CN108899945A - 一种智能充放电仪 - Google Patents

Abstract

本发明属于充电设备领域，尤其涉及一种智能充放电仪。本发明的一种智能充放电仪，用于实现对蓄电池的充放电以及充放电过程的控制检测等，本智能充放电仪，在现有硬件及技术的基础上，可以很容易的实现在各充电模式间进行切换，能够及时反馈各相充电参数以实现对不同容量不同充电方案的有效控制与管理。

Description

一种智能充放电仪

技术领域

本发明属于充电设备领域，尤其涉及一种智能充放电仪。

背景技术

蓄电池作为电源系统的重要组成部分，在通信、电力等各行各业的应用非常广泛。蓄 电池的性能质量直接影响到电源系统的整体性能。为了有效而准确的了解蓄电池性能和健 康状况，运维人员必须定期对蓄电池进行核对性充放电试验检查，以便监测电池容量，查 找故障电池并进行更换。

现阶段进行蓄电池充放电试验一般使用一台充放电仪，通过电缆与蓄电池组端口相连 接进行充放电，维护人员需要定时测量每节蓄电池电压并进行记录。由于每节蓄电池电压 测量时间不一致，所以测试结果存在一定的误差。如果蓄电池组中存在不合格电池而维护 人员没有观察到，很容易发生蓄电池过放，造成蓄电池损坏。蓄电池核对性放电试验结束 后需要立即对蓄电池进行恒流充电，一般充电电流和时间需要和放电电流和时间一致。完 成一组蓄电池充放电试验需要20个小时，为了避免蓄电池过放或过充，维护人员必须全 程进行监视，耗费了大量人力。

发明内容

本发明创造的目的在于，提供一种智能充放电仪，提高充电性能，简化充电仪电路结 构及控制方法，为充电仪的智能化高效化提供基础。

为实现上述目的，本发明创造采用如下技术方案。

一种智能充放电仪，包括直流电源模块以及充放电模块；所述直流电源模块包括外部 电源、电源变压器、滤波电路以及稳压电路；外部电源的电源变压器降压之后通过桥式整 流器进行整流得到低压直流电，低压直流电通过滤波电路滤波后供给充放电模块；整流电 路包括四个整流二极管，四个整流二极管结成电桥将降压后的交流电压整流后得到单向的 脉动电压；电容滤波电路将整流后输出的电压能量进行存储以及缓慢释放，同时将脉动电 压中的脉动成分过滤，得到平滑的直流电压；稳压电路包括集成稳压器以及稳压电容；充 放电模块包括了电压检测电路、电流检测电路；电压检测电路包括两个分压电阻，两个分 压电阻之间设置有电压采集电路，并将采样得到的电压值反馈至单片机；所述电流采集电 路包括串联在充电主回路中的采样电阻以及用于放大采样电阻电压的信号放大器，放大后 的信号送至单片机的采样通道进行模数转换以实现电流采样。

对上述方案地进一步优化包括，所述稳压电路还包括位于输出端的输出电容。

对上述方案地进一步优化包括，所述电压检测电路包括设置在直流电源电路中的电源 电压检测电路，以及设置在电池端的电池电压检测电路。

对上述方案地进一步优化包括，电压检测电路中还包括设置在接地端与电压采集电路 之间的滤波电容。

对上述方案地进一步优化包括，还包括用于实现对各充放电过程的控制的单片机ATmega16。

其有益效果在于：本发明的一种智能充放电仪，用于实现对蓄电池的充放电以及充放 电过程的控制检测等，本智能充放电仪，在现有硬件及技术的基础上，可以很容易的实现 在各充电模式间进行切换，能够及时反馈各相充电参数以实现对不同容量不同充电方案的 有效控制与管理。

附图说明

图1是本发明的一种智能充放电仪的原理示意图；

图2是本发明的直流电源模块的电路结构图；

图3是本发明的外部电源充电电路图；

图4是本发明的电压检测原理图示意图一；

图5是本发明的电压检测原理图示意图二。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明创造作详细说明。

本发明的一种智能充放电仪，主要包括直流电源模块以及充放电模块。

其原理框图如图1所示，由于蓄电池智能使用直流电进行充电已恢复其工作能力，因 此需要一个稳定的直流稳压电源，本发明中的直流电源模块(电路结构如图2所示)包括外部电源、电源变压器T、滤波电路以及稳压电路，在该直流电源模块中，充当外部电源 的220V交流电流经过电源变压器T降压之后得到合适的电压幅值，通过改变电源变压器T 的前后级变压比可以使该直流电源模块能够匹配不同的外部电源为蓄电池供电，有效提高充电仪的使用范围；降压后的外部电流通过桥式整流器进行整流，然后通过滤波电路滤波后得到低压直流电压并提供给BUCK变换器。

整流电路包括四个整流二极管，四个整流二极管结成电桥将降压后的交流电压整流后 得到单向的脉动电压；电容滤波电路将整流后输出的电压能量进行存储以及缓慢释放，同 时将脉动电压中的脉动成分过滤，尽可能的得到平滑的直流电压以为蓄电池供电。

稳压电路包括集成稳压器，本实施例中具体是指W7815以及稳压电容C3，接入稳压电容C3能够消除线路中的电感效应，防止稳压器与整流滤波电路之间的线路产生自激震荡；特别的，还包括位于输出端的输出电容C4输出电容C4能够滤除输出端的高频信号， 改善电路的暂态响应，提高电源输出质量。

外部的电源经过主电源模块转换后需要通过充放电电路对蓄电池进行充电，其电路如 图3所示。

其中脉宽调制信号由单片机提供以控制开关管的通断，单片机输出的PWM控制信号 的高电平脉冲出现使MOSFET管导通，PWM控制信号的低电平脉冲出现使MOSFET管截止，当开关管接通时，电流按照图中所示方向流动，电容通过电感被充电；当开关管截止时， 电感试图保持电流不变，电流通过二极管、电感和电容；电路中还包括用于防止断电时电 池反向供电的二极管；

充放电模块包括了电压检测电路、电流检测电路，为提高电压检测的可靠性同时降低 电路复杂度，电压采样采用精密电阻分压的方法。其原理是将被测电压范围转换为特定幅 值的电压后通过单片机的ADC通道转换成数字信号后进行检测分析，最后通过调整PWM 占空比来完成对充电电压的控制和调节。其电压检测电路单独提出后如图4、图5所示

在该电压检测电路中，包括两个分压电阻(图中的R1和R6、R2和R12)，两个分压电阻之间设置有电压采集电路，并将采样得到的电压值反馈至单片机，由于被测电压值拥有固定的幅值，通过合理的设定两个分压电阻的阻值及其阻值比，可以使电压采集电路获取的电压值位于特定范围，本实施例中，将电压范围转换为0～5V电压值以可直接通过单片机进行采样分析，特别的，电压检测电路中还包括设置在接地端与电压采集电路之间的滤波电容(图中C5、C6)，以提高检测精度，隔离干扰。

为了对电路中微小的电流信号进行采集检测，电流检测电路需要对部分信号进行放大 处理以便于单片机进行有效检测，其在充电主回路中串联高精度的的采样电阻，并将采样 电阻两端的电压信号进行放大，最后送至单片机的采样通道进行模数转换以实现电流采样。 其中采样电阻R16串联在充电端口与电池之间。

特别的，本实施例中还包括由整流滤波电路输出电压经开关电源控制器调节后向蓄电 池提供所需电压，由辅助电源输出的为单片机、模拟开关、放大器等提供的工作电压，还 包括由按键等控制端输入的控制信号。

本实施例中所述的单片机是指ATmega16，用于实现对各充放电过程的控制，还包括对 蓄电池的充电电压/电流进行采样、对蓄电池的端电压进行采样等；液晶显示部分则对上述 过程中的充放电数据，包括充电电流/电压以及蓄电池电压的大小进行显示，以便于使用者 了解蓄电池的充放电状态。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创 造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技 术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明 创造技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种智能充放电仪，其特征在于，包括直流电源模块以及充放电模块；

所述直流电源模块包括外部电源、电源变压器、滤波电路以及稳压电路；外部电源的电源变压器降压之后通过桥式整流器进行整流得到低压直流电，低压直流电通过滤波电路滤波后供给充放电模块；

整流电路包括四个整流二极管，四个整流二极管结成电桥将降压后的交流电压整流后得到单向的脉动电压；电容滤波电路将整流后输出的电压能量进行存储以及缓慢释放，同时将脉动电压中的脉动成分过滤，得到平滑的直流电压；稳压电路包括集成稳压器以及稳压电容；

充放电模块包括了电压检测电路、电流检测电路；电压检测电路包括两个分压电阻，两个分压电阻之间设置有电压采集电路，并将采样得到的电压值反馈至单片机；所述电流采集电路包括串联在充电主回路中的采样电阻以及用于放大采样电阻电压的信号放大器，放大后的信号送至单片机的采样通道进行模数转换以实现电流采样。

2.根据权利要求1所述一种智能充放电仪，其特征在于，所述稳压电路还包括位于输出端的输出电容。

3.根据权利要求1所述一种智能充放电仪，其特征在于，所述电压检测电路包括设置在直流电源电路中的电源电压检测电路，以及设置在电池端的电池电压检测电路。

4.根据权利要求1所述一种智能充放电仪，其特征在于，电压检测电路中还包括设置在接地端与电压采集电路之间的滤波电容。

5.根据权利要求1所述一种智能充放电仪，其特征在于，还包括用于实现对各充放电过程的控制的单片机ATmega16。