CN201409004Y - 一种蓄电池充放电智能控制电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种蓄电池充放电智能控制电路，其内设有一单片机，单片机上连接有外部接口电路、多路开关切换电路、现场总线通讯电路、LED驱动显示模块和PWM脉宽调制脉冲功率开关电路，PWM脉宽调制脉冲功率开关电路和多路开关切换电路相连，在多路开关切换电路上连接有电池充电电流采样电路、电池充电电压采样电路。本实用新型的有益效果是：采用PWM高压脉宽调制对蓄电池进行充放电，充放电交替进行，而且波形均为脉冲形式，可克服电池的极化现象，充电速度快，充电量足，充电时，蓄电池极化率低，电池使用寿命长，当充足电时，能自动停止充电，电池被使用放电或自放电电压下降后自动唤醒再充电，故障电池可以就地指示。

Description

一种蓄电池充放电智能控制电路
技术领域
本实用新型涉及电池充放电领域，尤其是一种蓄电池充放电智能控制电路。
背景技术
目前，在国内市场上销售的充电器种类繁多，大多是采用变压器降压，二极管整流或桥式整流所构成的且多为串联充电充电器。这类充电器不足之处是：
1、蓄电池会产生极化盐化现象，气化率高，使蓄电池充电量不足，易老化，而且充电速度慢。
2、在多节电池串联的电池组中，串联充电容易使有些单体电池过充，而有些电池充不满，则电池组不能发挥最佳蓄/供电的效果。
发明内容
本实用新型的的基本任务是克服现有充电器的不足，提供一种充电速度快、充电量足，使蓄电池极板不易盐化，气化率低、使用寿命长且对多节电池串联充电时充电均匀的蓄电池充放电智能控制电路。
本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种蓄电池充放电智能控制电路，其特征在于：该蓄电池充放电智能控制电路包括单片机、多路切换开关电路、PWM脉宽调制脉冲功率开关电路、充电电压采样电路和充电电流采样电路，单片机内部集成有或外部连接有PWM脉宽调制电路，多路切换开关电路包括隔离驱动电路和相应数量的继电器，每个继电器的两对常开触点的一端连接到蓄电池的正负极上，每个继电器的两对常开触点的另一端的两个触点分别连接后与充电电源正负极相连，在连接点上还并连有充电电压采样电路和一在PWM脉宽调制信号低电平期间对电池进行放电的放电电阻，充电电源的正负极上分别串联有PWM脉宽调制脉冲功率开关电路、充电电流采样电路，充电电流采样电路的电流采样输出端与单片机的AD模拟/数字信号转换输入端连接，每个继电器的控制线圈通过隔离驱动电路后与为单片机的输出端连接，充电电压采样输出端与单片机的AD模拟/数字信号转换输入端连接。
所述控制电路还设有当蓄电池电压过低时唤醒再充电的自动唤醒再充电电路，自动唤醒再充电电路包括比较器和采样电阻及由稳压二极管组成的稳压电路，自动唤醒再充电电路的信号输出端与单片机的中断输入端连接。
所述PWM脉宽调制脉冲功率开关电路由隔离驱动电路和MOS管串联而成。
所述单片机的通讯接口上连接有与上位机通讯的现场总线通讯模块。
所述单片机输出端连接有用于显示正在充电或发生故障的电池节数的LED驱动显示模块。
所述LED驱动显示模块上设有分别显示正在充电、充满电、电池故障的黄、绿、红三个发光二极管。
本实用新型的有益效果是：采用PWM高压脉宽调频对蓄电池进行充放电，充放电交替进行，而且波形均为脉冲形式，可克服电池的极化现象，充电速度快，充电量足。充电时，蓄电池极化率低，电池使用寿命长，对多节电池串联充电时充电均匀，避免过充或充不满。当充足电时，能自动停止充电。电池被使用放电或自放电电压下降后自动唤醒再充电，故障电池可以就地指示。
附图说明
图1是本实用新型蓄电池充放电智能控制电路的电路原理方框图；
图2是本实用新型充放电及采样部分的一种实施电路示意图；
图3是本实用新型蓄电池充放电智能控制电路的程序控制模块的主程序流程图；
图4是本实用新型蓄电池充放电智能控制电路的程序控制模块的子程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的描述，如图1-2所示，一种蓄电池充放电智能控制电路，设有单片机1，其型号为C8051F040/2/4/6。在单片机内存储有实时监测、报警及通讯的程序控制模块，控制电路还设有多路切换开关电路4、PWM脉宽调制脉冲功率开关电路3、充电电压采用电路7和充电电流采电路8。PWM脉宽调制脉冲功率开关电路3包括一功率MOS管及隔离驱动电路10，PWM脉宽调制脉冲功率开关电路3的控制端a1与单片机内集成的PWM脉宽调制脉宽调制电路输出端连接，多路切换开关电路4包括隔离驱动电路10和相应数量的继电器41，每个继电器的两对常开触点的一端连接到蓄电池的正负极上，每个继电器的两对常开触点的另一端的两个触点分别连接后与充电电源正负极相连，在连接点上还并连有充电电压采样电路7和一在PWM脉宽调制信号低电平期间对电池进行放电的放电电阻R1，充电电源的正负极上分别串联有PWM脉宽调制脉冲功率开关电路3、充电电流采样电路8，充电电流采样电路8的电流采样输出端AIN1与单片机1的AD模拟/数字信号转换输入端连接。每个继电器的控制线圈通过隔离驱动电路10后与为单片机1的输出端连接，充电电压采样输出端AIN2与单片机1的ADAD模拟/数字信号转换输入端连接，控制电路还设有当蓄电池电压过低时自动唤醒再充电电路9，自动唤醒再充电电路9包括比较器和采样电阻及由稳压二极管组成的稳压电路，比较器通过对一节蓄电池电压和由稳压二极管组成的稳压电路的稳压电压对比，判断蓄电池的电压是否过低输出自动唤醒再充电信号，自动唤醒再充电电路9的信号输出端INT0与单片机1的中断输入端连接，单片机1的通讯接口上连接有与上位机通讯的现场总线通讯模块5，现场通讯模块为CAN现场总线，实时向远程上位机(可以是PLC或PC机)发送电池组每节电池的“电压、电流、节数”等参数，同时接收上位机的“启动充电/停止充电”指令送到单片机1的内部相应输入接口，单片机输出端连接有用于显示正在充电或发生故障的电池节数的LED驱动显示模块6，LED驱动显示模块6包括驱动电路61和LED显示模块62，LED显示模块62为两位显示，显示正在充电或发生故障的电池节数，在LED驱动显示模块6上还设有分别显示正在充电、充满电、电池故障的黄、绿、红三个发光二极管63、64、65，电池充电电流采样电路7、电池充电电压采样电路8通过多路开关切换电路4与电池接通，将电池的“充放电电流、电池电压隔离转换后送单片机的AD模拟/数字信号转换采样输入端口，单片机作为管理器的核心部件，通过编制调试好的程序软件对电池实施充放电的智能管理，电池被使用放电或自放电电压下降后由再充电唤醒控制电路9向单片机传输数据自动唤醒再充电。单片机I/O口上还连接有外部接口电路2，接受远程遥控启动/停止充电指令，以及提供一对遥控报警用的开关触点，在电池组故障发生时由常开变为常闭进行远程报警。
本实用新型的工作原理是：单片机1上电复位，进入初始化电池检测程序，接通多路切换开关电路4，电池电压采样电路7对电池组的每节电池进行电压检测，如果没有过放或故障电池，则从电压最底的电池开始按照限压初充、恒压快充、涓流维持等三过程对电池进行充放电管理，直到所有电池充满电、恒流限压初充按电池电压+0.25V(≤13.5V，对12V蓄电池)预充电，在PWM脉宽调制脉冲关断其间对电池电压实施检测这样测的的电池电压更准确，并且电池适度放电，有利于电池充满。当电池预充达到12V时，程序切换到恒压限快充过程，恒压限制为13.5V，充电过程中，通过充电电流采样电路8对充电电流进行实时采样，以防充电电流过大，当电池电压达到13.5V后，涓流维持充电按0.01C开始直到充电点流趋于0A，CPU即判为电池充满。
程序控制模块包括主程序和子程序，主程序控制流程图如图3所示，接通外部供电后，单片机完成内部特殊功能寄存器设置，如系统时钟设置、中断设置、定时器设置等，初始化后，开中断，允许系统需要中断事件的执行，系统需要的中断事件有：AD模拟/数字信号转换结束中断、定时器t0、t1(分别用做PWM脉宽调制生成和充电时间记时)、外部中断INT0、INT1。然后启动Watchdog，Watchdog用以软件抗干扰作用，程序首先对“启动充电”标识用寄存器判定充电否，标识位值为0表示“允许充电”，标识位为1则表示“不许充电”，该标识位置1的情况有，电池故障、外部紧急停机信号和上位机遥控停机三种控制源；在“Call初始电电压采样子程序”中完成对待充电电池组中的每节电池的初始电压的采样以判别电池的好或坏，所有电池均完好时，主程序调用“电池组管理子程序”，在充电过程中，检查电池组充满标识，电池组充满后关PWM脉宽调制发生定时器t0，主程序只有通讯程序实时运行，系统其它功能处于待机状态，等待再充电唤醒。在充电过程中，PWM脉宽调制中断运行程序中，上跳启动充电电流采样，PWM脉宽调制下跳启动电池电压采样，采样AD模拟/数字信号转换结束中断读取采样的电池数据，并将电池的电压电流数据写入在相应的寄存器地址，然后调用CAN通讯子程序将电池数据发送到总线以被上位机读取，电池组管理子程序完成对电池组的充放电管理。子程序流程图见图4所示，管理子程序负责充电模式切换，选择需充电的电池节数，在初始电压采样子程序中已将电池电压由低向高编码，充电管理选择充电由低向高，在选通充电时，启动定时器t1，充电时间未到则根据电池电压状态选择充电模式3种模式，充电时间满后，如果电池电压还未达到充满值，则该电池判为故障电池，程序置电池故障标志位，并将电池节数寄存器置1，关继电开关结束充电，关计时定时器t1，返回主程序。

Claims (6)

1、一种蓄电池充放电智能控制电路，其特征在于：该蓄电池充放电智能控制电路包括单片机(1)、多路切换开关电路(4)、PWM脉宽调制脉冲功率开关电路(3)、充电电压采样电路(7)和充电电流采样电路(8)，单片机(1)内部集成有或外部连接有PWM脉宽调制电路，多路切换开关电路(4)包括隔离驱动电路(10)和相应数量的继电器(41)，每个继电器的两对常开触点的一端连接到蓄电池的正负极上，每个继电器的两对常开触点的另一端的两个触点分别连接后与充电电源正负极相连，在连接点上还并联有充电电压采样电路(7)和一在PWM脉宽调制信号低电平期间对电池进行放电的放电电阻(R1)，充电电源的正负极上分别串联有PWM脉宽调制脉冲功率开关电路(3)、充电电流采样电路(8)，PWM脉宽调制脉冲功率开关电路(3)的控制端(a1)与PWM脉宽调制电路输出端连接，充电电流采样电路(8)的电流采样输出端(AIN1)与单片机(1)的AD模拟/数字信号转换转换输入端连接，每个继电器的控制线圈通过隔离驱动电路(10)后与为单片机(1)的输出端连接，充电电压采样输出端(AIN2)与单片机(1)的AD模拟/数字信号转换输入端连接。
2、依照权利要求1所述的蓄电池充放电智能控制电路，其特征在于：所述控制电路还设有当蓄电池电压过低时唤醒再充电的自动唤醒再充电电路(9)，自动唤醒再充电电路(9)包括比较器和采样电阻及由稳压二极管组成的稳压电路，自动唤醒再充电电路(9)的信号输出端(INTO)与单片机(1)的中断输入端连接。
3、依照权利要求1所述的蓄电池充放电智能控制电路，其特征在于：所述PWM脉宽调制脉冲功率开关电路(3)由隔离驱动电路(10)和MOS管串联而成。
4、依照权利要求1-3所述的任一种蓄电池充放电智能控制电路，其特征是：所述单片机(1)的通讯接口上连接有与上位机通讯的现场总线通讯模块(5)。
5、依照权利要求4所述的蓄电池充放电智能控制电路，其特征是：所述单片机输出端连接有用于显示正在充电或发生故障的电池节数的LED驱动显示模块(6)。
6、依照权利要求5所述的蓄电池充放电智能控制电路，其特征在于：所述LED驱动显示模块(6)上设有分别显示正在充电、充满电、电池故障的黄、绿、红三个发光二极管(63、64、65)。
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