專利名稱：鎳鎘/鎳氫電池充放電裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鎳鎘/鎳氫電池充放電裝置，由微電腦控制電路、定電流控制電路、充電電壓檢測電路及液晶顯示電路及電池放電電路所組成。可用微電腦控制電路設定定電流控制電路的輸出電流量，改變充電電流大小，由充電電壓檢測電路監測電池飽和時，經微電腦控制電路自動切斷充電電源，并轉變為脈沖微量充電。該電池放電電路可于電池欲重新充電時，先行啟動將電池殘馀電力消除，以降低或消除其記憶效應，以確保電池充電效率。本發明微電腦控制電路內部有計時功能，可在充電過長時自動斷電。其液晶顯示電路設有充電時間顯示、電量百分比顯示、電池短路/斷路指示、電池飽和指示、電池放電狀態指示及搭配有蜂嗚器以提供飽和及異常狀態的聲響報警，提供一種具良好指示效能、可設定充電電流大小與具若干自動化功能的充放電裝置。
按目前一般的充電器而論，多采用電壓比較自動斷電方式，即當充電電池的電壓達到所設定的電壓值時，即自動切斷電源，由于鎳鎘/鎳氫電池的飽和電壓值未必完全相同，這種固定電壓值的電壓比較方式，可能造成部份鎳鎘/鎳氫電池充電過度或充電不足，充電過度則造成電池使用壽命降低，充電不足則無法達到預期電量要求。
此外，現有充電電池均有所謂的記憶效應，需安全放電予以消除，而現有充電器沒有將待充電電池的殘馀電量消除的結構，這就更造成充電電池記憶效應累積而縮短其儲存電量的能力且降低使用壽命。
再有，傳統充電器僅有少數指示燈以指示“充電”及“飽和”兩種狀態，使用者無法了解電池充電的全面情況。
本發明的主要目的在于提供一種鎳鎘/鎳氫電池充放電裝置，內部由微電腦控制電路、液晶顯示電路、定電流控制電路、放電電路、充電電壓檢測電路所組成，可經微電腦控制電路設定電池的充電電流大小，具有快充、一般及慢充三種充電模式，可依實際需要予以充電，而其檢測電池飽和狀態是通過上次電壓及現有電壓的比較值，若產生一差值-△V，即表示電池已飽和，據此切斷充電電源，而可完全配合充電電池本身的飽和電壓值予以自動調整，以防止電池過充或充電不足的問題。且在自動斷電時，由微電腦控制電路控制做微弱脈沖充電，以保持電池的電力。還有計時自動斷電，可于電池飽和而未取出達一定時間時，即自動斷電，以確保電池使用壽命。
本發明的次一目的在于提供一種鎳鎘/鎳氫電池充放電裝置，其放電電路可由微電腦控制電路的一個按鍵控制，將待充電的電池先行安全放電，以消除電池的記憶效應，使電池具有良好的儲存效能，而此放電操作下，當電池電壓下降至低位準時，本發明可由微電腦控制電路自行啟動充電回路予以自動充電，使放電及充電動作一次操作即可完成。故不僅兼有電池放電結構外，操作也很簡便。
本發明的又一目的在于提供一種鎳鎘/鎳氫電池充放電裝置，其微電腦控制電路內部有計時、電池短/斷路檢測與電量指示，利用液晶顯示器構成的充電時間數字顯示器、電池飽和指示燈、電池短/斷路指示燈、電量百分比指示燈、電池放電狀態指示燈及充電電流模式指示燈等，具有良好的顯示效果。
本發明的再一目的在于提供一種鎳鎘/鎳氫電池充放電裝置，該液晶顯示器設有照明的背光板結構，使其在環境亮度較低或夜間使用時，仍可獲得適當照明。
本發明的另一目的在于提供一種鎳鎘/鎳氫電池充放電裝置，微電腦控制電路連接一蜂嗚器，可在電池呈短/斷路狀態時由蜂嗚器產生聲音報警，當電池飽和狀態時，則產生短聲，使其具有聲音提示作用。
本實用新型提供一種鎳鎘/鎳氫電池充放電裝置，是由一定電流控制電路、一放電電路、一充電電壓檢測電路、一微電腦控制電路及一液晶顯示電路所組成，其特征在于該定電流控制電路是串接在電源輸入端與充電電池連接端點之間，放電電路及充電電壓檢測電路分別連接于充電電池正端子上，充電電壓檢測電路輸出端送入微電腦控制電路，可以啟動內部計時器及電池飽和檢測，微電腦控制電路以三組不同信號分別連接至定電流控制電路、放電電路及液晶顯示電路上，以分別控制定電流控制電路的輸出電流值、啟閉放電電路及使液晶顯示器指示各種狀態;而微電腦控制電路內部有一計數器及設定鍵構成的充電電流設定電路及一連接在充電電流設定電路輸出端的電子開關組，電子開關組上串接有不同阻抗的電阻，用以設定按鍵的切換，使電子開關組做相應切換，來改變定電流控制電路的定電流輸出值;而放電電路以一限流電阻串接一晶體管組成，由微電腦控制電路經按鍵送出信號啟動以使帶充電電池進行放電。
前述的鎳鎘/鎳氫電池充放電裝置，其特征在于該微電腦控制電路還包括一單片微處理器，其輸入/輸出端點連接一放電按鍵、一啟閉按鍵、蜂嗚器及液晶顯示電路，還有兩個可送出脈沖信號的端子，分別連接至定電流控制電路及充電電壓檢測電路，當電池充電飽和時，使定電流控制電路停止，而另一端子定時送出脈沖信號以啟動充電電壓檢測電路進行電壓檢測。
前述的鎳鎘/鎳氫電池充放電裝置，其特征在于該定電流控制電路是由一運算放大器及兩晶體管組成，運算放大器的正相輸入端連接一分壓電阻并連接至微電腦控制電路，其反相輸入端與充電電池的負載串聯電阻連接，以供輸入反饋信號。
前述的鎳鎘/鎳氫電池充放電裝置，其特征在于該液晶顯示電路的背面設有一連接在電源端上的背光板，以提供液晶顯示電路的照明。
前述的鎳鎘/鎳氫電池充放電裝置，其特征在于該充電電壓檢測電路以一組積分電路及兩組分別與充電電池電壓及內部參考電壓連接的運算放大器所組成，由兩個運算放大器送出比較信號至微電腦控制電路內。
前述的鎳鎘/鎳氫電池充放電裝置，其特征在于該液晶顯示電路的面板上設置有三組分別代表充電電流大小的指示燈、一電池飽和指示燈、一電池短路/斷路指示燈、一電池放電指示燈、一充電時間數字顯示器及多個代表電量百分比的指示燈。
以下結合附圖進一步說明本發明的結構特征及目的。
附圖簡要說明

圖1為本發明的系統方塊圖。
圖2為本發明的詳細電路圖。
圖3為本發明的液晶顯示面板平面圖。
如圖1所示，本發明的構造以即于電源輸入端(B+)上連接一電源穩壓電路70及一定電流控制電路10，定電流控制電路10的輸出端即連接充電電池60與一放電電路50，而充電電池60的負端連接有一負載串聯電阻63，于此電阻引出回授信號回輸至定電流控制電路20內，于充電電池60的正端連接一充電電壓檢測電路40，充電電壓檢測電路40的輸出端送入一微電腦控制電路20，微電腦控制電路20可輸出三組信號分別連接至定電流控制電路10、放電電路50及連接至一液晶顯示電路30上，而于微電腦控制電路20連接有兩分別為充電電流設定鍵222及放電按鍵211，可藉由充電電流設定鍵222以改變驅動定電流控制電路10的輸出電流量，而使位在后方的充電電池可依設定的電流大小予以充電(具有快充、一般及慢充三種充電模式)，而該放電按鍵211可使微電腦控制電路20觸發該放電電路50導通，對欲進行充電的充電電池60預先放電，以消除內部記憶效應，使以后充電更好;而當電池放電至低電壓時，可由微電腦控制電路20檢出而自動進入充電狀態，省去多次按鍵操作的麻煩。
當定電流控制電路開始對待充電電池60充電時，由充電電壓檢測電路40檢測，并送出比較信號至微電腦控制電路20時，即啟動一內部計時器，可使液晶顯示電路30顯示充電時間，且微電腦控制電路20內部也可存儲充電電壓檢測電路40的輸出電壓狀態，在充電電池60呈飽和狀態而端子電壓略微下降時，即經該充電電壓檢測電路40送入微電腦控制電路20內，則判別為電池已飽和，據此以切斷定電流控制電路10的對電池充電，轉而由微電腦控制電路20送出一脈沖信號使定電流控制電路10以微弱脈沖電流對充電電池60充電，以維持充電電池60電量，該微電腦控制電路20更可對電池飽和狀態再行計時，使其于飽和狀態超過一段時間后即自動斷電，使電池不致受損。
微電腦控制電路20依據各種狀態分別送出各種顯示信號至液晶顯示電路30上，參見圖3的液晶顯示面板的平面圖，正下方即有一充電時間顯示器81，中間呈弧形排列有分別為20%～100%的電量百分比指示燈82，最上方由左至右分別為慢速充電指示燈84、一般充電指示燈85、快速充電指示燈86及電池飽和指示燈87，而面板左側及右側位置則分別為電池放電指示燈83及電池短路/開路指示燈88;使本發明具有可顯示充電狀態、電池電量狀態、充電時間及其他各種顯示作用。使用者可全面掌握充電的情況。此外，該液晶顯示面板下方設有照明背光板，以提供面板照明。
而前述該微電腦控制電路20內還設有蜂嗚器，在該電池充電呈飽和狀態及電池呈短路/開路的異常狀態下，可產生不同的聲音報警，使其更實用。
由前述結構可知，本發明的優點為具有多種電流充電模式、有放電電路可供電池消除記憶效應、電池飽和電壓自動檢測和多樣化的狀態顯示功能，比傳統充電器操作方便，因而更符合實際需要。
關于本發明的詳細電路圖，參見圖2，該電源穩壓電路70(在圖面左上方)由一三端穩壓器構成，以提供內部電路穩定電壓，而定電流控制電路10是以一運算放大器13及兩晶體管14、15組成;其中，運算放大器13的正相輸入端連接至一分壓電阻11、12及向下連接至一電子開關組23上，運算放大器13的反相輸入端則與圖面右端的充電電池60的負載串聯電阻63連接，運算放大器13輸出則推動晶體管14、15，后一晶體管15的集極經濾波電容及二極管送至充電電池60正端;下方電子開關組23的不同切換狀態，使與之串接的不同電阻234～236跨接于運算放大器13的正相輸入端上，以改變該正相輸入端的電位狀態，達到改變此定電流控制電路10的輸出電流量大小，以本發明此電路中以三組電子開關231～233的狀態下，即使其具有三種電流模式(快速、一般、慢速);圖面右上方以一限流電阻51及一晶體管52構成本發明的放電電路50，由一單片微處理器21連接晶體管52基極，啟動52后，即可使充電電池60進行放電，充電電池60的正端以分壓電阻61、62分壓產生一代表電池的電壓輸入至圖面右下方以三組運算放大器41、44、45所組成的充電電壓檢測電路40內，此充電電壓檢測電路40內部以運算放大器41、電阻43、電容42組成一積分電路，于電阻43左側端連接的單晶片微處理器21定時送出正向脈沖時，即使運算放大器41送出三角波以啟動另外兩運算放大器44、45，兩運算放大器44、45的正相輸入端分別連接至充電電池電壓及內部參考電壓的分壓端點上，其輸出端即送至單片微處理器21內(此時同時啟動其內部的計時器開始計時)，在啟動兩運算放大器44、45時，可分別送出與電池電壓及內部參考電壓的比值，而經單片微處理器21內部做運算、存儲，以待下一次啟動充電電壓檢測電路40時，比較此次電壓與上次電壓的差異，如此次電壓低于上次電壓時，即表示電池進入飽和狀態，可由單片微處理器21經一二極管24送出一高電位信號至定電流控制電路10運算放大器13的反相輸入端，自動停止對電池充電，并由控制該二極管24的端點送出脈沖信號，使定電流控制電路10對電池進行微弱脈沖電流充電，以維持充電電池的電量。
本發明的微電腦控制電路20即以該單片微處理器21、一以計數器221及充電電流設定按鍵222所構成的充電電流設定電路22及電子開關組23所組成，單片微處理器21直接驅動液晶顯示電路30，并有三組輸出端點分別與電子開關組23控制端及與充電電流設定電路22的計數器221輸出端連接，并具有三組分別與放電按鍵211、啟閉按鍵212及蜂嗚器213連接的端點;一連接在電源上的背光板31設置在液晶顯示電路30的背面位置;該充電電流設定按鍵222是連接于計數器221的時序輸入端(CLK)，連續按壓時，使計數器221依Q0、Q1依次循環為高電位，并于其Q3端回授重置，使其呈三種循環狀態變化，據以使連接的電子開關組23做相應切換，以改變定電流控制電路10的輸出電流量。
權利要求
1.一種鎳鎘/鎳氫電池充放電裝置，由一定電流控制電路、一放電電路、一充電電壓檢測電路、一微電腦控制電路及一液晶顯示電路所組成，其特征在于該定電流控制電路是串接在電源輸入端與充電電池連接端點之間，放電電路及充電電壓檢測電路分別連接于充電電池正端子上，充電電壓檢測電路輸出端連接微電腦控制電路，可以啟動內部計時器并作電池飽和檢測，微電腦控制電路以三組不同信號分別連接至定電流控制電路、放電電路及液晶顯示電路上，以分別控制定電流控制電路的輸出電流值、啟閉放電電路及使液晶顯示器指示各種狀態；而微電腦控制電路內部有一由計數器及設定鍵構成的充電電流設定電路及一連接在充電電流設定電路輸出端的電子開關組，電子開關組上串接有不同阻抗的電阻，以設定按鍵的切換，使電子開關組做相應切換，來改變定電流控制電路的定電流輸出值，而放電電路以一限流電阻串接一晶體管組成，由微電腦控制電路經按鍵送出信號啟動以使待充電池進行放電。
2.根據權利要求1所述的鎳鎘/鎳氫電池充放電裝置，其特征在于該微電腦控制電路還包括一單片微處理器，其輸入/輸出端點連接一放電按鍵、一啟閉按鍵、蜂嗚器及液晶顯示電路，還有兩個可送出脈沖信號的端子，分別連接至定電流控制電路及充電電壓檢測電路，當電池充電飽和時，使定電流控制電路停止，而另一端子定時送出脈沖信號以啟動充電電壓檢測電路進行電壓檢測。
3.根據權利要求1所述的鎳鎘/鎳氫電池充放電裝置，其特征在于該定電流控制電路由一運算放大器及兩個晶體管組成，運算放大器的正相輸入端連接一分壓電阻并連接至微電腦控制電路，其反相輸入端與充電電池的負載串聯電阻連接，以供輸入反饋信號。
4.根據權利要求1所述的鎳鎘/鎳氫電池充放電裝置，其特征在于該液晶顯示電路的背面設有一連接在電源端上的背光板，以提供液晶顯示電路的照明。
5.根據權利要求1所述的鎳鎘/鎳氫電池充放電裝置，其特征在于該充電電壓檢測電路以一組積分電路及兩組分別與充電電池電壓及內部參考電壓連接的運算放大器所組成，由兩個運算放大器送出比較信號至微電腦控制電路內。
6.根據權利要求1所述的鎳鎘/鎳氫電池充放電裝置，其特征在于該液晶顯示電路的面板上設置有三組分別代表充電電流大小的指示燈、一電池飽和指示燈、一電池短路/斷路指示燈、一電池放電指示燈、一充電時間數字顯示器及多個代表電量百分比的指示燈。
全文摘要
本發明涉及一種鎳鎘/鎳氫電池充放電裝置，尤指一種在充電前預先將電池的殘馀電量放電以消除記憶效應的充放電裝置。由微電腦控制電路、定電流控制電路、充電電壓檢測電路、液晶顯示電路及電池放電電路所組成。可設定充電電流為快充、一般、微充三種中的其中一種充電模式，且內部亦有超時自動斷電、充電時間顯示及電量百分比顯示、電池短路/斷路顯示、飽和指示及電池放電指示與蜂鳴器報警。
文檔編號H02J7/00GK1096613SQ9310723
公開日1994年12月21日 申請日期1993年6月17日 優先權日1993年6月17日
發明者郭富雄 申請人:郭富雄