CN104022558A - 不间断式铅酸电池充放电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不间断式铅酸电池充放电系统，包括主控系统、市电充电系统以及逆变系统，温度传感器检测来自铅酸电池的温度信息，采样电路包括市电采样电路、光伏面板采样电路以及铅酸电池采样电路，通过采样电路反馈给单片机，并在显示屏中显示市电、光伏面板、铅酸电池的电压和电流信息，以及铅酸电池的温度信息，单片机控制市电控制电路和逆变控制电路与充电器的开和关；本发明的一种不间断式铅酸电池充放电系统，能很好适用不同容量的蓄电池充放电，实现六阶段充电，延长了电池的使用寿命；充电过程智能化，可以根据电池的容量的不同设定不同的充电参数，设置任意时间段开启或关闭充电和逆变，同时检测不同电网标准自动输出电压频率。

Description

不间断式铅酸电池充放电系统

技术领域

本发明涉及不间断式铅酸电池充放电系统，具体涉及一种不间断电源的铅酸电池充电和直流-交流逆变电路。

背景技术

在线式不间断电源在市电正常时，由市电进行整流提供直流电压给逆变器工作(同时给蓄电池充电)，由逆变器向负载提供交流电；在市电异常时，逆变器由电池提供能量，逆变器始终处于工作状态，保证无间断输出。其特点是，有极宽的输入电压范围，基本无切换时间且输出电压稳定精度高。在线式不间断电源始终使用逆变电路工作，其电压的稳定性高，基本上在220V±5％范围内，对蓄电池基本不存在转换时间；与市电旁路转换采用静态开关，转换时间可以达到微秒级。

上述不间断电源技术存在以下缺点：市电正常时由市电被整流成直流电后给逆变器供电，他的目的是实现在线式切换。这样做尽管实现了在线式切换，但是逆变器的输出是有一定的效率的，也就造成了电能的浪费。特别是在生产逆变器时对于不同的规格的电池、或者不同的电网标准，要设计生产不同规格的逆变器，造成生产过程的人力、物力的浪费。

同时现有不间断电源在充电技术上，存在电池的过充电、充不满电等问题，使电池的使用寿命缩短。铅酸电池的生产本身就是一个环境污染项目，同时报废的铅酸电池也是一种环境污染废品。因此怎样提高铅酸电池的使用寿命，也是一个很大的问题。目前的不间断电源的充电技术基本采用的是常规充电法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决上述问题，本发明的不间断式铅酸电池充放电系统，首先在首次上电时检测电网的电压、频率设置逆变器的默认输出参数跟电网一致；然后在市电正常时由市电给负载供电，市电异常时可根据需要通过单片机设置使逆变器工作在离线式和在线式两种模式，当市电正常，用时间控制逆变器开启时，逆变器自动跟踪同步市电的电压频率相位，然后切换到逆变输出给负载供电，能够很好的实现在线式切换；本发明的不间断式铅酸电池充放电系统，能很好适用不同容量的蓄电池充电，实现六阶段充电，延长了电池的使用寿命；充电过程智能化，可以根据电池的容量的不同设定不同的充电参数，以及设置任意的开启或关闭充电时间。

(二)技术方案

本发明包括主控系统、市电充电系统、逆变系统、充电参数设置系统；

所述主控系统为单片机，以及和单片机连接的温度传感器、时钟电路、采样电路和显示屏；所述温度传感器检测来自铅酸电池的温度信息，采样电路包括市电采样电路、以及铅酸电池采样电路，通过采样电路反馈给单片机，并在显示屏中显示市电、铅酸电池的电压和电流信息、铅酸电池的温度信息以及充电参数的设置信息和充放电开关时间设定信息；

所述市电充电系统包括和市电连接的市电控制电路、以及和市电控制电路连接的充电器、以及和充电器连接的充电参数控制电路，市电控制电路和充电器控制电路还和单片机连接；

所述逆变系统包括市电连接的市电电压频率相位检测电路、逆变电路和逆变控制电路，逆变控制还和单片机连接；

所述充电参数设定系统包括和单片机连接的键盘、显示屏和充电参数控制电路与充电电路连接。

进一步地，所述市电控制电路以及逆变控制电路和单片机之间通过光耦管连接，单片机控制市电控制电路与逆变控制电路之间的切换和充电器的开关。

进一步地，所述逆变时钟电路作为充电控制电路、市电控制电路和逆变控制电路的基准时间，通过单片机设定充电控制电路、市电控制电路和逆变控制电路的开关时间。

进一步地，所述逆变电路检测市电的电压、频率、相位，跟踪市电端口接入的市电，完成逆变器的输出跟市电电压、频率和相位同步。

进一步地，所述充电参数设定电路作为对不同容量的蓄电池的充电参数设置包括一个阶段的维护充电、三个阶段的恒流充电、一阶段的恒压充电和一个阶段的脉冲充电。

进一步地，所述充电各个阶段的设定的参数通过单片机测量的电池温度自动进行温度补偿，并在各个充电阶段都有充电时间保护参数来保证性能不良的电池完成六个阶段的充电过程。

(三)有益效果

本发明与现有技术相比较，其具有以下有益效果：

1)很好的完成了电池的充电，减少了电池的气体出气量，降低了电池充电时的温升和极板的硫化，延长了铅酸电池的使用寿命；

2)上述延长铅酸电池的使用寿命相应的减少了环境的污染；

3)不同容量的电池都能用同一台设备充电，减少了生产的人力、物力成本；

4)设定不同的时间段自动开启关闭逆变器，避开用电高峰期充电，选择用电高峰期使用逆变器供电，缓解电网供电压力；

5)逆变器输出根据市电的输入的电压、频率自动选择不同的电压、频率输出，使得逆变器的输出能够适应不同国家的电网标准，使产品能适应不同国家的用户要求，有利于开展国际市场；

6)逆变器的多种输出标准，同样给生产厂家减少了多个规格的产品设计开发、生产的成本。

附图说明

图1为本发明的电路接口框图；

图2为本发明系统的工作流程图；

图3为本发明系统的逆变器输出流程图；

图4为本发明系统的充电流程图；

图5为本发明系统的状态设置流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括主控系统、市电充电系统以及逆变系统；

所述主控系统为单片机，以及和单片机连接的温度传感器、时钟电路、采样电路和显示屏和键盘；所述温度传感器检测来自铅酸电池的温度信息，采样电路包括市电采样电路、以及铅酸电池采样电路，通过采样电路反馈给单片机，并在显示屏中显示市电、铅酸电池的电压和电流信息，以及铅酸电池的温度信息，键盘输入设定的充电参数，以及充电器、市电和逆变器开启关闭时间；

所述市电充放电系统包括和市电连接的市电控制电路、以及和市电控制电路连接的充电器、以及和充电器连接的充电器控制电路，市电控制电路和充电器控制电路还和单片机连接；

所述逆变电路检测市电的电压、频率、相位，跟踪市电端口接入的市电，完成逆变器的输出跟市电电压、频率和相位同步。

主控系统由PIC16F877单片机作为控制核心构成，PIC16F877单片机的33、38、39管脚分别和和DS1302时钟芯片的7、6、5管脚连接，所述DS1302时钟芯片的2脚和3脚之间连接有32.768KHz的晶振，8脚连接有3.6V电池，4脚接地，1脚接电源。PIC16F877单片机的1、36、39、40脚作为在线编程接口预留，2脚连接有电池电压采样电路，3脚和太阳能电压采样电路连接，4脚和交流采样电路连接，5脚连接有光电管，作为时间控制信号，关闭逆变器，同时切换到市电，6、7脚分别连接有发光二极管，8、9、10、19、20、21、22、27、28、29、30作为显示屏驱动管脚和屏幕连接，13、14脚连接有晶振电路，12脚接地，15、16、17、18、23脚分别连接有按钮，25、26脚作为232通讯接口连接充电参数控制电路的单片机PIC16F720的232接口，39和40脚还连接有太阳能充电控制开关和市电充电控制开关，34脚和DS18B20温度传感器连接，35脚连接有声音报警装置。

所述电池还连接有电量显示电路，所述电量显示电路由LM339构成，LM339的1、2、13、14脚分别连接有LED，和LED串联有限流电阻，接入12V电源，4脚通过分压电路和电池连接。

所述5V电源通过12V电源连接7805稳压块得到。

所述充电参数控制电路由PIC16F720单片机作为核心构成，PIC16F720单片机的11、13、15、16脚分别和MCP4728的2、3、5、4脚连接。

如图2所示，详细控制工作过程如下：

单片机上电初始化阶段，驱动显示屏，显示当前时间，通过温度传感器获得测量铅酸电池的温度，并在显示屏上显示，显示当前铅酸电池电压、光伏面板电压的值。

此时，单片机通过市电采样电路检测是否有市电输入，如果有市电输入，进行市电采样，并检测市电的电压频率，调整逆变器的输出参数；

如果没有市电输入，单片机通过逆变控制电路使逆变器输出默认频率的交流电；

对市电进行采样后，单片机进行时间判断，确认是否需要开启逆变，如果需要，控制逆变输出；

不需要，从市电输出，进行充电判断。

如图3所示，逆变器输出后，判断时间是否为关闭逆变时间，如达到设置的关闭时间，此时关闭逆变器，切换到市电进行输出；

如图4所示，进入铅酸蓄电池充电时，先判断充电时间是否达到，达到关闭充电，没到，进入充电过程控制；

如图5为状态设置流程图，进入设置时，判断是否退出，没退出根据不同的按键值进入不同的设置状态，进行设置。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (4)

1.不间断式铅酸电池充放电系统，其特征在于：包括主控系统、市电充电系统以及逆变系统；

所述主控系统为单片机，以及和单片机连接的温度传感器、时钟电路、采样电路、键盘和显示屏；所述温度传感器检测来自铅酸电池的温度信息，采样电路包括市电采样电路、以及铅酸电池采样电路，通过采样电路反馈给单片机，并在显示屏中显示市电、铅酸电池的电压和电流信息，以及铅酸电池的温度信息和充电参数设置信息；

所述市电充电系统包括和市电连接的市电控制电路、以及和市电控制电路连接的充电器、以及和充电器连接的充电参数控制电路，市电控制电路和充电参数控制电路还和单片机连接；

所述逆变系统包括逆变电路、以及和逆变电路连接的逆变控制电路。

2.根据权利要求1所述的不间断式铅酸电池充放电系统，其特征在于：所述时钟电路作为充电电路、市电控制电路和逆变控制电路的基准时间，通过单片机设定充电器、市电控制电路和逆变电路的开关时间。

3.根据权利要求1所述的不间断式铅酸电池充放电系统，其特征在于：所述逆变电路检测市电的电压、频率、相位，跟踪市电端口接入的市电，完成逆变器的输出跟市电电压、频率和相位同步。

4.根据权利要求1所述的不间断式铅酸电池充放电系统，其特征在于：所述充电参数设定电路通过单片机键盘输入设定充电阶段包括一个阶段的维护充电、三个阶段的恒流充电、一阶段的恒压充电和一个阶段的脉冲充电的充电电压、充电电流和时间参数的六阶段充电方法。