CN203071626U - 一种电池充电定时控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池充电定时控制电路，包括依次相连的电源、电子开关、充电器、电池和单片机控制器；所述的单片机控制器与电子开关相连；在所述的单片机控制器上设有人机交互控键。该电池充电定时控制电路，电路结构简单，成本低廉，借助于单片机实现电池充电的定时控制，当充电时间到达或电池充满电时即予以切断电源，以保护被充电的电池，节约电能，可以有效地延长电池的使用寿命，降低能耗。适用于需要实现定时控制的电动车蓄电池、手机电池的定时充电控制，也可以应用于其它需要定时控制的领域。

Description

一种电池充电定时控制电路

技术领域

本实用新型涉及电池充电技术领域，尤其涉及一种电池充电定时控制电路。

背景技术

在CN202353267U中，公开了一种蓄电池定时充电断电器，用于电动车和小家电等用电设备的蓄电池定时充电和断电装置，使用单片机构成蓄电池定时充电断电器，***构成中，单片机控制器要同时接通、开断充电器的输入（联结交流电源）、输出端（联结被充电的电池），这在实际工作中完全没有必要；同时其控制器面板设置的控制键太多，多个键对充电控制无任何作用；充电装置的断电控制采用电磁继电器，驱动功率大，触点负荷能力弱，若对象是大功率蓄电池充电装置，其电磁继电器的容量与体积庞大。显然还不能完全满足使用需求。

实用新型内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的是提供一种电池充电定时控制电路，借助于单片机实现电池充电的定时控制，当充电时间到达时即予以切断电源，以保护被充电的电池，节约电能，可以有效地延长电池的使用寿命，降低能耗。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电池充电定时控制电路，包括依次相连的电源、电子开关、充电器、电池和单片机控制器；所述的单片机控制器与电子开关相连；在所述的单片机控制器上设有人机交互控键。

所述的电子开关由双向晶闸管构成；所述双向晶闸管的开通和关断由单片机控制器发来的信号控制。

所述的双向晶闸管的导通控制为过零触发方式，单片机控制器控制过零触发控制脉冲发出的时刻。

所述的人机交互控键包括：

时间增加设定键：每按一下，充电时间延长额定时间；

时间清零键：充电时间设定错误的情况下，可以用此键清零，重新输入充电时间；

启动键：充电时间设定完成后，按启动键启动充电，电子开关使充电器接通电源，开始对电池充电，充电时间按设定时间值做减法运算。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型的电池充电定时控制电路，电路结构简单，成本低廉，借助于单片机实现电池充电的定时控制，当充电时间到达时即予以切断电源，以保护被充电的电池，节约电能，可以有效地延长电池的使用寿命，降低能耗。适用于需要实现定时控制的电动车蓄电池、手机电池的定时充电控制，也可以应用于其它需要定时控制的领域。

附图说明

图1是电池充电定时控制电路的结构示意图；

图2是电池充电定时控制电路图；

图3是电池充电状态检测电路图；

图4是过零检测与电子开关驱动电路图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本实用新型作更进一步的说明。

如图1所示，电池充电定时控制电路，包括依次相连的电源、电子开关、充电器、电池和单片机控制器；单片机控制器与电子开关相连；在单片机控制器上设有人机交互控键。电子开关由双向晶闸管构成；双向晶闸管的开通和关断由单片机控制器发来的信号控制。双向晶闸管的导通控制为过零触发方式，单片机控制器控制过零触发控制脉冲发出的时刻。人机交互控键包括：时间增加设定键：每按一下，充电时间延长额定时间；时间清零键：充电时间设定错误的情况下，可以用此键清零，重新输入充电时间；启动键：充电时间设定完成后，按启动键启动充电，电子开关使充电器接通电源，开始对电池充电，充电时间按设定时间值做减法运算。

该电池充电定时控制电路，采用单片机构成充电控制器，控制器主要由单片机最小***、LCD数码显示器、过零脉冲形成单元等组成。单片机应用程序实现充电电路的定时控制、充电电源的输入控制、充电时间的设定、显示、电池充电电压状态检测。

如图2所示，当电池需要充电时，使用者根据需要充电的电池使用情况，给控制器设定充电时间。如果在充电过程中，所设定的充电时间内电池两端电压已经达到设定电压，并持续一段时间（浮充），如10～15分种，表明电池充电已经完成，单片机控制器输出信号给电子开关过零驱动电路，去除驱动电路输出到双向晶闸管的触发脉冲，电子开关关断，充电器电源开断，充电完成。若在充电过程中，所设定的时间内，电池两端电压没有达到设定电压，单片机控制器内部的定时控制时间已经到达，控制器同样输出信号给电子开关过零驱动电路，使电子开关关断，充电器电源开断，充电结束。

单片机控制器的时间控制，采用单片机晶振分频后的高频脉冲进行定时计数，由定时器T0产生秒信号，由定时器T1实现充电定时控制，进行减秒计时，实时时间剩余通过LCD显示器显示，剩余充电时间减至零时发出中断申请，给电子开关发出断电控制信号，充电器断电，充电结束，给出指示信息。如果在单片机控制器设定的时间范围内，电池电压达到规定值，并持续一定时间，***认为电池已经充电完成，向电子开关发出断电信号，充电器断电，充电结束，给出指示信息。定时器停止，保持当前时间信息，给用户知悉。

电池充电状态检测电路，如图3所示，电池充电状态由电阻检测电池端电压后，送至311比较器(U₁)，与R₃、R₄所构成的基准分压信号进行比较。若检测电压低于基准电压，311比较器(U₁)输出低电平，晶体管关断，光电藕合器原边无电流通过，其输出端为高电平。若检测电压高于基准电压，311比较器(U₁)输出高电平，晶体管导通，给光电藕合器以激励，其输出端为低电平。由此确定电池端口电压状态。311比较器(U₁)及其检测电路由R₁及D_W提供稳定电源，电源电压设置为5V。光电藕合器输出端和单片机控制器共用5V电源，两电源之间隔离不共地。

电子开关驱动电路如图4所示，交流电源经过桥式整流电路变换成为单向脉动电压信号，经过R₉、D_W1变成单向梯形波电压信号（信号电压幅值控制在311比较器(U₂)电源电压V_C附近），该信号与R₁₀、R₁₁分压形成的基准电压比较，获得交流电压过零脉冲，即311比较器(U₂)输出的信号（经T₁倒相）为交流电源电压过零信号。若T₃导通，T₁输出驱动T₂使脉冲变压器原边激励，变压器付边便输出驱动电子开关的脉冲信号，电子开关导通，后续电路得电。若T₃关断，脉冲变压器原边无法获得激励，电子开关无法导通。T₃由单片机控制输出的信号控制，该检测电路电源与单片机控制器共用。

该电池充电定时控制电路，可以和现存的充电器构成整体，成为产品，也可以和现存的插座构成整体，成为产品。若和现存的插座构成整体，该发明将蜕变成仅由时间控制的控制器，电池充电状态检测部分将失去作用，但不影响本***的工作。控制器控制插座输出供电的时间，让后续充电、用电设施在设定的时间内获得电能。

针对不同充电对象，可以根据对象功率大小计算出电路中作为电子开关的双向晶闸管的参数，双向晶闸管的额定电流以负载额定电流的1.5～2确定。

该电池充电定时控制电路，采用双向晶闸管实现输入电源的通断控制。当设定的充电时间到或者控制电路检测到电池电压到达规定值并延续设定时间时，控制器即送出关断双向晶闸管控制信号，电子开关断开，充电器断电，完成充电过程，保护被充电电池，同时节约电能。

该电池充电定时控制电路，检测电池端口电压，用于电池充电完成的状态检测。采用电阻取样测量电池端口电压，将该检测电压与基准进行比较，确定电池充电完成的状态，单片机到检测该状态后，延时一段时间确定电池充电完成，再发出控制电子开关断开信号，完成电池充电过程。

该电池充电定时控制电路，设定充电时间结束及电池充电完成状态同时作为控制电池充电完成的确定因素。当电池投入使用的前期，充电器能很好地实现电池充电的控制，并在充电完成之前进入小电流浮充状态，电池充电完成状态检测可以用于控制电池充电器的关断，避免电池长时间处于充电状态。到电池使用的后期，由于电池内部结构的变化、电解液的损失，电池充电似乎无法充满，致使充电器一直处于充电状态，最终导致电池冲爆（外鼓），电池永久失效，同时还伴随着大量的电能损失。因此，采用设定充电时间结束和电池充电完成状态两个信号同时作为充电器充电完成的决定因素，是保护电池，延长电池使用寿命的有效手段。

该电池充电定时控制电路，根据电池使用情况，自行确定充电时间。使用者可以根据自己使用的情况，自行确定电池充电时间，时间设定范围从1小时到8个小时不等。设定键中，每按一次设定时间增加1小时（或其他额定时间），时间设定完成后，即可启动充电，充电时间逐步递减，当充电时间到，显示的时间减到零时，控制器给出控制信号，使电子开关开断，充电完成。

该电池充电定时控制电路，用LCD显示电池充电剩余时间。根据自行设定的充电时间，启动充电后，LCD显示器显示充电剩余时间，使用者根据情况，可以判定电池电量可否满足自身要求，决定是否继续充电。

该电池充电定时控制电路，如图3所示，电池电压状态通过检测比较电路给出指示，并送给控制器。采样电阻将电池两端电压取样，与基准电压进行比较，输出当前电池电压状态。当电池电压到达设定数值，并持续一段时间后，控制器确认电池充电已经完成，与定时信号一道决定充电电路是否继续工作。

该电池充电定时控制电路，借助于单片机实现充电器的定时充电控制，辅以电池充电的充满检测，实现电池充电完成后的断电控制，可以有效地保护被充电的电池，防止电池过充损坏，同时实现节能。在交流电源和充电器之间，***了一个电子开关，该电子开关由双向晶闸管构成，该双向晶闸管的开通和关断由单片机发来的信号控制。双向晶闸管的导通控制为过零触发方式，单片机控制过零触发控制脉冲发出的时刻。电池需要充电时，根据电池的使用情况，给单片机控制器设定充电时间，并启动充电。在此充电过程中，会出现两种状况。

状况一：若在充电过程中，所设定的时间内电池的两端电压已经达到设定电压，并持续10～15分钟，单片机控制器输出信号给电子开关过零驱动电路，使驱动电路输出到双向晶闸管的触发脉冲为零，电子开关关断，充电器电源开断，充电完成。在这种情况中，控制电路的控制实现，依赖于电池电压状态的检测。将电池端口的电压引出送到控制器中，控制器中的比较电路将其与基准电压进行比较，当电池电压到达设定值时，给单片机控制器送出电池电压状态信号，表明电池充电接近完成，单片机控制器监视该状态，当该状态延续时间超过10～15分钟后，即认为电池已经充满电，充电完成，开关可以断开。

状况二：若在充电过程中，所设定的时间内电池的两端电压没有达到设定电压，单片机控制器内部的定时控制时间到达，控制器同样输出信号给电子开关过零驱动电路，使电子开关关断，充电器电源开断，充电完成。这种情况的出现，大多是电池后期，电池功能已经衰退，在日常使用过程中，会出现一直充电而充不满的情况，随着时间的推移，电池外壳发热，电池中的电解液将在电流持续作用下蒸发，电能变成热能消耗，并加速电池的损坏。而因为有了定时充电控制，可以有效地避免这种情况，延缓电池的使用寿命。

该电池充电定时控制电路，可以和现存的充电器构成整体，成为产品，也可以和现存的插座构成整体，成为产品。若和现存的插座构成整体，该实用新型将蜕变成仅由时间控制的控制器，控制插座输出供电的时间，让后续充电、用电设施在设定的时间内获得电能。

针对不同充电对象，可以根据对象功率大小计算出电路中电子开关的双向晶闸管的参数，本发明提供了双向晶闸管的选择方法。

提出一种借助于单片机实现充电器的定时充电控制，辅助以电池充电的电压检测，确定电池是否充满电，可以实现电池充电完成后的断电控制，以保护被充电的电池，防止电池过充损坏，同时实现节能。

Claims (4)

1.一种电池充电定时控制电路，其特征在于：包括依次相连的电源、电子开关、充电器、电池和单片机控制器；所述的单片机控制器与电子开关相连；在所述的单片机控制器上设有人机交互控键。

2.根据权利要求1所述的电池充电定时控制电路，其特征在于：所述的电子开关由双向晶闸管构成；所述双向晶闸管的开通和关断由单片机控制器发来的信号控制。

3.根据权利要求2所述的电池充电定时控制电路，其特征在于：所述的双向晶闸管的导通控制为过零触发方式，单片机控制器控制过零触发控制脉冲发出的时刻。

4.根据权利要求1所述的电池充电定时控制电路，其特征在于：所述的人机交互控键包括：

时间增加设定键：每按一下，充电时间延长额定时间；

时间清零键：充电时间设定错误的情况下，可以用此键清零，重新输入充电时间；

启动键：充电时间设定完成后，按启动键启动充电，电子开关使充电器接通电源，开始对电池充电，充电时间按设定时间值做减法运算。

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