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基本信息
- 項目名稱：
- 壓流可控式萬能充電器
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 不同的電池的充電截止電壓不同，適當(dāng)調(diào)節(jié)充電器的輸出電壓，滿足不同充電截止電壓不同的鋰離子電池的需求。獨有的LCD顯示屏設(shè)計可以在上面讀出充電器以及電池的相關(guān)參數(shù)。內(nèi)部優(yōu)化的智能控制芯片可以為電池起到更好的保護(hù)作用。備用的散熱裝置極大地解決了電池在充電過程中散熱問題。
- 詳細(xì)介紹：
- 研究內(nèi)容： 壓流可控式萬能充電器的設(shè)計： 1 .可以改變充電電流和充電電壓的控制電路 （1）可以改變充電電流的控制電路 電流的改變可以是通過設(shè)置在壓流可控式萬能充電器上面的由人工控制的旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)，電流改變的大小可以由設(shè)置在充電器上面的簡易的LCD顯示屏直接觀察調(diào)節(jié)的大小。電流的改變是由內(nèi)部的電路控制的，改變原始萬能充電器內(nèi)部的振蕩電路，將原始萬能沖電器的單一大小電流和電壓變成可以調(diào)節(jié)大小的電流和電壓，這樣，沖電器的輸出電流就可以通過萬能充電器上面的螺旋扭進(jìn)行改變。根據(jù)不同的電池,適當(dāng)調(diào)節(jié)合適的電流，達(dá)到理想的充電效果。由于普通鋰離子電池對充電電流的承受能力很強，當(dāng)解決好電池充電過程中所產(chǎn)生的散熱問題之后，就可以將充電電流提高很大。對于鋰離子電池的充電電流，廠家試驗時都可以很高，國標(biāo)高倍率規(guī)定為1C（C為放電倍率：指電池在規(guī)定時間內(nèi)，放出其額定容量時所輸出的電流值，它在數(shù)值上等于額定容量的倍數(shù)，如2倍率放電：假定電池容量為3Ah，則電流為2×3=6A。俗稱2C放電），所以根據(jù)YD/T998.2-1999移動通信手持機用鋰離子電源及充電器充電器標(biāo)準(zhǔn)，將可變電流的上限設(shè)置為低于標(biāo)準(zhǔn)1c的0.87c，確保了充電過程中安全性能。 圖1 的恒流源電路實例，接在集成變壓器LM317AH和電阻R5為1個可變電阻器，就可以組成輸出電流可調(diào)的恒流源。 （2）可以改變充電充電電壓的控制電路 市售普通萬能充電器不能調(diào)節(jié)電壓，一旦對普通萬能充電器設(shè)置好充電截止電壓，無論被充電的電池規(guī)格如何，普通萬能充電器對電池的充電截止電壓設(shè)置都不會發(fā)生改變，這樣就不能滿足市場上多種規(guī)格鋰離子電池的充電需求。壓流可控式萬能充電器通過內(nèi)部集成的IC電路，使用者可以根據(jù)不同規(guī)格的鋰離子電池進(jìn)行不同額度充電電壓的調(diào)節(jié)。滿足不同規(guī)格鋰離子電池的充電需求。 圖2 圖2是變壓器的原理圖解 圖3 圖3是一個上下限電壓檢測電路，通過調(diào)節(jié)各組件的大小，可以使電池在某個特定的電壓范圍內(nèi)進(jìn)行充電，例如當(dāng)電壓低于3.7v自動充電，當(dāng)充電達(dá)到4.2v時自動停止。 2．獨有的LCD顯示屏幕設(shè)計 壓流可控式萬能充電器獨有的顯示屏給沖電器帶來了更多的功能擴展性，顯示屏可以顯示出電池的規(guī)格，例如，顯示屏可以顯示理論上電池內(nèi)部規(guī)定的充電電流大小，電池充電過程中的溫度最高是多少，這些信息都是可以從沖電器的第三個觸角通過連接電池的第三個接線處的電極從電池（標(biāo)準(zhǔn)的原裝的電池內(nèi)部會有一個智能芯片，這個智能芯片保存著電池的某些特定的信息，壓流可控是萬能充電器可以通過第三觸角與電池的這個芯片相接觸，進(jìn)而從中獲取信息）中得到。顯示屏上面還可以顯示正在充電的電池的信息，包括電池充電的完成時間，已充電百分比等等。 3.采用余弦充電法，解決大電流充電過程中的“發(fā)熱”問題 由于鋰離子電池對充電電流敏感，過大充電電流很容易導(dǎo)致電池發(fā)熱發(fā)脹、活性物質(zhì)脫落等問題，所以在設(shè)計過程中必須改變傳統(tǒng)的充電方式。壓流可控式萬能沖電器可以采取余弦電流充電的方式，即余弦法，也就是說并非用恒定的大電流充電，而是像余弦波那樣電流強度隨之變化，將最高電流設(shè)置為0.87c，有效電流就是（0.87／1.414）C=0.615 C這樣能緩解熱量的積聚。有的時候采用余弦波充電還不夠，很多都采用在一個余弦波后插入一個很短暫的放電這種方法。這種做法可以緩解由于反電勢消耗充電電流所產(chǎn)生的熱量積累，從而進(jìn)一步控制溫度從而將溫度控制在一定范圍內(nèi)。由于這類充電器不再使用恒定的電流充電，也和過去的恒流充電器有明顯的區(qū)別。 4.壓流可控式萬能充電器附帶獨有的usb口以及多功能可擴展的usb電源輸出線 傳統(tǒng)的萬能充電器只有兩個充電的觸控腳，基本上就是一個正極一個負(fù)極，這種充電原理很簡單，就是把電流傳送到電池的內(nèi)部，而壓流可控式萬能充電器是一種改變了傳統(tǒng)的萬能充電器的充電機制，不但把傳統(tǒng)的萬能充電器的雙觸角改變成規(guī)格的三觸角，并帶有一個多功能多轉(zhuǎn)接口的usb充電線，這個線一邊是與萬能充電器的usb借口相連接，另一邊分出來幾種特定的接口，根據(jù)不同的手機充電接口進(jìn)行充電，所以就可以改變傳統(tǒng)萬能充電器必須將電池取下來充的缺點。 5.改萬能充電器的雙觸角為三觸角，優(yōu)化內(nèi)部的智能控制電路和控制芯片 傳統(tǒng)的萬能充電器由于設(shè)計電路的簡單，商家對成本的低級追求，所以省去了萬能沖電器上面的第三個觸角。而壓流可控式萬能充電器追求功能的卓越，將二個觸角變成三個觸角，第三個觸角擁有對電池內(nèi)部智能控制芯片的識別功能。集成在壓流可控式萬能充電器內(nèi)部電池控制電路，通過第三個觸角在充電過程中讀取電池內(nèi)部智能芯片的信息，包括電池容量、溫度補償參數(shù)、告警保護(hù)等信息，這樣，就能更有效地的進(jìn)行充電，保證電池的充電完好及使用安全，提高充電效率。 壓流可控式萬能充電器內(nèi)部控制電路還能識別電池內(nèi)部的NTC（熱敏電阻）和標(biāo)準(zhǔn)電阻，因為不同的電池由不同的標(biāo)準(zhǔn)電阻與充電器構(gòu)成回路，進(jìn)而決定充電電流的大小，而在充電電流決定后，又根據(jù)不同的環(huán)境溫度，由熱敏電阻和充電器構(gòu)成另外的回路來調(diào)整充電電流的大小。（有些電池只有熱阻，有些電池只有標(biāo)阻，而有些電池兩個都有。）當(dāng)充電電流過大導(dǎo)致溫度變化時，熱敏電阻的阻值發(fā)生變化，與充電器構(gòu)成回路來調(diào)整充電電流大小，保護(hù)電池，避免過熱。充電器內(nèi)部控制電路還采用了足夠精度的電壓參考源電路（此電路采用一片LM2901四路差動比較器用為充電控制），因為萬能充電器在達(dá)到3.9V-4.34V（標(biāo)準(zhǔn)電壓是4.2V的鋰離子電池）轉(zhuǎn)恒壓充電數(shù)小時后，準(zhǔn)確和穩(wěn)定的充滿和放盡電壓控制對電池壽命有很大影響，因為鋰離子電池對充電電流的吸收是100%的，即便是很小的電流依然也存在過充電問題，因此采用了足夠精度的電壓參考源電路，為電池的安全充電保駕護(hù)航。 7.內(nèi)部設(shè)有智能正負(fù)極識別電路 由于不同的電池的正負(fù)極方向不同，如果使用者不慎將電池的正負(fù)極與充電器的正負(fù)極接反，這樣導(dǎo)致的后果不堪設(shè)想，而壓流可控式萬能充電器內(nèi)置智能識別電路，自動轉(zhuǎn)換充電器輸出極性以適應(yīng)電池正負(fù)極，消除充電的不安全隱患。正負(fù)極識別電路電路圖： 圖4 8.防止過沖而采用的涓流充電模式 對于壓流可控式萬能充電器在較高的電流的情況下充電時，充電時間到了之后如果忘記停止充電，對電池的傷害要遠(yuǎn)大于慢速恒流充電器過充產(chǎn)生的傷害，充電器一般都采用了比如電壓斜率判斷法等方法來判斷電池是否接近充滿，這些充電器都使用了控制電路或者IC芯片來完成這一任務(wù)。當(dāng)電池接近充滿時，控制電路會自動轉(zhuǎn)入涓流充電模式（即首先恒流充電，即電流一定，而電池電壓隨著充電過程逐步升高，當(dāng)電池端電壓達(dá)到4.2V（4.1V）,改恒流充電為恒壓充電，即電壓一定，電流根據(jù)電芯的飽和程度，隨著充電過程的繼續(xù)逐步減小，當(dāng)減小到0.01C時，認(rèn)為充電終止），這就是對電池進(jìn)行涓流充電。采用涓流電流對電池進(jìn)行充電的好處是很明顯的，其一如前所述，涓流充電能將電池充的很滿，其次就是不用擔(dān)心過充的問題，因此使用這類充電器的最大好處就是不用再去計算時間。 9.可備用的散熱裝置 余弦法充電可以在一定程度上減少熱量的產(chǎn)生，但是其所產(chǎn)生的散熱效果極其有限，當(dāng)電池過熱時，可以在壓流可控式萬能充電器的內(nèi)部設(shè)置散熱裝置，此散熱裝置是由一個高效的風(fēng)扇解決的，散熱風(fēng)扇設(shè)置在萬能充電器內(nèi)部，被充電電池的下部，當(dāng)電池達(dá)到一定的溫度時，智能控制芯片檢測電池溫度過高，將信號發(fā)送給散熱風(fēng)扇，散熱風(fēng)扇通過內(nèi)部電路啟動，將熱量散出。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的意義：壓流可控式萬能充電器，是一種新型的萬能充電設(shè)備。它可以根據(jù)不同規(guī)格的電池進(jìn)行不同方式的充電，其充電電壓和充電電流在一定的額度范圍內(nèi)可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。對于容量是500mAh的鋰離子電池，壓流可控式萬能充電器會以250ma的電流進(jìn)行充電，這會在兩個小時充滿，而對于1600mah的電池，壓流可控式萬能充電器擺脫傳統(tǒng)萬能充電器的束縛，壓流可控式萬能充電器會以400ma的電流進(jìn)行充電，這樣，就會在4個小時充滿！不同的電池的充電截止電壓不同，適當(dāng)調(diào)節(jié)充電器的輸出電壓，滿足不同充電截止電壓不同的鋰離子電池的需求。獨有的LCD顯示屏設(shè)計可以在上面讀出充電器以及電池的相關(guān)參數(shù)。內(nèi)部優(yōu)化的智能控制芯片可以為電池起到更好的保護(hù)作用。備用的散熱裝置極大地解決了電池在充電過程中散熱問題。 國內(nèi)外同類研究的動態(tài)：國內(nèi)外在鋰離子萬能充電器的技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展一直處于初步階段，市售的萬能充電器多數(shù)都是功能單一，結(jié)構(gòu)簡單，安全性能較差，采用充電電壓和充電電流不變的恒流充電模式的萬能充電器。在IC電路方面集成度較低。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 創(chuàng)新之處： 1．根據(jù)不同規(guī)格的電池進(jìn)行不同方式的充電，其充電電壓和充電電流在一定的額度范圍內(nèi)可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。 2．在充電器上設(shè)置了獨有的LCD顯示屏，用于顯示充電器和電池的相關(guān)參數(shù)。 3．一種新型的與萬能充電器相連接的可擴展usb連接線，這種可擴展USB連接線具有另一端可附帶型號手機的插頭，可以實現(xiàn)和USB的轉(zhuǎn)接。 4．壓流可控式萬能充電器的雙充電觸角改為三充電觸角，其中一個充電觸角用于識別電池內(nèi)部智能芯片，其內(nèi)部裝有高集成度的IC電路控制芯片。 5電池極性自動識別電路：可以使充電電池不分正負(fù)極進(jìn)行充電。解決老式充電器極性接反就不能充電的弊端。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 山東科技大學(xué)挑戰(zhàn)杯一等獎
作品所處階段
- 正在研發(fā)
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 資金轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實物
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 目的意義：壓流可控式萬能充電器，是一種新型的萬能充電設(shè)備。它可以根據(jù)不同規(guī)格的電池進(jìn)行不同方式的充電，其充電電壓和充電電流在一定的額度范圍內(nèi)可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。對于容量是500mAh的鋰離子電池，壓流可控式萬能充電器會以250ma的電流進(jìn)行充電，這會在兩個小時充滿，而對于1600mah的電池，壓流可控式萬能充電器擺脫傳統(tǒng)萬能充電器的束縛，壓流可控式萬能充電器會以400ma的電流進(jìn)行充電，這樣，就會在4個小時充滿！不同的電池的充電截止電壓不同，適當(dāng)調(diào)節(jié)充電器的輸出電壓，滿足不同充電截止電壓不同的鋰離子電池的需求。獨有的LCD顯示屏設(shè)計可以在上面讀出充電器以及電池的相關(guān)參數(shù)。內(nèi)部優(yōu)化的智能控制芯片可以為電池起到更好的保護(hù)作用。備用的散熱裝置極大地解決了電池在充電過程中散熱問題。 國內(nèi)外同類研究的動態(tài)：國內(nèi)外在鋰離子萬能充電器的技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展一直處于初步階段，市售的萬能充電器多數(shù)都是功能單一，結(jié)構(gòu)簡單，安全性能較差，采用充電電壓和充電電流不變的恒流充電模式的萬能充電器。在IC電路方面集成度較低。
同類課題研究水平概述
- 國內(nèi)外同類研究的動態(tài)：國內(nèi)外在鋰離子萬能充電器的技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展一直處于初步階段，市售的萬能充電器多數(shù)都是功能單一，結(jié)構(gòu)簡單，安全性能較差，采用充電電壓和充電電流不變的恒流充電模式的萬能充電器。在IC電路方面集成度較低。
