显示电路上，以分别控制定电流控制电路的输出电流值、启闭放电电路及使液晶显示器指示各种状态；而微电脑控制电路内部有一由计数器及设定键构成的充电电流设定电路及一连接在充电电流设定电路输出端的电子开关组，电子开关组上串接有不同阻抗的电阻，以设定按键的切换，使电子开关组做相应切换，来改变定电流控制电路的定电流输出值，而放电电路以一限流电阻串接一晶体管组成，由微电脑控制电路经按键送出信号启动以使待充电池进行放电。
2.根据权利要求1所述的镍镉/镍氢电池充放电装置，其特征在于该微电脑控制电路还包括一单片微处理器，其输入/输出端点连接一放电按键、一启闭按键、蜂呜器及液晶显示电路，还有两个可送出脉冲信号的端子，分别连接至定电流控制电路及充电电压检测电路，当电池充电饱和时，使定电流控制电路停止，而另一端子定时送出脉冲信号以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，其特征在于该定电流控制电路由一运算放大器及两个晶体管组成，运算放大器的正相输入端连接一分压电阻并连接至微电脑控制电路，其反相输入端与充电电池的负载串联电阻连接，以供输入反馈信号。
4.根据权利要求1所述的镍镉/镍氢电池充放电装置，其特征在于该液晶显示电路的背面设有一连接在电源端上的背光板，以提供液晶显示电路的照明。
5.根据权利要求1所述的镍镉/镍氢电池充放电装置，其特征在于该充电电压检测电路以一组积分电路及两组分别与充电电池电压及内部参考电压连接的运算放大器所组成，由两个运算放大器送出比较信号至微电脑控制电路内。
6.根据权利要求1所述的镍镉/镍氢电池充放电装置，其特征在于该液晶显示电路的面板上设置有三组分别代表充电电流大小的指示灯、一电池饱和指示灯、一电池短路/断路指示灯、一电池放电指示灯、一充电时间数字显示器及多个代表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，尤指一种在充电前预先将电池的残馀电量放电以消除记忆效应的充放电装置。由微电脑控制电路、定电流控制电路、充电电压检测电路、液晶显示电路及电池放电电路所组成。可设定充电电流为快充、一般、微充三种中的其中一种充电模式，且内部亦有超时自动断电、充电时间显示及电量百分比显示、电池短路/断路显示、饱和指示及电池放电指示与蜂鸣器报警。
文档编号H02J7/00GK1096613SQ9310723
公开日1994年12月21日 申请日期1993年6月17日 优先权日1993年6月17日
发明者郭富雄 申请人:郭富雄