CN104201754B - 柴油发电机组蓄电池用市电智慧充电器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柴油发电机组蓄电池用市电智慧充电器及其控制方法。包括控制模块，该控制模块以ATMEGA32单片机为核心，用于对整个充电器进行控制；电源模块，用于为整个充电器提供电能；电源变换主模块，用于将交流电转换为直流电，以便于为柴油发电机组蓄电池进行充电；通信模块，用于与上位机进行通信；以及传感器检测模块，用于检测环境温度、柴油发电机组蓄电池温度、充电电流、充电电压及市电电压信号。本发明充电器能够有效延长蓄电池的使用寿命，且对输入的电压范围、频率范围适应性广，适应的环境温度及空气湿度范围更宽广，能够直观的显示蓄电池以及市电的各项参数，并能够将故障信息发送给管理人员，以便于及时的故障处理。

Description

柴油发电机组蓄电池用市电智慧充电器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种柴油发电机组蓄电池用市电智慧充电器及其控制方法。

背景技术

柴油发电机组以其功率大、结构紧凑、高可靠性等特点，被应用在国民经济的各个部门中。

目前商用的高速陆用柴油发电机组全部以铅酸蓄电池来启动，铅酸蓄电池在柴油发电机组启动过程中放电，在柴油发电机组运行过程中柴油机的充电机为铅酸蓄电池进行浮充。在作为备用电源的柴油发电机组，当市电停电时机组才需要快速应急启动，目前我国电力供应稳定，在95%的时间里柴油发电机组都不需要工作，为了保持铅酸蓄电池电能的自耗，铅酸蓄电池都配备了市电充电器，在柴油发电机组停机的过程中，市电充电器利用市电为铅酸蓄电池进行浮充，保持铅酸蓄电池的电能充足。

传统的市电充电器，一般采用两阶段或者三阶段充电，第一阶段恒流充电，第二阶段采用恒压充电，第三阶段采用涓流充电。

在柴油发电机组的运行实践中，作为备用电源的柴油发电机组一般都是长时间得不到人员巡查维护（没有专业人员管理维护柴油发电机组，特殊重要电源除外），当市电充电器再在这个过程中损坏时，无法为蓄电池充电，蓄电池自损耗，导致蓄电池电量持续降低，当市电停电需要柴油发电机组启动供电时，柴油发电机组因为蓄电池电量低无法启动。市电充电器因为不间断工作，故障率一般相对会高，如果没有较好的管理方式，因为蓄电池的问题导致应急用柴油发电机组无法启动的情况一直无法避免。

在实践中，作为备用电源的柴油发电机组所配备的启动用铅酸蓄电池采用三阶段或者二阶段充电法进行充电时，寿命一般比较短，铅酸蓄电池不是用坏的，是充电充坏的。长时间浮充容易造成蓄电池过热，极板硫化，蓄电池容量变小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够对蓄电池进行自动维护，显著提高蓄电池寿命，解决铅酸蓄电池过充电问题，且能够解决蓄电池在市电充电器损坏自耗电后导致柴油发电机组在市电停电后无法启动的问题，显著提高柴油发电机组供电可靠性的柴油发电机组蓄电池用市电智慧充电器及其控制方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种柴油发电机组蓄电池用市电智慧充电器，包括

一控制模块，该控制模块以ATMEGA32单片机为核心，用于对整个充电器进行控制；

一电源模块，用于为整个充电器提供电能；

一电源变换主模块，用于将交流电转换为直流电，以便于为柴油发电机组蓄电池进行充电；

一通信模块，用于与上位机进行通信；

以及，

一传感器检测模块，用于检测环境温度、柴油发电机组蓄电池温度、柴油发电机组蓄电池端电压、充电电流、充电电压及市电电压信号。

在本发明实施例中，所述控制模块还包括与所述ATMEGA32单片机连接的复位电路、晶振电路和用于显示充电电流、充电电压、蓄电池电量及市电充电电压的显示电路；所述显示电路包括一OLED液晶显示器。

在本发明实施例中，所述电源模块包括7805芯片和电容C26-C29；所述7805芯片的INPUT端与电容C26的一端及电源12V连接；所述7805芯片的OUTPUT端与电容C27的一端、电容C28的一端及电容C29的一端连接，以作为电源端；所述7805芯片的GND端与电容C26的的另一端、电容C27的的另一端、电容C28的的另一端及电容C29的的另一端相连接至地端。

在本发明实施例中，根据权利要求3所述的柴油发电机组蓄电池用市电智慧充电器，其特征在于：所述电源变换主模块包括依次连接的第一整流电路、电压转换电路、第二整流电路和滤波电路；所述第一整流电路用于将输入的市电交流电整流成直流电，所述电压转换电路用于将所述第一整流电路输出的直流电转换为预定频率及预定电压的交流电，所述第二整流电路将所述电压转换电路输出的交流电整流成直流电输出至所述滤波电路进行滤波处理，以输出稳定的直流电为柴油发电机组蓄电池进行充电。

在本发明实施例中，所述传感器检测模块包括第一检测电路和第二检测电路；所述第一检测电路用于采集的充电电流和充电电压信号传输给所述控制模块，以便于调整为柴油发电机组蓄电池进行充电的直流电压和直流电流；所述第二检测电路用于采集的市电电压信号传输给所述控制模块，以判断市电或所述电源变换主模块是否异常。

在本发明实施例中，所述电压转换电路包括IC芯片、变压器、第一至第二光电耦合开关、第一至第三二极管、电阻R3-R7、R11-R13、R15、R44、电容C2-C6、C8；所述IC芯片的第一端经第一二极管、电阻R7与电阻R3的一端、R4的一端、R5的一端、R6的一端、电容C3的一端和第三二极管的阴极连接，所述IC芯片的第一端还与所述变压器初级绕组的第二端连接；所述IC芯片的第二端经电阻R11、R12与电阻R3的另一端、R4的另一端、R5的另一端、R6的另一端、电容C3的另一端、C6的一端、C2的一端、第三二极管的阳极及变压器初级绕组的第一端连接，所述电容C6的另一端连接至变压器次级绕组的第二端；所述IC芯片的第三端与IC芯片的第五端、电容C2的另一端、第一光电耦合开关的三极管的发射极、电容C4的一端、C5的一端、C8的一端及变压器次级绕组的第四端连接；所述IC芯片的第四端与第一光电耦合开关的三极管的集电极连接，所述第一光电耦合开关的二极管的阳极经电阻R44连接至所述ATMEGA32单片机，所述第一光电耦合开关的阴极连接至地端；所述IC芯片的第六端与电容C4的另一端、电阻R13的一端、第二光电耦合开关的三极管的发射极连接，所述电阻R13的另一端与电容C5的另一端连接；所述第二光电耦合开关的三极管的集电极与电容C8的另一端、第二二极管的阴极连接，所述第二二极管的阳极连接至变压器次级绕组的第三端；所述第二光电耦合开关的二极管的阳极经电阻R15连接至所述第二检测电路，所述第二光电耦合开关的二极管的阴极连接至地端；所述电容C2的两端分别作为所述电压转换电路的第一及第二输入端，所述变压器次级绕组的第一端及第二端分别作为所述电压转换电路的第一及第二输出端。

在本发明实施例中，所述通信模块为一RS485串口；该RS485串口包括MAX485芯片、电容C30和一接口，所述MAX485芯片的VCC端与电源端及电容C30的一端连接，所述MAX485的GND端连接至地端，所述MAX485芯片的Ro端、Re端、DI端和De端分别与所述ATMEGA32单片机连接，所述MAX485芯片的Re端与De端连接，所述MAX485芯片的B端和A端连接至所述接口的两端；所述电容C30的另一端接至地端。

本发明还提供了一种采用上述所述的柴油发电机组蓄电池用市电智慧充电器的控制方法，包括如下步骤，

S1：系统初始化，启动充电器；

S2：检测市电电压、直流电压及直流电流；若市电电压值大于零，直流电压值及直流电流值大于零，则执行步骤S3；若市电电压值大于零，直流电压值及直流电流值等于零，则重新启动充电器，若重新启动充电器两次后，直流电压值及直流电流值还位零，则通过通信模块向上位机发送告警信息；

S3：判断市电电压值是否大于阈值，若是，所述ATMEGA32单片机控制所述IC芯片停止工作，进而使得变压器次级端输出电压为零；若否，执行步骤S4；

S4：设定IC芯片的输出脉冲频率及脉冲宽度，通过控制变压器的通断工作，使得变压器次级端输出预定频率及电压的交流电，且该交流电经第二整流电路及滤波电路整流滤波后输出直流电对蓄电池进行恒流、恒压及涓流充电；

S5：若涓流充电持续1小时后，控制所述IC芯片停止工作，充电器进入休眠状态；若充电器进入休眠状态1小时后，判断此时蓄电池的端电压是否比1小时前的蓄电池端电压低，若是，控制所述IC芯片开始工作，对蓄电池进行充电；若否，继续保持充电器处于休眠状态，且每隔1小时检测蓄电池端电压，一旦蓄电池端电压比1小时前的蓄电池端电压低，控制所述IC芯片开始工作；若24小时后，蓄电池端电压均未发生变化，控制所述IC芯片开始工作，对蓄电池进行涓流充电。

在本发明方法所述步骤S4中，所述恒流、恒压及涓流充电具体为：

所述恒流充电即所述ATMEGA32单片机根据第一检测电路检测的直流电流值，采用PID算法来控制为蓄电池进行充电的直流电压；

所述恒压充电即所述ATMEGA32单片机根据第一检测电路检测的直流电压值，保证为柴油发电机组蓄电池进行充电的直流电压恒定在一固定数值，使得为蓄电池进行充电的直流电流随蓄电池内阻的变化而变化；

所述涓流充电即所述ATMEGA32单片机控制蓄电池端电压恒定在一固定数值，以微小电流补充蓄电池自损耗。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、故障预警：智慧充电器拥有故障预警功能，当该充电器发生故障时，立即通过RS485串口把故障信息上传到控制器上或者上位机上，或者手机上。使管理人员第一时间知道该故障信息，从而使管理人员第一时间进行处理，使蓄电池电量不会自耗，导致后面无法启动柴油发电机组；

2、能够延长蓄电池寿命：智慧充电器一方面能够对蓄电池进行保护，预防过冲/欠充，预防过/欠放电，另外一个方面，该充电器内置自动程序，该程序采用PID+模糊控制技术，使蓄电池实际充电曲线更接近理想充电曲线从而全面延长蓄电池寿命；

3、能够自动管理维护蓄电池：该充电器会定期对蓄电池进行自动维护，智慧充电器不单对蓄电池进行保护，而且可以对蓄电池进行修复，恢复蓄电池的容量，一方面，预防蓄电池老化，另外一方面对蓄电池老化的部分进行修复，对蓄电池的健康程度进行显示；

4、能够适应不同的蓄电池，能够适应不同的蓄电池不同状态，一充多用：智慧充电器要能够适应不同厂家生产的同一类型的蓄电池，也能够适应不同类型的蓄电池的充电需要，并且这个适应过程是自动进行的：

5、充电界面友好直观：充电器的工作状态要能够直观显示出来，比如充电电压、充电电流、预计充满的充电时间、充电器每时刻进行的工作都要能够在充电器上显示出来：

6、能够适应的工作环境范围更广泛：充电器对输入的电压范围、频率范围要适应性更广，适应的环境温度以及适应的空气湿度范围要更宽广；

7、能够对蓄电池的健康状况进行检测：内置蓄电池健康检测程序，能够对蓄电池的健康度进行检测，提前给用户信息，使用户能够对蓄电池的可靠性进行判断；

8、能够存储故障信息和自动记录蓄电池的充电电流和电压信息。

附图说明

图1为本发明控制模块原理图。

图2为本发明电源模块原理图。

图3为本发明电源变换主模块及传感器检测模块第一部分原理图。

图4为本发明传感器检测模块第二部分原理图。

图5为本发明通信模块原理图。

图6为本发明柴油发电机组蓄电池用市电智慧充电器的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

如图1-5所示，本发明一种柴油发电机组蓄电池用市电智慧充电器，包括

一控制模块，该控制模块以ATMEGA32单片机为核心，用于对整个充电器进行控制；

一电源模块，用于为整个充电器提供电能；

一电源变换主模块，用于将交流电转换为直流电，以便于为柴油发电机组蓄电池进行充电；

一通信模块，用于与上位机进行通信；

以及，

一传感器检测模块，用于检测环境温度、柴油发电机组蓄电池温度、柴油发电机组蓄电池端电压、充电电流、充电电压及市电电压信号。

本实施例中，所述控制模块还包括与所述ATMEGA32单片机连接的复位电路1、晶振电路2和用于显示充电电流、充电电压、蓄电池电量及市电充电电压的显示电路3；所述显示电路3包括一OLED液晶显示器。

如图2所示，所述电源模块包括7805芯片和电容C26-C29；所述7805芯片的INPUT端与电容C26的一端及电源12V连接；所述7805芯片的OUTPUT端与电容C27的一端、电容C28的一端及电容C29的一端连接，以作为电源端；所述7805芯片的GND端与电容C26的的另一端、电容C27的的另一端、电容C28的的另一端及电容C29的的另一端相连接至地端。

如图3所示，所述电源变换主模块包括依次连接的第一整流电路4、电压转换电路5、第二整流电路6和滤波电路7；所述第一整流电路4用于将输入的市电交流电整流成直流电，所述电压转换电路5用于将所述第一整流电路4输出的直流电转换为预定频率及预定电压的交流电，所述第二整流电路6将所述电压转换电路5输出的交流电整流成直流电输出至所述滤波电路7进行滤波处理，以输出稳定的直流电为柴油发电机组蓄电池进行充电。

如图3-4所示，所述传感器检测模块包括第一检测电路8和第二检测电路9（第一检测电路8和第二检测电路9采用的两个比较器均集成于LM258中）；所述第一检测电路8用于采集的充电电流和充电电压信号传输给所述控制模块，以便于调整为柴油发电机组蓄电池进行充电的直流电压和直流电流；所述第二检测电路9用于采集的市电电压信号传输给所述控制模块，以判断市电或所述电源变换主模块是否异常。

如图3所示，所述电压转换电路5包括IC芯片、变压器、第一至第二光电耦合开关、第一至第三二极管、电阻R3-R7、R11-R13、R15、R44、电容C2-C6、C8；所述IC芯片TL1（采用TOP269EG）的第一端经第一二极管D1（FR257）、电阻R7与电阻R3的一端、R4的一端、R5的一端、R6的一端、电容C3的一端和第三二极管VR1（采用TVS）的阴极连接，所述IC芯片TL1的第一端还与所述变压器T1初级绕组的第二端连接；所述IC芯片TL1的第二端经电阻R11、R12与电阻R3的另一端、R4的另一端、R5的另一端、R6的另一端、电容C3的另一端、C6的一端、C2的一端、第三二极管VR1的阳极及变压器T1初级绕组的第一端连接，所述电容C6的另一端连接至变压器T1次级绕组的第二端；所述IC芯片TL1的第三端与IC芯片TL1的第五端、电容C2的另一端、第一光电耦合开关U3（采用PS25010-01）的三极管的发射极、电容C4的一端、C5的一端、C8的一端及变压器T1次级绕组的第四端连接；所述IC芯片TL1的第四端与第一光电耦合开关U3的三极管的集电极连接，所述第一光电耦合开关U3的二极管的阳极经电阻R44连接至所述ATMEGA32单片机，所述第一光电耦合开关U3的阴极连接至地端；所述IC芯片TL1的第六端与电容C4的另一端、电阻R13的一端、第二光电耦合开关U2（采用PS25010-1）的三极管的发射极连接，所述电阻R13的另一端与电容C5的另一端连接；所述第二光电耦合开关U2的三极管的集电极与电容C8的另一端、第二二极管D2（采用IN914）的阴极连接，所述第二二极管D2的阳极连接至变压器T1次级绕组的第三端；所述第二光电耦合开关U2的二极管的阳极经电阻R15连接至所述第二检测电路，所述第二光电耦合开关U2的二极管的阴极连接至地端；所述电容C2的两端分别作为所述电压转换电路5的第一及第二输入端，所述变压器T1次级绕组的第一端及第二端分别作为所述电压转换电路5的第一及第二输出端。

如图5所示，所述通信模块为一RS485串口；该RS485串口包括MAX485芯片、电容C30和一接口，所述MAX485芯片的VCC端与电源端及电容C30的一端连接，所述MAX485的GND端连接至地端，所述MAX485芯片的Ro端、Re端、DI端和De端分别与所述ATMEGA32单片机连接，所述MAX485芯片的Re端与De端连接，所述MAX485芯片的B端和A端连接至所述接口的两端；所述电容C30的另一端接至地端。

上述柴油发电机组蓄电池用市电智慧充电器的工作原理如下：

市电电源与蓄电池接通后，电源变换主模块中的整流环节把交流市电整流成直流电，IC芯片TL1（采用TOP269EG)与单片机开始初始化，IC芯片TL1（采用TOP269EG)与单片机都初始化完成后，IC芯片TL1内部的NMOS管在IC芯片TL1内部控制系统的控制下以132KHZ的频率30%的固定脉冲宽度进行通断工作，TL1内部的NMOS管通过IC芯片TL1的1脚连接的变压器也就以132KHZ的频率进行通断工作了，经过通断，变压器次级端出现变换的交流电，其频率也为132KHZ，此交流电电压降低至20V，通过另外一个整流模块，把交流电整流成直流，通过2阶滤波，整个系统波形平缓。通过2阶滤波的电流及电压，经电流与电压检测传感器（即第一检测电路）把监测的直流电流与直流电压信号传递到单片机内，单片机内部A/D电路部分，把模拟量信号转换成数字量信号，然后经过内部运算，一方面把电流值与电压值在OLED上显示出来，另外一个方面单片机把运算的结果通过D/A以及光耦最后IC芯片TL1的4脚，输入到IC芯片TL1内部，来实现对IC芯片TL1的控制。

D/A转换后的值的大小决定了IC芯片TL1内部的NMOS管的导通时间，NMOS管导通的时间越长，变压器T1二次侧的电压就越高；即采用PWM的脉宽调制方法来控制输出电压的大小，D/A值越大，脉宽越宽；脉宽越宽，变压器T1一次侧共走的时间越长；变压器T1一次侧工作的时间越长二次侧电压越高；同理，IC芯片TL1内部的NMOS管的导通时间越短，变压器二次侧输出的电压就越低。

单片机通过输出控制指令—D/A转换后的值的大小来控制变压器输出电压的大小，在蓄电池充电电阻一定的情况下，改变输出电压的大小，就可以实现对蓄电池三阶段充电。

交流电压传感器电路（即第二检测电路）把检测到的交流电压值信号传输到单片机中，单片机对此电压信号进行运算，当交流电压超过265V时，单片机输出控制指令—D/A转换后的值的大小到IC芯片TL1内部,IC芯片TL1停止让NMOS管导通，变压器二次侧输出电压为零，此时充电器停止工作。以此来保护充电器主电路，免遭过压危险，当交流电压恢复正常时，单片机再次输出指令，对整个主系统进行控制。充电器恢复工作。

在恒流充电环节过程中，单片机从电流检测传感器获取电流信号值的大小，然后通过运算，输出控制指令—D/A转换后的值来调节输出电压，来控制电流信号，整个控制过程实时都在进行该电流调节过程。该电流调节过程采用的软件算法为PID，当蓄电池内阻减小，电流加大时，单片机通过计算，输出指令，减小输出电压。此时充电电流会减小到设定电流值。当蓄电池内阻增大后，充电电流减小，单片机通过计算，输出指令增大输出电压，此时充电电流会增大到设定电流值。

在恒压充电环节过程中，单片机从电压检测传感器获取电压信号值的大小，然后通过运算，输出控制指令—D/A转换后的值来调节输出电压，来控制电压信号大小，保持充电电压恒定在某一固定数值，使充电电流随蓄电池内阻的变化而变化。

在涓流充电环节，单片机把充电器端电压稳定在一个恒定值，以非常微弱的电流补充蓄电池自损耗。

当涓流充电环节持续1小时后，单片机输出指令，停止充电器充电，整个充电系统进入休眠状态，当休眠1小时候后，单片机从电压传感器获取直流电压信息，当直流电压信号与前一个小时的电压信号对比有降低的情况下，单片机输出指令，充电器主回路开始工作，对蓄电池进行充电。充电的方式以检测的端电压值大小来确定。

当单片机超过24小时检测的端电压没有下降的情况下，此时单片机输出指令，充电器主回路开始工作，对蓄电池进行涓流充电。

当市电有电压，而单片机输出充电指令，充电器主回路没有工作，单片机直流电压电流量传感器无法检测到电压电流的情况下，单片机会等待10秒种，再次输出充电指令，如果充电器主回路仍然没有工作，再次重复上述步骤1次，则单片机通过通信模块，向上位机或者柴油发电机组输出告警信息，充电器故障，请处理。

如图6所示，本发明还提供了一种采用上述所述的柴油发电机组蓄电池用市电智慧充电器的控制方法，包括如下步骤，

S1：系统初始化，启动充电器；

S2：检测市电电压、直流电压及直流电流；若市电电压值大于零，直流电压值及直流电流值大于零，则执行步骤S3；若市电电压值大于零，直流电压值及直流电流值等于零，则重新启动充电器，若重新启动充电器两次后，直流电压值及直流电流值还位零，则通过通信模块向上位机发送告警信息；

S3：判断市电电压值是否大于阈值（本实施例中取265V），若是，所述ATMEGA32单片机控制所述IC芯片停止工作，进而使得变压器次级端输出电压为零；若否，执行步骤S4；

S4：设定IC芯片的输出脉冲频率及脉冲宽度（本实施例中取132KHz脉冲频率、30%脉冲宽度），通过控制变压器的通断工作，使得变压器次级端输出预定频率及电压的交流电，且该交流电经第二整流电路及滤波电路整流滤波后输出直流电对蓄电池进行恒流、恒压及涓流充电；

S5：若涓流充电持续1小时后，控制所述IC芯片停止工作，充电器进入休眠状态；若充电器进入休眠状态1小时后，判断此时蓄电池的端电压是否比1小时前的蓄电池端电压低，若是，控制所述IC芯片开始工作，对蓄电池进行充电；若否，继续保持充电器处于休眠状态，且每隔1小时检测蓄电池端电压，一旦蓄电池端电压比1小时前的蓄电池端电压低，控制所述IC芯片开始工作；若24小时后，蓄电池端电压均未发生变化，控制所述IC芯片开始工作，对蓄电池进行涓流充电。

在本发明方法所述步骤S4中，所述恒流、恒压及涓流充电具体为：

所述恒流充电即所述ATMEGA32单片机根据第一检测电路检测的直流电流值，采用PID算法来控制为蓄电池进行充电的直流电压；

所述恒压充电即所述ATMEGA32单片机根据第一检测电路检测的直流电压值，保证为柴油发电机组蓄电池进行充电的直流电压恒定在一固定数值，使得为蓄电池进行充电的直流电流随蓄电池内阻的变化而变化；

所述涓流充电即所述ATMEGA32单片机控制蓄电池端电压恒定在一固定数值，以微小电流补充蓄电池自损耗。

该智慧充电器包括控制模块、电源模块、电源变换主模块、通信模块、传感器检测模块。

（1）、控制模块：

控制模块是整个智能充电器最核心部分，是智能控制器的“大脑”，该控制核心以ATMEGA32单片机为核心，通过内置的软件程序，对整个充电器实施控制。

（2）、电源模块：

电源模块为控制核心与传感器检测模块提供电能。

（3）、电源变换主模块：

该模块为充电器主电源变换模块，在控制系统的控制下，把交流电变为直流电为铅酸蓄电池进行充电，对铅酸蓄电池进行维护，对铅酸蓄电池的健康度进行检测。

（4）、通信模块：

通信模块，通过此模块，整个系统可以与上位机或者柴油发电机组控制器进行通信。

（5）、传感器检测模块：

传感器检测模块，对环境温度、铅酸蓄电池温度、充电电流、充电电压，市电电压等参数进行测量。

市电电源接通后，整个系统进行上电，控制系统初始化，此时电源变换主模块中的整流环节把交流市电整流成直流电，整个系统在控制系统的控制下，变压器以132KHZ的频率进行通断工作。变压器初级端接的直流电，经过通断，变压器次级端出现变换的交流电，其频率也为132KHZ，此交流电电压降低至20V，通过另外一个整流模块，把交流电整流成直流，通过2阶滤波，整个系统波形平缓，通过改变变压器通断频率，整个系统输出直流电压可以在9-15V之间调整。通过调整端电压来改变蓄电池的充电电流大小。来实现多阶段充电和停止充电。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种柴油发电机组蓄电池用市电智慧充电器，其特征在于：包括

一控制模块，该控制模块以ATMEGA32单片机为核心，用于对整个充电器进行控制；所述控制模块还包括与所述ATMEGA32单片机连接的复位电路、晶振电路和用于显示充电电流、充电电压、蓄电池电量及市电充电电压的显示电路；所述显示电路包括一OLED液晶显示器；

一电源模块，用于为整个充电器提供电能；所述电源模块包括7805芯片和电容C26-C29；所述7805芯片的INPUT端与电容C26的一端及电源12V连接；所述7805芯片的OUTPUT端与电容C27的一端、电容C28的一端及电容C29的一端连接，以作为电源端；所述7805芯片的GND端与电容C26的的另一端、电容C27的的另一端、电容C28的的另一端及电容C29的的另一端相连接至地端；

一电源变换主模块，用于将交流电转换为直流电，以便于为柴油发电机组蓄电池进行充电；所述电源变换主模块包括依次连接的第一整流电路、电压转换电路、第二整流电路和滤波电路；所述第一整流电路用于将输入的市电交流电整流成直流电，所述电压转换电路用于将所述第一整流电路输出的直流电转换为预定频率及预定电压的交流电，所述第二整流电路将所述电压转换电路输出的交流电整流成直流电输出至所述滤波电路进行滤波处理，以输出稳定的直流电为柴油发电机组蓄电池进行充电；

一通信模块，用于与上位机进行通信；

以及，

一传感器检测模块，用于检测环境温度、柴油发电机组蓄电池温度、柴油发电机组蓄电池端电压、充电电流、充电电压及市电电压信号。

2.根据权利要求1所述的柴油发电机组蓄电池用市电智慧充电器，其特征在于：所述传感器检测模块包括第一检测电路和第二检测电路；所述第一检测电路用于采集的充电电流和充电电压信号传输给所述控制模块，以便于调整为柴油发电机组蓄电池进行充电的直流电压和直流电流；所述第二检测电路用于采集的市电电压信号传输给所述控制模块，以判断市电或所述电源变换主模块是否异常。

3.根据权利要求2所述的柴油发电机组蓄电池用市电智慧充电器，其特征在于：所述电压转换电路包括IC芯片、变压器、第一至第二光电耦合开关、第一至第三二极管、电阻R3-R7、R11-R13、R15、R44、电容C2-C6、C8；所述IC芯片的第一端经第一二极管、电阻R7与电阻R3的一端、R4的一端、R5的一端、R6的一端、电容C3的一端和第三二极管的阴极连接，所述IC芯片的第一端还与所述变压器初级绕组的第二端连接；所述IC芯片的第二端经电阻R11、R12与电阻R3的另一端、R4的另一端、R5的另一端、R6的另一端、电容C3的另一端、C6的一端、C2的一端、第三二极管的阳极及变压器初级绕组的第一端连接，所述电容C6的另一端连接至变压器次级绕组的第二端；所述IC芯片的第三端与IC芯片的第五端、电容C2的另一端、第一光电耦合开关的三极管的发射极、电容C4的一端、C5的一端、C8的一端及变压器次级绕组的第四端连接；所述IC芯片的第四端与第一光电耦合开关的三极管的集电极连接，所述第一光电耦合开关的二极管的阳极经电阻R44连接至所述ATMEGA32单片机，所述第一光电耦合开关的阴极连接至地端；所述IC芯片的第六端与电容C4的另一端、电阻R13的一端、第二光电耦合开关的三极管的发射极连接，所述电阻R13的另一端与电容C5的另一端连接；所述第二光电耦合开关的三极管的集电极与电容C8的另一端、第二二极管的阴极连接，所述第二二极管的阳极连接至变压器次级绕组的第三端；所述第二光电耦合开关的二极管的阳极经电阻R15连接至所述第二检测电路，所述第二光电耦合开关的二极管的阴极连接至地端；所述电容C2的两端分别作为所述电压转换电路的第一及第二输入端，所述变压器次级绕组的第一端及第二端分别作为所述电压转换电路的第一及第二输出端。

4.根据权利要求1所述的柴油发电机组蓄电池用市电智慧充电器，其特征在于：所述通信模块为一RS485串口；该RS485串口包括MAX485芯片、电容C30和一接口，所述MAX485芯片的VCC端与电源端及电容C30的一端连接，所述MAX485的GND端连接至地端，所述MAX485芯片的Ro端、Re端、DI端和De端分别与所述ATMEGA32单片机连接，所述MAX485芯片的Re端与De端连接，所述MAX485芯片的B端和A端连接至所述接口的两端；所述电容C30的另一端接至地端。

5.一种采用如权利要求3所述的柴油发电机组蓄电池用市电智慧充电器的控制方法，其特征在于：包括如下步骤，

S1：系统初始化，启动充电器；

S2：检测市电电压、直流电压及直流电流；若市电电压值大于零，直流电压值及直流电流值大于零，则执行步骤S3；若市电电压值大于零，直流电压值及直流电流值等于零，则重新启动充电器，若重新启动充电器两次后，直流电压值及直流电流值还为零，则通过通信模块向上位机发送告警信息；

S3：判断市电电压值是否大于阈值，若是，所述ATMEGA32单片机控制所述IC芯片停止工作，进而使得变压器次级端输出电压为零；若否，执行步骤S4；

S4：设定IC芯片的输出脉冲频率及脉冲宽度，通过控制变压器的通断工作，使得变压器次级端输出预定频率及电压的交流电，且该交流电经第二整流电路及滤波电路整流滤波后输出直流电对蓄电池进行恒流、恒压及涓流充电；

S5：若涓流充电持续1小时后，控制所述IC芯片停止工作，充电器进入休眠状态；若充电器进入休眠状态1小时后，判断此时蓄电池的端电压是否比1小时前的蓄电池端电压低，若是，控制所述IC芯片开始工作，对蓄电池进行充电；若否，继续保持充电器处于休眠状态，且每隔1小时检测蓄电池端电压，一旦蓄电池端电压比1小时前的蓄电池端电压低，控制所述IC芯片开始工作；若24小时后，蓄电池端电压均未发生变化，控制所述IC芯片开始工作，对蓄电池进行涓流充电。

6.根据权利要求5所述的柴油发电机组蓄电池用市电智慧充电器的控制方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述恒流、恒压及涓流充电具体为：

所述恒流充电即所述ATMEGA32单片机根据第一检测电路检测的直流电流值，采用PID算法来控制为蓄电池进行充电的直流电压；

所述恒压充电即所述ATMEGA32单片机根据第一检测电路检测的直流电压值，保证为柴油发电机组蓄电池进行充电的直流电压恒定在一固定数值，使得为蓄电池进行充电的直流电流随蓄电池内阻的变化而变化；

所述涓流充电即所述ATMEGA32单片机控制蓄电池端电压恒定在一固定数值，以微小电流补充蓄电池自损耗。