一种充电器工作模式及显示的设计方法

一种充电器工作模式及显示的设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种充电器工作模式及显示的设计方法，属于蓄电池充电器技术领 域。
【背景技术】
[0002] 当前，蓄电池充电器市场的竞争，不仅体现在技术的先进性上，还在很大程度上取 决于充电器的功能、外观和结构设计等方面。
[0003] 目前，国内外市场上蓄电池充电器的输出电压通常有6V/12V等几个等级。额定电 流通常在1~50A。少数大型充电器的电流可达上百安培的水平。在考虑低成本、易生产的 情况下，小电流等级（如XA、YA等）的充电器通常是主流的产品。市场上，很多此类产品是 采用变压器整流器式的结构设计。此类充电器，由于是采用电网电压经低频（50Hz或60Hz) 变压器变换为低压交流电，再经过整流控制的方式来设计，因此，产品存在着技术档次低， 变压器和整流器笨重，发热量大，工作能量转换效率低，产品体积大、重量重等众多问题。近 一些年来，电子控制技术的发展也推动了电子控制式蓄电池充电器的发展。这类充电器，由 于为满足输出要求而采用的控制技术方式与变压器整流器式的(传统型）充电器产品有着 显著的不同，因此，技术性能和节能等指标大大优于传统型的充电器。先进的技术，使此类 充电器的变压器大为减小，不是普通变压器的形式，而是采用中或高频开关电源或逆变电 源的变压器(制作变压器的磁芯材料等也发生了根本性的变化)。不仅体积小，而且重量非 常轻，更加方便携带和运输。整流器也不是普通的二极管构成的整流器，而是采用快速恢复 二极管的整流器。发热也非常小，电源的能量转换效率高，节能和节材等方面非常突出。因 此，开关稳压或逆变电源的充电器被誉为"新型高效节能电源"，代表着稳压电源的发展方 向。由于内部器件工作在高频开关状态，故本身消耗的能量极低。充电器效率可以达到90% 以上，比传统变压器整流的充电器的效率提高近一倍。随着充电器电源技术的飞速发展，开 关稳压或逆变电源充电器正朝着小型化、高频化、集成化的方向发展，高效率的开关稳压或 逆变电源充电器已得到越来越广泛的应用。未来肯定是传统型充电器的替代者。
[0004] 电子控制类充电器，主要是依靠电路板及其上面的控制电路来实现产品的功能。 通常，与传统型的充电器相比，它们的电路相对复杂。生产方式也主要变化为以电路板的生 产制造为主。当然，在相同输出电压和电流等级下，不同的产品，其电路原理和电路板的设 计，以及生产方式都可能是完全不同的。这些都影响着产品的技术性能、市场竞争力等。也 就是说，控制功能、结构和电路设计不同的充电器，其技术参数、使用性能、甚至产品外观以 及市场竞争力等是差别比较大的。

【发明内容】

[0005] 本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种充电器工作模式及显示的设计方 法，用于解决电子控制类蓄电池充电器的多种工作模式和工作状态选择问题，以及充电参 数和输出接线错误的显示问题。
[0006]本发明技术方案是：一种充电器工作模式及显示的设计方法，充电器包括电路控 制系统及其护盒1、液晶屏显示器2、输入电源电缆3、黑色负极性蓄电池夹子4、红色正极 性蓄电池夹子5、蓄电池夹子线6;所述充电器涉及一种单片机控制的、带液晶屏显示的 XA/6V、YA/12V的电子控制充电器，其中X和Y均代表充电电流值，且X<Y;所述充电器工 作模式及显示的设计方法：首先，充电器中的电路控制系统自动检测电池电压判断蓄电池 是否有问题，如果没有问题那么充电器自动检测电池电压判断蓄电池是6V还是12V，根据 不同的电池类型选择不同的充电模式进行充电，最后，充电器再自动检测电池电压判断蓄 电池是否充满，来确定充电器是否进入浮充充电模式，即充满后自动进入到只有小电流充 电的浮充模式下。
[0007]所述充电器工作模式及显示的设计方法具体步骤为： Step1、充电器中的电路控制系统自动检测电池电压判断蓄电池是否有问题； 如果检测到电池电压低于3. 8V或高于15V，则不对充电器进行充电或者判断电池已损 坏，那么此时充电器的液晶屏显示器2电压显示部位显示"Err"符号，用于提示蓄电池有问 题； Step2、充电器自动检测电池电压判断蓄电池是6V还是12V，根据不同的电池类型选择 不同的充电模式进行充电； 如果所检测到的蓄电池电压在3. 8V~7. 3V之间，则充电器判断为6V蓄电池；并通过 工作模式选择按钮7来激活6V充电模式； 如果所检测到的蓄电池电压在7. 3V~10. 5V之间，则采用"脉冲充电模式"来重新激 活蓄电池；即以"脉冲充电模式"继续对蓄电池充电； 如果充电一段时间后，检测到的蓄电池电压在10. 5V以上，则充电器控制系统自动判 断所充电的蓄电池是12V的；充电过程自动进入到电流范围值为0. 07A~XA的脉冲充电模 式下，或者按下工作模式选择按钮7选择其他大电流YA充电模式、电流范围值为0. 07A~ XA的脉冲充电模式，液晶屏显示器2上将显示相应的电压、充电状态和充电模式符号； 如果充电一段时间后，充电器控制系统检测到的蓄电池电压不变，充电器控制系统判 断蓄电池有缺陷，充电器将处于待机状态； Step3、充电器自动检测电池电压判断蓄电池是否充满，来确定充电器是否进入浮充充 电模式，即充满时自动进入到只有小电流充电的浮充模式下； 当为6V蓄电池，如果充电器控制系统检测到蓄电池电压达到7. 3V时，则充电器控制系 统判断蓄电池为充满状态，充电器进入浮充充电模式； 当为12V蓄电池，常温下，如果充电器控制系统检测到蓄电池电压达到14. 4V，则充电 器控制系统判断蓄电池为充满状态，充电器进入浮充充电模式；低温下，如果充电器控制系 统检测到蓄电池电压达到14. 7V，则充电器控制系统判断蓄电池为充满状态，充电器进入浮 充充电模式。
[0008]所述步骤Stepl中，如果检测到充电器输出端或负载有短路现象，充电器将自动 中断充电，切换到空闲模式，即充电器无电流输出，同时显示空闲状态标识15。
[0009] 所述步骤Stepl中，如果检测到功率器件的散热片温度达到KKTC后，充电器将自 动中断充电，切换到空闲模式，即充电器无电流输出，同时显示空闲状态标识15 ; 如果检测到功率器件的散热片温度低于100 °C，充电器自动恢复充电状态。
[0010] 所述步骤stepl中，如果检测到充电器输出正、负夹子线与蓄电池的正、负极性端 子接法不一致，充电器将自动中断充电，切换到空闲模式，即充电器无电流输出，同时红色 故障指不灯14壳起。
[0011] 所述的充电器包括电路控制系统及其护盒1 (或外壳)、输入和输出连接线。电路 控制系统采用单片机作为主控制芯片，以及一些其它的控制电路和显示器等组成。充电器 的显示器采用液晶屏。充电器的工作模式设置为：1)XA/6V;2)XA/12V;3)YA/12V;4)常温 模式；5)低温模式。一共五种。利用单片机或微处理器为核心组成的控制电路，通过编制 相应的控制软件程序，再结合其它的电路部分来完成本发明充电器的不同充电输出电压、 电流和不同工作模式及状态的控制，以及一些状态符号(如摩托车、汽车和寒冷天气；充电 和充满状态指示；接线错误）的显示。充电器是6V输出，还是12V输出，是根据所进行充电 的蓄电池的电压类别进行自动识别或判断后决定的。其次，在YA/12V模式下，还设有常温 模式和低温模式。常温下，电池充电达到14. 4V为充满状态；低温下，电池充电达到14. 7V 为充满状态。这两种状态通过液晶屏来显示。在充电器的面板部分，设置有触摸式操作按 键、液晶显示屏、电源指示灯和充电器输出夹子线接反指示灯。通过触摸式操作按键，可设 定12V输出下的电流大小，即是XA输出，还是YA输出。此外，还可设定是常温模式下工作， 还是低温模式下工作。液晶屏可显示充电电压大小和充电状态。一旦检测到充电器输出夹 子线极性接反，则相应的接反指示灯点亮，以指示不正确的状态。同时，液晶屏显示"0"。只 有当充电器输出极性接法正确时，液晶屏才显示正常的充电电压和充电状态。
[0012] 本发明的充电器的工作过程是：充电器通电后，通过其触摸式操作按键，可设定 12V输出下的电流大小，即是XA输出，还是YA输出；其次，还可设定是常温模式下工作，还 是低温 模式下工作。常温下，电池充电达到14. 4V为蓄电池充满状态；低温下，电池充电达 到14. 7V为充满状态；再者，可选择是为摩托车蓄电池充电，还是为汽车蓄电池充电。还可 设定为寒冷天气工作模式。充电器电路的液晶屏可显示工作模式符号、充电电压大小和充 电是否充满，以及充电器输出夹子线极性是否接反等状态。一旦检测到充电器输出夹子线 极性接反，则相应的接反指示灯点亮，以指示不正确的状态。同时，液晶屏显示"0"。只有 当充电器输出极性接法正确时，液晶屏才能显示正常的充电电压和充电状态。此外，充电器 是6V输出，还是12V输出，可根据所进行充电的蓄电池的电压类别进行自动识别或判断后 决定的。
[0013] 本发明的有益效果是： 1、 所述充电器的五种工作模式的设计方法满足大多数蓄电池不同条件下的充电使用 要求，同时，不同的充电状态可通过充电器的液晶屏进行显示； 2、 用户使用这种工作模式及显示的设计方法充电器时，不仅操作简单，而且充电参数、 是否充满等状态显示直观，非常方便，其次，充电器是6V输出，还是12V输出，其控制电路可 根据所进行充电的蓄电池的电压类别进行自动识别或判断，并根据判断的结果决定充电器 的输出状态； 3、 具有自动检测其输出电压极性是否与蓄电池的极性连接一致的功能，一旦检测到充 电器输出夹子线极性接反，则相应的接反指示灯点亮，以指示不正确的状态，同时，液晶屏 显示"〇"，只有当充电器输出极性接法正确时，液晶屏才能显示正常的充电电压和充电状 态； 4、本工作模式及显示的设计方法的充电器采用先进的单片机及其控制和显示系统来 组成充电器的电路，这也是很多充电器所不具备的，也是本工作模式及显示的设计方法充 电器的控制和显示方法独有的设计特色。
[0014] 5、基于本发明工作模式及显示的设计方法的充电器与市场上众多的充电器相比， 有很大的差异性，也有较好的先进性和创新性。所采用的控制技术先进，工作模式和显示方 式适用性好，功能齐全。其综合性能显著优于其它充电器产品。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明充电器的组成结构示意图。
[0016] 图2是本发明充电器的操作面板和显示界面示意图。
[0017] 图3是本发明方法充电器的电路组成原理框图。
[0018] 图4是本发明充电器的空闲状态液晶屏显示示意图。
[0019] 图5是本发明充电器的"充电器输出接线错误"显示示意图。
[0020] 图6是本发明充电器对6V蓄电池充电的液晶屏显示示意图。
[0021] 图7是本发明充电器的电压检测过程显示示意图。
[0022] 图8是本发明充电器的摩托车、汽车以及寒冷天气三种充电模式显示示意图。
[0023] 图9是本发明充电器的6V蓄电池充电过程显示示意图。
[0024] 图10是本发明充电器的12V摩托车蓄电池充电过程显示示意图。
[0025] 图11是本发明充电器的12V汽车蓄电池充电过程显示示意图。
[0026] 图12是本发明充电器的12V寒冷天气下蓄电池充电过程显示示意图。
[0027] 图1-12中各标号：1_电路控制系统及其护盒；2-液晶屏显示器；3-输入电源电 缆；4-黑色负极性蓄电池夹子；5-红色正极性蓄电池夹子；6-蓄电池夹子线；7-工作模式 选择按钮；8-12V摩托车蓄电池充电模式符号；9-12V汽车蓄电池充电模式符号；10-12V寒 冷天气环境下蓄电池充电模式符号；11-6V蓄电池充电模式符号；12-电池容量状态显示 部位；13-电源指示灯；14-短路或过热故障红色指示灯；15-空闲状态标识；16-蓄电池电 压显示部位；17-输入滤波电路；18-整流电路；19-开关电源变压器；20-充电输出整流电 路；21-保护和输出电压滤波电路；22-输出电流检测或反馈电路；23-输出电流滤波电路； 24-M0S管；25-控制系统工作电压电路；26-PWM控制电路；27-单片机控制系统电路；28-输 出电压反馈电路；29-液晶显示电路；30-继电器K控制电路；C1-电压滤波电容；AN-工作 模式选择按钮。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。
[0029] 实施例1:如图1-12所示，一种充电器工作模式及显示的设计方法，充电器包括电 路控制系统及其护盒1、液晶屏显示器2、输入电源电缆3、黑色负极性蓄电池夹子4、红色正 极性蓄电池夹子5、蓄电池夹子线6;所述充电器涉及一种单片机控制的、带液晶屏显示的 XA/6V、YA/12V的电子控制充电器，其中X和Y均代表充电电流值，且X<Y;所述充电器工 作模式及显示的设计方法：首先充电器中的电路控制系统自动检测电池电压判断蓄电池是 否有问题，如果没有问题那么充电器自动检测电池电压判断蓄电池是6V还是12V，根据不 同的电池类型选择不同的充电模式进行充电，最后，充电器再自动检测电池电压判断蓄电 池是否充满，来确定充电器是否进入浮充充电模式，即充满后自动进入到只有小电流充电 的浮充模式下。
[0030]所述充电器工作模式及显示的设计方法具体步骤为： Step1、充电器中的电路控制系统自动检测电池电压判断蓄电池是否有问题； 如果检测到电池电压低于3. 8V或高于15V，则不对充电器进行充电或者判断电池已损 坏，那么此时充电器的液晶屏显示器2电压显示部位显示"Err"符号，用于提示蓄电池有问 题； Step2、充电器自动检测电池电压判断蓄电池是6V还是12V，根据不同的电池类型选择 不同的充电模式进行充电； 如果所检测到的蓄电池电压在3. 8V~7. 3V之间，则充电器判断为6V蓄电池；并通过 工作模式选择按钮7来激活6V充电模式； 如果所检测到的蓄电池电压在7. 3V~10. 5V之间，则采用"脉冲充电模式"来重新激 活蓄电池；即以"脉冲充电模式"继续对蓄电池充电；； 如果充电一段时间后，检测到的蓄电池电压在10. 5V以上，则充电器控制系统自动判 断所充电的蓄电池是12V的；充电过程自动进入到电流范围值为0. 07A~XA的脉冲充电模 式下，或者按下工作模式选择按钮7选择其他大电流YA充电模式、电流范围值为0. 07A~ XA的脉冲充电模式，液晶屏显示器2上将显示相应的电压、充电状态和充电模式符号； 如果充电一段时间后，充电器控制系统检测到的蓄电池电压不变，充电器控制系统判 断蓄电池有缺陷，充电器将处于待机状态； Step3、充电器自动检测电池电压判断蓄电池是否充满，来确定充电器是否进入浮充充 电模式，即充电过程中断或者自动进入到只有小电流充电的浮充模式下； 当为6V蓄电池，如果充电器控制系统检测到蓄电池电压达到7. 3V时，则充电器控制系 统判断蓄电池为充满状态，充电器进入浮充充电模式； 当为12V蓄电池，常温下，如果充电器控制系统检测到蓄电池电压达到14. 4V，则充电 器控制系统判断蓄电池为充满状态，充电器进入浮充充电模式；低温下，如果充电器控制系 统检测到蓄电池电压达到14. 7V，则充电器控制系统判断蓄电池为充满状态，充电器进入浮 充充电模式。
[0031] 实施例2 :如图1-12所示，一种充电器工作模式及显示的设计方法，充电器包括电 路控制系统及其护盒1、液晶屏显示器2、输入电源电缆3、黑色负极性蓄电池夹子4、红色正 极性蓄电池夹子5、蓄电池夹子线6 ;所述充电器涉及一种单片机控制的、带液晶屏显示的 XA/6V、YA/12V的电子控制充电器，其中X和Y均代表充电电流值，且X<Y;所述充电器工 作模式及显示的设计方法：首先，充电器中的电路控制系统自动检测电池电压判断蓄电池 是否有问题，如果没有问题那么充电器自动检测电池电压判断蓄电池是6V还是12V，根据 不同的电池类型选择不同的充电模式进行充电，最后，充电器再自动检测电池电压判断蓄 电池是否充满，来确定充电器是否进入浮充充电模式，即充满后自动进入到只有小电流充 电的浮充模式下。
[0032]所述充电器工作模式及显示的设计方法具体步骤为： Step1、充电器中的电路控制系统自动检测电池电压判断蓄电池是否有问题； 如果检测到电池电压低于3. 8V或高于15V，则不对充电器进行充电或者判断电池已损 坏，那么此时充 电器的液晶屏显示器2电压显示部位显示"Err"符号，用于提示蓄电池有问 题； Step2、充电器自动检测电池电压判断蓄电池是6V还是12V，根据不同的电池类型选择 不同的充电模式进行充电； 如果所检测到的蓄电池电压在3. 8V~7. 3V之间，则充电器判断为6V蓄电池；并通过 工作模式选择按钮7来激活6V充电模式； 如果所检测到的蓄电池电压在7. 3V~10. 5V之间，则采用"脉冲充电模式"来重新激 活蓄电池；即以"脉冲充电模式"继续对蓄电池充电；； 如果充电一段时间后，检测到的蓄电池电压在10. 5V以上，则充电器控制系统自动判 断所充电的蓄电池是12V的；充电过程自动进入到电流范围值为0. 07A~XA的脉冲充电模 式下，或者按下工作模式选择按钮7选择其他大电流YA充电模式、电流范围值为0. 07A~ XA的脉冲充电模式，液晶屏显示器2上将显示相应的电压、充电状态和充电模式符号； 如果充电一段时间后，充电器控制系统检测到的蓄电池电压不变，充电器控制系统判 断蓄电池有缺陷，充电器将处于待机状态； Step3、充电器自动检测电池电压判断蓄电池是否充满，来确定充电器是否进入浮充充 电模式，即充满后自动进入到只有小电流充电的浮充模式下； 当为6V蓄电池，如果充电器控制系统检测到蓄电池电压达到7. 3V时，则充电器控制系 统判断蓄电池为充满状态，充电器进入浮充充电模式； 当为12V蓄电池，常温下，如果充电器控制系统检测到蓄电池电压达到14. 4V，则充电 器控制系统判断蓄电池为充满状态，充电器进入浮充充电模式；低温下，如果充电器控制系 统检测到蓄电池电压达到14. 7V，则充电器控制系统判断蓄电池为充满状态，充电器进入浮 充充电模式。
[0033] 所述步骤Stepl中，如果检测到充电器输出端或负载有短路现象，充电器将自动 中断充电，切换到空闲模式，即充电器无电流输出，同时显示空闲状态标识15。
[0034] 所述步骤Stepl中，如果检测到功率器件的散热片温度达到KKTC后，充电器将自 动中断充电，切换到空闲模式，即充电器无电流输出，同时显示空闲状态标识15 ; 如果检测到功率器件的散热片温度低于100 °C，充电器自动恢复充电状态。
[0035] 所述步骤Stepl中，如果检测到充电器输出正、负夹子线与蓄电池的正、负极性端 子接法不一致，充电器将自动中断充电，切换到空闲模式，即充电器无电流输出，同时红色 故障指不灯14壳起。
[0036] 实施例3:如图1-12所示，一种充电器工作模式及显示的设计方法，充电器包括电 路控制系统及其护盒1、液晶屏显示器2、输入电源电缆3、黑色负极性蓄电池夹子4、红色正 极性蓄电池夹子5、蓄电池夹子线6 ;所述充电器涉及一种单片机控制的、带液晶屏显示的 XA/6V、YA/12V的电子控制充电器，其中X和Y均代表充电电流值，且X<Y;所述充电器工 作模式及显示的设计方法：：首先，充电器中的电路控制系统自动检测电池电压判断蓄电池 是否有问题，如果没有问题那么充电器自动检测电池电压判断蓄电池是6V还是12V，根据 不同的电池类型选择不同的充电模式进行充电，最后，充电器再自动检测电池电压判断蓄 电池是否充满，来确定充电器是否进入浮充充电模式，即充满后自动进入到只有小电流充 电的浮充模式下。
[0037] 所述充电器工作模式及显示的设计方法具体步骤为： Step1、充电器中的电路控制系统自动检测电池电压判断蓄电池是否有问题； 如果检测到电池电压低于3. 8V或高于15V，则不对充电器进行充电或者判断电池已损 坏，那么此时充电器的液晶屏显示器2电压显示部位显示"Err"符号，用于提示蓄电池有问 题； Step2、充电器自动检测电池电压判断蓄电池是6V还是12V，根据不同的电池类型选择 不同的充电模式进行充电； 如果所检测到的蓄电池电压在3. 8V~7. 3V之间，则充电器判断为6V蓄电池；并通过 工作模式选择按钮7来激活6V充电模式； 如果所检测到的蓄电池电压在7. 3V~10. 5V之间，则采用"脉冲充电模式"来重新激 活蓄电池；即以"脉冲充电模式"继续对蓄电池充电；； 如果充电一段时间后，检测到的蓄电池电压在10. 5V以上，则充电器控制系统自动判 断所充电的蓄电池是12V的；充电过程自动进入到电流范围值为0. 07A~XA的脉冲充电模 式下，或者按下工作模式选择按钮7选择其他大电流YA充电模式、电流范围值为0. 07A~ XA的脉冲充电模式，液晶屏显示器2上将显示相应的电压、充电状态和充电模式符号； 如果充电一段时间后，充电器控制系统检测到的蓄电池电压不变，充电器控制系统判 断蓄电池有缺陷，充电器将处于待机状态； Step3、充电器自动检测电池电压判断蓄电池是否充满，来确定充电器是否进入浮充充 电模式，即充满后自动进入到只有小电流充电的浮充模式下； 当为6V蓄电池，如果充电器控制系统检测到蓄电池电压达到7. 3V时，则充电器控制系 统判断蓄电池为充满状态，充电器进入浮充充电模式； 当为12V蓄电池，常温下，如果充电器控制系统检测到蓄电池电压达到14. 4V，则充电 器控制系统判断蓄电池为充满状态，充电器进入浮充充电模式；低温下，如果充电器控制系 统检测到蓄电池电压达到14. 7V，则充电器控制系统判断蓄电池为充满状态，充电器进入浮 充充电模式。
[0038] 所述步骤Stepl中，如果检测到充电器输出端或负载有短路现象，充电器将自动 中断充电，切换到空闲模式，即充电器无电流输出，同时显示空闲状态标识15。
[0039]所述步骤Stepl中，如果检测到功率器件的散热片温度达到KKTC后，充电器将自 动中断充电，切换到空闲模式，即充电器无电流输出，同时显示空闲状态标识15 ; 如果检测到功率器件的散热片温度低于100 °C，充电器自动恢复充电状态。
[0040] 所述步骤Stepl中，如果检测到充电器输出正、负夹子线与蓄电池的正、负极性端 子接法不一致，充电器将自动中断充电，切换到空闲模式，即充电器无电流输出，同时红色 故障指不灯14壳起。
[0041] 如附图1所示，是利用本发明方法设计的充电器的组成结构示意图。包括：电路控 制系统及其护盒1、液晶屏显示器2、输入电源电缆3、黑色负极性蓄电池夹子4、红色正极性 蓄电池夹子5、蓄电池夹子线6。这种充电器可对6V或12V蓄电池进行充电。使用时正确 的输出极性接法是：将红色正极性蓄电池夹子5与蓄电池的正极相连接；将黑色负极性蓄 电池夹子4与蓄电池的负极相连接。接通供电电源，可通过使用附图2中的MODE工作模式 选择按钮7选择合适的充电模式对电池进行充电操作。根据下面所述的一些操作和使用方 法，即可完成对蓄电池的充电作业。
[0042] 如附图2所示，是利用本发明方法设计的充电器的操作面板和显示界面。包括：工 作模式选择按钮7 (对6V自动检测功能除外）、12V摩托车蓄电池充电模式符号8、12V汽车 蓄电池充电模式符号9、12V寒冷天气环境下蓄电池充电模式符号10、6V蓄电池充电模式符 号11、电池容量状态显示部位12 (注：充电过程中，显示条闪烁，充满后显示条充满并一直 点亮)、电源指示灯13、短路或过热故障红色指示灯14、空闲状态标识15、蓄电池电压显示 部位16 (注：显示当前的蓄电池电压)。
[0043] 如附图3所示，是本发明方法充电器的电路组成原理框图。在附图1中，充电器有 一个电路控制系统及其护盒1。该电路控制系统由三个部分组成：1)控制大电路板；2)控制 小电路板；3)显示电路板。附图1中的黑色负极性蓄电池夹子4连接到附图3中的"0UT-"； 附图1中的红色正极性蓄电池夹子5连接到附图3中的"0UT+"。附图1中的输入电源电缆 3连接到附图3中的L、N。附图3中，每个图框代表一个功能电路。各个图框功能电路的名 称已经在前面附图下面的标号中进行了说明。下面结合这些功能电路，说明一下本控制方 法充电器的简要工作原理。
[0044] 本控制方法充电器的简要工作原理： 在附图3中，来自电网的供电电源(如220VAC，50/60HZ等)，首先经过输入滤波电路17。 该电路可用一级、二级或三级由滤波电容、电感、电阻等组成的电路来构成。该电路一方面 可防止来自电网的干扰信号干扰本方法的电路， 减小谐波；另一方面可降低本方法电路开 关电源变换产生的谐波污染电网。滤波后的交流电，经过整流电路18变换为直流电。该直 流电再经电压滤波电容C1电解电容滤波变换为平稳的直流310V电源。开关电源变压器19， 其输入绕组的工作状态受控于M0S管24。该M0S管则受控于PWM(脉冲宽度调节）控制电 路26。开关电源变压器19输出有二个绕组。一组供电绕组输入到充电输出整流电路20， 经保护和输出电压滤波电路21、继电器K和输出电流滤波电路23后，产生充电器的输出电 压和电流。开关电源变压器19的另外一组供电绕组，经控制系统工作电压电路25,产生控 制系统电路所需的工作电压。保护和输出电压滤波电路21中的保护电路部分，是指保护该 电路中的快速恢复整流二极管。继电器K的通或断控制，是由单片机控制系统电路27根据 控制的要求，通过控制继电器K控制电路30的工作状态来实现的。只有在继电器K接通的 情况下，充电器才能有输出电压和电流。在开关电源控制部分，PWM电路输出的M0S管驱动 脉冲的占空比大小由单片机控制系统电路27根据控制的要求而决定。充电器输出的电压 和电流大小就是根据设计的要求(如6V或14. 4V和14. 7V输出；0. 8A或3. 8A电流输出等)， 依据检测到的充电器输出电流和电压，通过反馈控制的方式实现的。输出电流检测或反馈 电路22电路部分是实现充电器输出电流的检测。输出电压反馈电路28部分是充电器输出 电压大小的检测电路。不同的工作状态和模式，充电器的输出参数或充电方式，以及液晶显 示电路29的显示结果是不同的。实现这些方式和显示结果是由单片机控制系统电路27及 其外围的反馈和检测等电路共同实现的。什么样的工作模式，可由MODE工作模式选择按钮 AN，即附图2中的工作模式选择按钮7进行操作。
[0045] 本工作模式和显示方法充电器的参数和功能、工作模式表： 利用本工作模式和显示方法设计的充电器的相关技术参数、功能和工作模式见下表1 所示。
[0046] 表1充电器的相关技术参数、功能和工作模式
不丄作悮式和M不万沄的无电器的S闲状态 本工作模式和显示方法的充电器，在其输出不连接蓄电池或负载的情况下，一旦接通 供电电源后，电源指示灯13会亮起，将进入"空闲状态"。同时，空闲状态标识15、充电状态 标识12以及电池电压显示部位16将实时有显示。如附图4所示。
[0047] 本工作模式和显示方法充电器的自动检测电池电压、判断电池类别功能 本工作模式和显示方法的充电器能自动检测电池的电压，识别蓄电池是6V的，还是 12V的。如果自动检测到的蓄电池电压低于3. 8V或者高于15V，则本工作模式和显示方法 会认为该电池不适于本方法控制的充电器对其进行充电或者电池已经损坏。此时，显示屏 蓄电池电压显示部位16将显示"Err"符号，提示蓄电池有问题。持续3秒钟后，控制系统 会自动进入充电器空闲模式。见下面的附图5的图形所示。
[0048] 如果所检测到的蓄电池电压在3. 8V~7. 3V之间，则本工作模式和显示方法的充 电器会判断为6V蓄电池。对于6V的电池，只有一种充电模式可供选择。如果要进行充电， 则需要通过按MODE工作模式选择按钮7来激活，其它设置无效。激活后，蓄电池将进入6V 充电模式。本工作模式和显示方法的充电器会根据对应6V蓄电池的输出电压和电流对蓄 电池进行充电。对于6V的蓄电池，液晶屏的显示类似于附图6。当然，附图6中的6. 2V电 压数据可能不同。会与实际充电的6V电池电压相一致。
[0049] 如果所检测到的蓄电池电压是在7. 3V~10. 5V之间，那么，本工作模式和显示方 法的充电器无法立即判断电池是6V被过分充电（以下简称"过充"）的蓄电池，还是12V被 过分放电（以下简称"过放"）的蓄电池。还会作进一步地检测、判断和确认。对于本工作模 式和显示方法的充电器，其检测和判断的方法是：采用"脉冲充电模式"来重新激活蓄电池。 判断条件是：如果充电1. 5分钟后，检测到的蓄电池电压在10. 5V以上，则本方法的充电器 控制系统会认为所充电的蓄电池是12V的。此时，充电过程将采用"摩托车模式"对电池进 行脉冲方式充电。在这种脉冲充电过程中，蓄电池电压显示部位16将一直闪烁。对于所检 测到的电压低于10. 5V的电池，无论选择何种(如摩托车、汽车和寒冷天气）充电模式，都将 采用同样的脉冲充电模式对蓄电池进行重新激活。按下MODE工作模式选择按钮7进行充 电，则本工作模式和显示方法的充电器会在充电1. 5分钟后再次进行测量。在此期间，充电 器液晶屏的显示如附图7所示。
[0050] -旦检测到电池的电压达到了 10. 5V，本工作模式和显示方法的充电器将切换到 其它充电方式。将依据12V充电电压下的不同选择方式来进行的，并且充电的电流将有所 区别。此时电压显示部位（16)将不再闪烁。宄竟采用什么方式充电，是根据所需要进行充 电的蓄电池的具体情况或者外部环境温度来决定的。用户可以使用MODE工作模式选择按 钮7来选择不同的充电模式。
[0051] 如果充电1. 5分钟后，所检测到的电压仍然是在7. 3V~10. 5V之间，那么，可判断 为蓄电池是有缺陷的。出于安全的考虑，此时充电器将处于待机状态。
[0052] 如果充电器是对12V的蓄电池进行充电，则通过MODE工作模式选择按钮7允许选 择摩托车、汽车以及寒冷天气三种充电模式。充电过程中，如附图8所示，液晶屏显示器上 将通过一些标识符号、灯闪烁来显示所选择充电模式，以及显示当前的电池电压和电池容 量状态。
[0053] 充电模式和过程： 对于本工作模式和显示方法的充电器，会根据蓄电池的不同状况，充电过程中的电流 会变化，以获得最优的充电过程。首先采用大电流进行充电，持续一段时间，在达到蓄电池 的最大容量之前，充电电流会不断变小。这样可以确保蓄电池达到最大的储存电容量。
[0054] 1) 6V蓄电池的充电模式和过程 对于6V蓄电池，充电过程和电流参数（XA)可通过按动MODE工作模式选择按钮7来选 择。同时，液晶屏显示部位将会显示6V字样符号。
[0055] 显示屏将实时显示蓄电池的电压。另外，电池容量状态显示部位12也将显示电量 的大小状态。当显示条全部变黑后，表示蓄电池已经充满电量。而空白条的多少则表示蓄 电池的电量还有多少未充够电。
[0056] 对于电池容量状态显示部位12,其电量边框闪烁则表示电池正在进行充电。当电 池容量状态显示部位12显示电量被充满时，其电量边框不再闪烁，并保持全部充满状态。 之后，充电器将切换至浮充充电模式，以维持蓄电池电量充满状态。上述6V蓄电池的充电 过程示意图如附图9所示。
[0057] 2) 12V蓄电池的摩托车充电模式和过程 它是针对摩托车12V蓄电池的充电而专门设计的功能。由于充电电流较低（14. 4V/XA)，从而可保证整个充电过程比较平稳。
[0058] 通过按动MODE工作模式选择按钮7选择摩托车充电模式。此时，显示屏上蓄电池 充电模式符号将显示摩托车标识符号。蓄电池电压显示部位16显示当前的蓄电池电压。 电池容量状态显示部位12则显示当前电池电量的大小状态。以状态条变黑色的多少来表 示当前电池存储的电量多少。空白条的多少则表示还需要充的电量大小。状态条周围电量 边框的闪烁，则表示充电过程正在进行中。当蓄电池完全充满后，状态条电量边框的闪烁消 失。充电器切换至浮充充电过程以保持电池完全充满状态。上述12V摩托车蓄电池的充电 过程示意图如附图10所示。
[0059] 3) 12V蓄电池的汽车充电模式和过程 它是针对汽车12V蓄电池充电而专门设计的功能。由于采用大电流（14. 4V/YA)进行 充电，因此，整个充电过程的效率很高。
[0060]通过按动MODE工作模式选择按钮7选择汽车充电模式。此时，显示屏上蓄电池充 电模式符号将显示汽车标识符号。蓄电池电压显示部位16显示当前的蓄电池电压。电池 容量状态显示部位12则显示当前电池电量的大小状态。以状态条变黑色的多少来表示当 前电池存储的电量多少。空白条的多少则表示还需要充的电量大小。状态条周围电量边框 的闪烁，则表示充电过程正在进行中。当蓄电池完全充满后，状态 条电量边框的闪烁消失。 充电器切换至浮充充电过程以保持电池完全充满状态。上述12V汽车蓄电池的充电过程示 意图如附图11所不。
[0061] 4) 12V蓄电池的寒冷气候下充电模式 它是针对汽车12V蓄电池在0°C以下温度充电而专门设计的充电模式。由于采用大电 流（14. 7V/YA)进行充电，因此，整个充电过程的效率很高。
[0062]通过按动MODE工作模式选择按钮7选择寒冷模式下充电。此时，显示屏上蓄电池 充电模式符号将显示雪花标识符号。蓄电池电压显示部位16显示当前的蓄电池电压。电池 容量状态显示部位12则显示当前电池电量的大小状态。以状态条变黑色的多少来表示当 前电池存储的电量多少。空白条的多少则表示还需要充的电量大小。状态条周围电量边框 的闪烁，则表示充电过程正在进行中。当蓄电池完全充满后，状态条电量边框的闪烁消失。 充电器切换至浮充充电过程以保持电池完全充满状态。上述12V汽车蓄电池的充电过程示 意图如附图12所不。
[0063] 5)本工作模式和显示方法充电器的脉冲式充电模式功能 对于本工作模式和显示方法的充电器，采用脉冲式充电模式，主要是修复和激活过放 的12V蓄电池。脉冲式充电模式是一种比较温和的、小电流的慢速充电方式，它将蓄电池的 电压首先充电至10. 5V。在这一充电期间，充电电流会从0.07A~XA之间进行变化。接下 来，再采用预设的三种模式中的一种，即摩托车模式、汽车模式和寒冷天气模式，利用大一 些的电流（YA)将电池的电容量充满，达到理想的蓄电池电压和电容量。采用这种方式可以 将蓄电池的电压和储存电容量调整至正常的使用状态。
[0064] 6)本工作模式和显示方法充电器的浮充充电模式功能 在本工作模式和显示方法的充电器使用过程中，当蓄电池被充电，并且充满之后，充电 器将自动切换至浮充充电模式。控制电路系统会依据所检测到的不同蓄电池电压，充电过 程中断或者自动进入到只有小电流（X~0.07A)充电的浮充模式下。这样，充电器可以长 时间与蓄电池相连接，而不会发生损坏蓄电池或者影响其本身的性能。浮充模式主要是用 来对蓄电池充满电量后对其进行一种储存电量维持的充电方式。
[0065]本工作模式和显示方法充电器的保护功能 1)短路保护功能 在充电器使用过程中，如果检测到充电器输出端或负载(蓄电池）有短路现象，本控制 方法的充电器将自动中断充电功能，并切换到空闲模式。同时，空闲状态标识（15)会有显 不〇
[0066] 2)过热保护功能 在充电器使用过程中，如果检测到功率器件的散热片温度达到100°c后，本控制方法的 充电器将自动中断充电功能，并切换到空闲模式。同时，空闲状态标识15会有显示。直到 散热片的温度降低到正常范围内。
[0067] 3)"电池接反"保护功能 在充电器使用过程中，如果检测到充电器输出正、负夹子线与蓄电池的正、负极性端子 接法不一致，也就是出现"电池接反"现象，则本控制方法的充电器将自动中断充电功能，并 切换到空闲模式。同时，短路或红色故障指示灯14会立即被点亮。当短路或红色故障指示 灯14亮起后，用户就不要再连接电源使用，需要进一步查明原因。
[0068] 上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实 施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下 作出各种变化。
【主权项】
1. 一种充电器工作模式及显示的设计方法，充电器包括电路控制系统及其护盒（1)、 液晶屏显示器（2)、输入电源电缆（3)、黑色负极性蓄电池夹子（4)、红色正极性蓄电池夹子 (5)、蓄电池夹子线（6);所述充电器涉及一种单片机控制的、带液晶屏显示的XA/6V、YA/12V 的电子控制充电器，其中X和Y均代表充电电流值，且X < Y ;其特征在于：首先，充电器中 的电路控制系统自动检测电池电压判断蓄电池是否有问题，如果没有问题那么充电器自动 检测电池电压判断蓄电池是6V还是12V，根据不同的电池类型选择不同的充电模式进行充 电，最后，充电器再自动检测电池电压判断蓄电池是否充满，来确定充电器是否进入浮充充 电模式，即充满后自动进入到只有小电流充电的浮充模式下。2. 根据权利要求1所述的充电器工作模式及显示的设计方法，其特征在于，所述充电 器工作模式及显示的设计方法具体步骤为： Step 1、充电器中的电路控制系统自动检测电池电压判断蓄电池是否有问题； 如果检测到电池电压低于3. 8V或高于15V，则不对充电器进行充电或者判断电池已损 坏，那么此时充电器的液晶屏显示器（2)电压显示部位显示"Err"符号，用于提示蓄电池有 问题； Step2、充电器自动检测电池电压判断蓄电池是6V还是12V，根据不同的电池类型选择 不同的充电模式进行充电； 如果所检测到的蓄电池电压在3. 8V~7. 3V之间，则充电器判断为6V蓄电池；并通过 工作模式选择按钮（7)来激活6V充电模式； 如果所检测到的蓄电池电压在7. 3V~10. 5V之间，则采用"脉冲充电模式"来重新激 活蓄电池；即以"脉冲充电模式"继续对蓄电池充电； 如果充电一段时间后，检测到的蓄电池电压在10. 5V以上，则充电器控制系统自动判 断所充电的蓄电池是12V的；充电过程自动进入到电流范围值为0. 07A~XA的脉冲充电模 式下，或者按下工作模式选择按钮（7 )选择其他大电流YA充电模式、电流范围值为0. 07A~ XA的脉冲充电模式，液晶屏显示器（2)上将显示相应的电压、充电状态和充电模式符号； 如果充电一段时间后，充电器控制系统检测到的蓄电池电压不变，充电器控制系统判 断蓄电池有缺陷，充电器将处于待机状态； Step3、充电器自动检测电池电压判断蓄电池是否充满，来确定充电器是否进入浮充充 电模式，即充满时自动进入到只有小电流充电的浮充模式下； 当为6V蓄电池，如果充电器控制系统检测到蓄电池电压达到7. 3V时，则充电器控制系 统判断蓄电池为充满状态，充电器进入浮充充电模式； 当为12V蓄电池，常温下，如果充电器控制系统检测到蓄电池电压达到14. 4V，则充电 器控制系统判断蓄电池为充满状态，充电器进入浮充充电模式；低温下，如果充电器控制系 统检测到蓄电池电压达到14. 7V，则充电器控制系统判断蓄电池为充满状态，充电器进入浮 充充电模式。3. 根据权利要求1所述的充电器工作模式及显示的设计方法，其特征在于：所述步骤 Stepl中，如果检测到充电器输出端或负载有短路现象，充电器将自动中断充电，切换到空 闲模式，即充电器无电流输出，同时显示空闲状态标识（15)。4. 根据权利要求1所述的充电器工作模式及显示的设计方法，其特征在于：所述步骤 Stepl中，如果检测到功率器件的散热片温度达到KKTC后，充电器将自动中断充电，切换 到空闲模式，即充电器无电流输出，同时显示空闲状态标识（15); 如果检测到功率器件的散热片温度低于100 °C，充电器自动恢复充电状态。5.根据权利要求1所述的充电器工作模式及显示的设计方法，其特征在于：所述步骤 St印1中，如果检测到充电器输出正、负夹子线与蓄电池的正、负极性端子接法不一致，充电 器将自动中断充电，切换到空闲模式，即充电器无电流输出，同时红色故障指示灯（14)亮 起。
【专利摘要】本发明涉及一种充电器工作模式及显示的设计方法，属于蓄电池充电器技术领域。首先，充电器中的电路控制系统自动检测电池电压判断蓄电池是否有问题，如果没有问题那么充电器自动检测电池电压判断蓄电池是6V还是12V，根据不同的电池类型选择不同的充电模式进行充电。最后，充电器再自动检测电池电压判断蓄电池是否充满，来确定充电器是否进入浮充充电模式，即充满后自动进入到只有小电流充电的浮充模式下。本发明充电器的五种工作模式的设计方法满足大多数蓄电池不同条件下的充电使用要求，同时，不同的充电状态可通过充电器的液晶屏进行显示。
【IPC分类】H02J7/00, H02H7/00
【公开号】CN104882921
【申请号】CN201510222801
【发明人】谭蓉
【申请人】昆明理工大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月5日