一种带有欠压涓流充电功能的电池充电器电路及方法

技术领域

本发明涉及充电器技术领域，尤其涉及一种带有欠压涓流充电功能的电池充电器电路及方法。

背景技术

目前的电动车用充电器主要为三段式充电器，即将充电方式分为恒流、恒压、浮充三个阶段。三段式充电方式基本上能够满足电动车日常充电的需要，成本也最低，然而这种充电方式有诸多问题，比如各厂家蓄电池极性不同，容易烧坏充电器、损坏蓄电池；不能定时强制进入浮充状态等。因此，发明一种带有欠压涓流充电功能的电池充电器电路成为该领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术容易烧坏充电器、损坏蓄电池的缺陷，提供一种带有欠压涓流充电功能的电池充电器电路及方法。

第一方面，本发明公开了一种带有欠压涓流充电功能的电池充电器电路，包括电源子电路、变压器子电路、单片机控制子电路及正负脉冲控制子电路；所述电源子电路分别与所述单片机控制子电路、所述正负脉冲控制子电路及所述变压器子电路电连接，所述单片机控制子电路与所述正负脉冲控制子电路电连接；所述变压器子电路与所述正负脉冲控制子电路电连接，所述正负脉冲控制子电路与蓄电池电连接；所述正负脉冲控制子电路包括整流滤波单元、正脉冲控制单元及负脉冲控制单元；所述整流滤波单元分别与所述正脉冲控制单元及所述负脉冲控制单元电连接，所述正脉冲控制单元分别与所述单片机控制子电路及所述负脉冲控制单元电连接，所述负脉冲控制单元与所述单片机控制子电路电连接。

优选地，所述单片机控制子电路包括控制单元、强制浮充单元及蓄电池电压采样单元；所述强制浮充单元及所述蓄电池电压采样单元分别与所述控制单元电连接；所述强制浮充单元与所述蓄电池电连接，所述蓄电池电压采样单元与所述蓄电池电连接。

优选地，所述单片机控制子电路还包括涓流充电指示单元；所述涓流充电指示单元与所述控制单元电连接。

优选地，所述正脉冲控制单元包括第一NPN三极管、PMOS管、第一电阻及第二电阻；所述第一NPN三极管的基极与所述单片机控制子电路电连接，所述第一NPN三极管的发射极接地，所述第一NPN三极管的集电极与所述第一电阻的第一端电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端及所述PMOS管的栅极电连接，所述第二电阻的第二端分别与所述整流滤波单元及所述PMOS管的源极电连接，所述PMOS管的漏极分别与所述负脉冲控制单元及正脉冲输出端电连接。

优选地，所述负脉冲控制单元包括第二NPN三极管、PNP三极管、NMOS管、第三电阻及第四电阻；所述第二NPN三极管的基极及所述PNP三极管的基极分别与所述单片机控制子电路电连接，所述第二NPN三极管的集电极与所述电源子电路电连接，所述第二NPN三极管的发射极及所述PNP三极管的发射极分别与所述第三电阻的第一端电连接，所述PNP三极管的集电极接地，所述第三电阻的第二端与所述NMOS管的栅极电连接，所述NMOS管的漏极与所述PMOS管的漏极电连接，所述NMOS管的源极与所述第四电阻的第一端及地电连接，所述第四电阻的第二端与负脉冲输出端电连接。

优选地，所述正脉冲控制单元还包括第一电容；所述第一电容的第一端分别与所述第一电阻的第二端及所述PMOS管的栅极电连接，所述第一电容的第二端分别与所述第二电阻的第二端及所述PMOS管的源极电连接。

优选地，所述负脉冲控制单元还包括第二电容及第一电感；所述第一电感的第一端与所述NMOS管的漏极及所述PMOS管的漏极电连接，所述第一电感的第二端分别与所述正脉冲输出端及所述第二电容的第一端电连接，所述第二电容的第二端分别与所述第二电阻的第二端及所述负脉冲输出端电连接。

优选地，所述强制浮充单元包括第五电阻及第一二极管；所述第五电阻的第一端与所述电源子电路电连接，所述第五电阻的第二端分别与所述控制单元及所述第一二极管的第一端电连接，所述第一二极管的第二端与所述蓄电池电连接。

优选地，所述蓄电池电压采样单元包括第六电阻及第七电阻；所述第六电阻的第一端及所述第七电阻的第一端与所述控制单元电连接，所述第六电阻的第二端与所述蓄电池电连接，所述第七电阻的第二端接地。

第二方面，本发明还公开了一种方法，包括第一方面所述的一种带有欠压涓流充电功能的电池充电器电路，所述方法包括：

采集所述蓄电池的电池电压；

依据所述电池电压，判断所述蓄电池的极性是否正确；

若正确，将所述电池电压与预设的第一阈值电压比较；

若所述电池电压小于所述预设的第一阈值电压，判定所述蓄电池为过放状态；

依据所述过放状态，对所述蓄电池进行涓流充电；

到预设时间段后，将所述电池电压与预设的第二阈值电压比较；

若所述电池电压大于所述预设的第二阈值电压，控制所述蓄电池进入三阶段式充电阶段；

在所述三阶段式充电阶段中，首先控制所述蓄电池进行恒流充电；

恒流充电结束后控制所述蓄电池进行正负脉冲充电；

正负脉冲充电结束后控制所述蓄电池进行浮充充电。

本发明的一种带有欠压涓流充电功能的电池充电器电路具有如下有益效果，本发明公开的一种带有欠压涓流充电功能的电池充电器电路包括：电源子电路、变压器子电路、单片机控制子电路及正负脉冲控制子电路；所述电源子电路分别与所述单片机控制子电路、所述正负脉冲控制子电路及所述变压器子电路电连接，所述单片机控制子电路与所述正负脉冲控制子电路电连接；所述变压器子电路与所述正负脉冲控制子电路电连接，所述正负脉冲控制子电路与蓄电池电连接；所述正负脉冲控制子电路包括整流滤波单元、正脉冲控制单元及负脉冲控制单元；所述整流滤波单元分别与所述正脉冲控制单元及所述负脉冲控制单元电连接，所述正脉冲控制单元分别与所述单片机控制子电路及所述负脉冲控制单元电连接，所述负脉冲控制单元与所述单片机控制子电路电连接。所述电源子电路用于为所述单片机控制子电路及所述正负脉冲控制子电路供电；所述单片机控制子电路用于产生正负脉冲控制信号；所述正负脉冲控制电路用于接收所述正负脉冲控制信号对所述变压器子电路的输出电压进行控制，达到产生正负脉冲的目的；所述整流滤波单元用于将变压器输出的交流信号转换成直流信号，以防止在充电器没有接蓄电池时电压突变，保证充电器电压的稳定；所述正脉冲控制单元用于控制正脉冲信号的产生，以控制充电电压的通断；所述负脉冲控制单元用于控制负脉冲信号的产生，以控制蓄电池的放电时机。因此，本发明能够提高充电效率、延长电池寿命且修复损伤电池。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：

图1是本发明较佳实施例的一种带有欠压涓流充电功能的电池充电器电路的原理框图；

图2是本发明另一较佳实施例的一种带有欠压涓流充电功能的电池充电器电路的原理框图；

图3是本发明较佳实施例的一种带有欠压涓流充电功能的电池充电器电路的电源子电路的电路图；

图4是本发明较佳实施例的一种带有欠压涓流充电功能的电池充电器电路的正负脉冲控制子电路的电路图；

图5是本发明较佳实施例的一种带有欠压涓流充电功能的电池充电器电路的单片机控制子电路的电路图；

图6是本发明较佳实施例的一种带有欠压涓流充电功能的电池充电器方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明较佳实施例的如图1所示，包括电源子电路1、变压器子电路2、单片机控制子电路3及正负脉冲控制子电路4；所述电源子电路1分别与所述单片机控制子电路3、所述正负脉冲控制子电路4及所述变压器子电路2电连接，所述单片机控制子电路3与所述正负脉冲控制子电路4电连接；所述变压器子电路2与所述正负脉冲控制子电路4电连接，所述正负脉冲控制子电路4与蓄电池电连接；所述正负脉冲控制子电路4包括整流滤波单元41、正脉冲控制单元42及负脉冲控制单元43；所述整流滤波单元41分别与所述正脉冲控制单元42及所述负脉冲控制单元4电连接，所述正脉冲控制单元42分别与所述单片机控制子电路3及所述负脉冲控制单元4电连接，所述负脉冲控制单元4与所述单片机控制子电路3电连接。

所述电源子电路1用于为所述单片机控制子电路3及所述正负脉冲控制子电路4供电；所述单片机控制子电路3用于产生正负脉冲控制信号；所述正负脉冲控制电路4用于接收所述正负脉冲控制信号对所述变压器子电路2的输出电压进行控制，达到产生正负脉冲的目的；所述整流滤波单元41用于将变压器输出的交流信号转换成直流信号，以防止在充电器没有接蓄电池时电压突变，保证充电器电压的稳定；所述正脉冲控制单元42用于控制正脉冲信号的产生，以控制充电电压的通断；所述负脉冲控制单元43用于控制负脉冲信号的产生，以控制蓄电池的放电时机。因此，本发明能够提高充电效率、延长电池寿命且修复损伤电池。

优选地，请参阅图2，所述单片机控制子电路3包括控制单元31、强制浮充单元32及蓄电池电压采样单元33；所述强制浮充单元32及所述蓄电池电压采样单元33分别与所述控制单元31电连接；所述强制浮充单元32与所述蓄电池电连接，所述蓄电池电压采样单元33与所述蓄电池电连接。可以理解的是，在本实施例中，当所述控制单元输出高电平时，通过所述强制浮充单元32控制所述蓄电池进入强制浮充状态，减小充电电流，防止损伤所述蓄电池；所述蓄电池电压采样单元33用于采样所述蓄电池的电池电压，判断所述蓄电池的极性是否正确；如不正确，则不进行充电；如正确，所述控制单元31依据预设的阈值电压判断是否过放电，若所述电池电压低于阈值电压值，认定所述蓄电池过放电，则进行涓流充电；当涓流充电到所述蓄电池可以承受大电流时再进入三段式充电阶段。所述三段式充电阶首先进行恒流充电；恒流充电结束后进行正负脉冲充电；正负脉冲充电结束后进行浮充充电；本实施例通过所述控制单元的内置定时器控制正负脉冲充电及浮充充电的时间段。因此，本发明能够提高充电效率、通过所述正负脉冲控制子单元对蓄电池进行充放电控制，能够延长电池寿命且修复损伤电池。

优选地，所述单片机控制子电路3还包括涓流充电指示单元34；所述涓流充电指示单元34与所述控制单元31电连接。可以理解的是，在本实施例中，所述涓流充电指示单元34用于指示所述蓄电池进行涓流充电时的工作状态；当蓄电池处于涓流充电时，所述涓流充电指示单元34的指示灯亮起。

优选地，请参阅图3，在所述电源子电路中，变压器输出的交流信号经过续流二极管D18整流及电容C20滤波输出直流电压VCC1，VCC1经过三端稳压电源芯78L05稳压后输出直流电压，经过电容C26及电容C24滤波后供给所述单片机控制子电路及所述正负脉冲控制子电路。其中电容C26用于抗浪涌，电容C24用于滤除高次谐波，LD2为电源指示灯，电阻R22为限流电阻。

优选地，请参阅图4，所述正脉冲控制单元42包括第一NPN三极管Q8、PMOS管Q2、第一电阻R31及第二电阻R33；所述第一NPN三极管Q8的基极与所述单片机控制子电路3电连接，所述第一NPN三极管Q8的发射极接地，所述第一NPN三极管Q8的集电极与所述第一电阻R31的第一端电连接，所述第一电阻R31的第二端分别与所述第二电阻R33的第一端及所述PMOS管Q2的栅极电连接，所述第二电阻R33的第二端分别与所述整流滤波单元41及所述PMOS管Q2的源极电连接，所述PMOS管Q2的漏极分别与所述负脉冲控制单元4及正脉冲输出端OUT+电连接。

优选地，所述负脉冲控制单元4包括第二NPN三极管Q10、PNP三极管Q11、NMOS管Q3、第三电阻R45及第四电阻R23；所述第二NPN三极管的基极及所述PNP三极管Q11的基极分别与所述单片机控制子电路3电连接，所述第二NPN三极管Q10的集电极与所述电源子电路1电连接，所述第二NPN三极管Q10的发射极及所述PNP三极管Q11的发射极分别与所述第三电阻R45的第一端电连接，所述PNP三极管的集电极接地，所述第三电阻R45的第二端与所述NMOS管Q3的栅极电连接，所述NMOS管Q3的漏极与所述PMOS管的漏极电连接，所述NMOS管的源极与所述第四电阻R23的第一端及地电连接，所述第四电阻R23的第二端与负脉冲输出端OUT-电连接。

优选地，所述正脉冲控制单元42还包括第一电容C17；所述第一电容C17的第一端分别与所述第一电阻R31的第二端及所述PMOS管Q2的栅极电连接，所述第一电容C17的第二端分别与所述第二电阻R33的第二端及所述PMOS管Q2的源极电连接。

优选地，所述负脉冲控制单元4还包括第二电容C18及第一电感L1；所述第一电感L1的第一端与所述NMOS管Q3的漏极及所述PMOS管Q2的漏极电连接，所述第一电感L1的第二端分别与所述正脉冲输出端OUT+及所述第二电容C18的第一端电连接，所述第二电容C18的第二端分别与所述第二电阻R33的第二端及所述负脉冲输出端OUT-电连接。

具体地，请参阅图4，所述变压器子电路2输出的交流信号经过二极管D19、二极管D8整流及电容C14、电容C16滤波成为直流电压，电阻R21及电阻R95为假负载用于防止在充电器没有接蓄电池时电压升高，保证充电器电压的稳定；所述PMOS管Q2及所述NMOS管Q3用于控制正负脉冲产生；所述PMOS管Q2用来控制充电电压的通断，所述NMOS管Q3用于控制所述蓄电池A放电；所述控制单元31的RA2脚经限流电阻R46控制所述第一NPN三极管Q8的通断；当所述控制单元31输出为高电平时，所述第一NPN三极管Q8导通，第一电阻R31及第二电阻R33经过所述第一NPN三极管Q8接地，构成回路，第一电阻R31及第二电阻R33进行分压后接到所述PMOS管Q2的栅极，驱动所述PMOS管Q2导通；当所述控制单元31的RA2脚输出低电平时，所述PMOS管Q2关断；其中，所述第一电容C17用于防止电压突变对PMOS管Q2的影响，使得电压变化略趋于平缓但又不会影响开关速度；所述控制单元31的RC1脚经限流电阻R45控制所述第二NPN三极管Q10及所述PNP三极管Q11，从而控制NMOS管Q3的通断；当所述控制单元31的RC1脚输出高电平，所述第二NPN三极管Q10导通，所述PNP三极管Q11截止，电压VCC经三极管Q10、电阻R51后控制NMOS管Q3导通；当单片机RC1脚输出低电平时，PNP三极管Q11导通，第二NPN三极管Q10截止，所述NMOS管Q3结电容中的电通过所述PNP三极管Q11迅速释放，加速NMOS管Q3关断。在本实施例中，所述第一电感L1及所述第二电容C18用于滤波，使输出电压更平稳；所述第四电阻R23为电流取样电阻，流过所述蓄电池的电流会在所述第四电阻R23上产生压降，此电压在电路中用于判断充电状态和充电阶段。

优选地，请参阅图5，所述强制浮充单元32包括第五电阻R54及第一二极管D9；所述第五电阻R54的第一端与所述电源子电路1电连接，所述第五电阻R54的第二端分别与所述控制单元31及所述第一二极管D9的第一端电连接，所述第一二极管D9的第二端与所述蓄电池A电连接。在本实施例中，所述控制单元的1脚接电源VCC，14脚接地，7脚通过所述第一二极管D9输出信号，当7脚输出高电平时充电状态强制进入浮充状态，减小充电流，防止损坏蓄电池。所述第五电阻R54为上拉电阻，防止单片机输出的信号驱动能力不足而无法正常工作。

优选地，所述蓄电池电压采样单元33包括第六电阻R50及第七电阻R41；所述第六电阻R50的第一端及所述第七电阻R41的第一端与所述控制单元31电连接，所述第六电阻R50的第二端与所述蓄电池电连接，所述第七电阻R41的第二端接地。在本实施例中，单片机控制MOS管关断，利用所述第六电阻R50及所述第七电阻R41对蓄电池电压进行分压，输入单片机的10脚，单片机的10脚采样蓄电池电压，判断蓄电池极性是否正确；当所述蓄电池极性正确时，所述控制单元31依据预设的阈值电压判断是否过放电，若所述电池电压低于阈值电压值，认定所述蓄电池过放电，则进行涓流充电。

第二方面，请参阅图6，本发明还公开了一种方法，包括实施例一所述的一种带有欠压涓流充电功能的电池充电器电路，所述方法包括：

S1、采集所述蓄电池的电池电压；

S2、依据所述电池电压，判断所述蓄电池的极性是否正确；

S3、若正确，将所述电池电压与预设的第一阈值电压比较；

S4、若所述电池电压小于所述预设的第一阈值电压，判定所述蓄电池为过放状态；

S5、依据所述过放状态，对所述蓄电池进行涓流充电；

S6、到预设时间段后，将所述电池电压与预设的第二阈值电压比较；

S7、若所述电池电压大于所述预设的第二阈值电压，控制所述蓄电池进入三阶段式充电阶段；

S8、在所述三阶段式充电阶段中，首先控制所述蓄电池进行恒流充电；

S9、恒流充电结束后控制所述蓄电池进行正负脉冲充电；

S10、正负脉冲充电结束后控制所述蓄电池进行浮充充电。

综上所述，本发明所提供的一种带有欠压涓流充电功能的电池充电器电路包括电源子电路1、变压器子电路2、单片机控制子电路3及正负脉冲控制子电路4；所述电源子电路1分别与所述单片机控制子电路3、所述正负脉冲控制子电路4及所述变压器子电路2电连接，所述单片机控制子电路3与所述正负脉冲控制子电路4电连接；所述变压器子电路2与所述正负脉冲控制子电路4电连接，所述正负脉冲控制子电路4与蓄电池电连接；所述正负脉冲控制子电路4包括整流滤波单元41、正脉冲控制单元42及负脉冲控制单元4；所述整流滤波单元41分别与所述正脉冲控制单元42及所述负脉冲控制单元4电连接，所述正脉冲控制单元42分别与所述单片机控制子电路3及所述负脉冲控制单元4电连接，所述负脉冲控制单元4与所述单片机控制子电路3电连接。因此，本发明能够提高充电效率、延长电池寿命且修复损伤电池。所述电源子电路1用于为所述单片机控制子电路3及所述正负脉冲控制子电路4供电；所述单片机控制子电路3用于产生正负脉冲控制信号；所述正负脉冲控制电路4用于接收所述正负脉冲控制信号对所述变压器子电路2的输出电压进行控制，达到产生正负脉冲的目的；所述整流滤波单元41用于将变压器输出的交流信号转换成直流信号，以防止在充电器没有接蓄电池时电压突变，保证充电器电压的稳定；所述正脉冲控制单元42用于控制正脉冲信号的产生，以控制充电电压的通断；所述负脉冲控制单元43用于控制负脉冲信号的产生，以控制蓄电池的放电时机。因此，本发明能够提高充电效率、延长电池寿命且修复损伤电池。

以上对本发明所提供的一种带有欠压涓流充电功能的电池充电器电路及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。不应理解为对本发明的限制。