CN201918778U - 单片机控制的vrla蓄电池组自均衡充电器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种单片机控制的VRLA蓄电池组自均衡充电器，包括AC/DC转换电路、DC/DC变换电路、电压采样电路、温度测量电路、报警电路以及MCU控制器，所述MCU控制器包括电压和电流采样模块、温度采样模块、采样数据分析处理模块以及充电控制模块，所述报警电路包括蜂鸣电路以及语音提示电路，市电顺序经AC/DC转换电路、DC/DC变换电路后与蓄电池组连接，所述电压和电流采样电路与蓄电池组电连接，而MCU控制器则分别与DC/DC变换电路、电压采样电路以及温度测量电路通信连接。因此，本实用新型充电时，充分地考虑了各单块蓄电池的荷电状态，有效地避免了蓄电池过充或者欠充，维持了蓄电池组容量以及蓄电池组的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种充电器，尤其是一种采用单片机控制的VRLA蓄电池(阀控式密封铅酸蓄电池)组自均衡充电器，主要应用于电动车的动力蓄电池组充电。
背景技术
作为绿色交通工具的电动车正逐步被人们接受，特别是电动自行车和电动摩托车已经成为人们上/下班或短距离的代步工具。目前在电动自行车或电动摩托车上使用最多的是36V或48V的铅酸蓄电池组。对其进行电能补充的是充电器，这类充电都是以3块或4块电池串联而成的电池组作为一个整体来进行充电。充电过程中只关注整个电池组的充电电压和充电电流。
由于电池本身所存在的性能一致性差等原因，当用传统的充电器对串联而成的蓄电池组进行充电时，组中各电池块所分得的充电电压通常是不相等的。也就是说每块电池所分配到的充电电压是有大有小。电压差的大小与组中电池间的性能好坏直接相关。因此使用传统的充电器对串联而成的蓄电池组进行充电，随着电池组循环次数的增加，必然会导致某块电池过充、某块电池欠充，引起某块电池过放。如此循环，使串联电池组容量下降加快，使用寿命缩短。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的不足，提供一种单片机控制的VRLA蓄电池组自均衡充电器，以解决传统充电器对蓄电池组进行充电时，不考虑组内各单块电池的荷电状态，引起电池过充或欠充，造成蓄电池组容量下降、使用寿命缩短的问题。
为实现以上的技术目的，本实用新型将采取以下的技术方案：
一种单片机控制的VRLA蓄电池组自均衡充电器，包括AC/DC转换电路、DC/DC变换电路、电压和电流采样电路、温度测量电路、报警电路以及MCU控制器，所述MCU控制器包括电压和电流采样模块、温度采样模块、采样数据分析处理模块以及充电控制模块，市电顺序经AC/DC转换电路、DC/DC变换电路后与蓄电池组连接，所述电压和电流采样电路与组内蓄电池电连接，而MCU控制器则分别与DC/DC变换电路、电压和电流采样电路以及温度测量电路通信连接，所述MCU控制器通过采样数据分析处理模块分析处理电压采样模块所采集的蓄电池组内各蓄电池电压信号、电流信号以及温度采样模块所采集的蓄电池组温度信号，启动充电控制模块，自动调节DC/DC变换电路对蓄电池组的充电电压和电流，直到蓄电池组各组内蓄电池电压皆≥阀值a时，停止充电。
所述报警电路包括蜂鸣电路以及语音提示电路，所述MCU控制器根据蓄电池组的剩余电量估计控制蜂鸣电路和语音提示电路的通断。
所述电压和电流采样电路通过与蓄电池组串联的采样电阻分压测得蓄电池组内各蓄电池电压，以及蓄电池组的充电电流。
还包括PWM功率驱动电路，所述DC/DC变换电路为带隔离的反激式变换器，该带隔离的反激式变换器由变压器、开关管和阻容二极管组成，蓄电池组充电时，所述MCU控制器通过采样数据分析处理模块分析处理电压采样模块所采集的蓄电池组内各蓄电池电压信号、蓄电池组的电流信号以及温度采样模块所采集的蓄电池组温度信号，启动充电控制模块，控制PWM功率驱动电路输出的PWM信号脉冲宽度，以控制开关管运行，调节充电电压和电流。
还包括温度报警电路和风扇电路，蓄电池组放电过程中，当温度测量电路所测量的蓄电池组温度≥阀值d时，在MCU控制器的自动控制下，温度报警电路和风扇电路接通。
根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果：
本实用新型采用MCU控制器，充电时，根据蓄电池组温度和蓄电池组内各蓄电池电压情况，自动调节充电电压和电流，由此可知，本实用新型充电时，充分地考虑了各单块蓄电池的荷电状态，有效地避免了蓄电池过充或者欠充，维持了蓄电池组容量以及蓄电池组的使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型的组成框图；
图2是本实用新型控制的流程图；
图3是本实用新型AC/DC转换电路的结构框图；
图4是本实用新型DC/DC变换电路的原理图；
图5是本实用新型所述MCU的控制原理简图；
图6是本实用新型的PWM功率驱动电路的原理图。
具体实施方式
附图非限制性地公开了本实用新型所涉及一个优选实施例的结构示意图，以下将结合附图详细地说明本实用新型的技术方案。
如图1至6所示，本实用新型所述单片机控制的VRLA蓄电池组自均衡充电器，包括AC/DC转换电路、DC/DC变换电路、电压采样电路、温度测量电路、报警电路以及MCU控制器，所述MCU控制器包括电压和电流采样模块、温度采样模块、采样数据分析处理模块以及充电控制模块，所述报警电路包括蜂鸣电路以及语音提示电路，市电顺序经AC/DC转换电路、DC/DC变换电路后与蓄电池组连接，所述电压和电流采样电路与蓄电池组电连接，而MCU控制器则分别与DC/DC变换电路、电压采样电路以及温度测量电路通信连接，所述MCU控制器通过采样数据分析处理模块分析处理电压采样模块所采集的蓄电池组内各蓄电池电压信号、蓄电池组的电流信号以及温度采样模块所采集的蓄电池组温度信号，启动充电控制模块，自动调节DC/DC变换电路对蓄电池组的充电电压和电流，直到蓄电池组各组内蓄电池电压皆≥阀值a时，停止充电。具体地说，当未接入市电，即蓄电池组放电时，MCU控制器根据电压采样电路所测量的蓄电池组内各蓄电池电压情况，通过电压采样模块传输到MCU控制器的采样数据分析处理模块进行分析处理，以进行蓄电池组内各蓄电池剩余电量估计，当蓄电池组内的任一组内蓄电池电压低于其额定值的90％时，在MCU的控制下，语音提示电路接通；而当蓄电池组内的任一组内蓄电池电压低于其额定值的87.5％时，在MCU控制器的控制下，语音提示电路以及蜂鸣电路接通，提醒对蓄电池组进行充电；当接入市电对蓄电池组充电时，给出可充电信号，市电顺序经AC/DC转换电路、DC/DC变换电路后与蓄电池组连接，MCU控制器根据温度测量电路所测量的蓄电池组温度以及电压采样电路所采集的蓄电池组各组内蓄电池电压，自动调节DC/DC变换电路对蓄电池组的充电电压和充电电流，直到蓄电池组各组内蓄电池电压皆≥阀值a时，停止充电。
所述各个阀值可根据用户要求由用户自己设置，也可根据所充电电池的型号由系统自动设置。
所述电压和电流采样电路通过与蓄电池组内电池相并联的采样电阻分压测得蓄电池组的各组内蓄电池电压。电流采样则根据电阻的V-A特性得到。
还包括PWM功率驱动电路，所述DC/DC变换电路为带隔离的反激式变换器，该带隔离的反激式变换器由变压器、开关管和阻容二极管组成，蓄电池组充电时，所述MCU控制器通过采样数据分析处理模块分析处理电压和电流采样模块所采集的蓄电池组组内各蓄电池电压信号、蓄电池组电流信号以及温度采样模块所采集的蓄电池组温度信号，启动充电控制模块，控制PWM功率驱动电路输出的PWM信号脉冲宽度，以控制开关管运行调节充电电压和电流。
还包括温度报警电路和风扇电路，蓄电池组放电过程中，当温度测量电路所测量的蓄电池组温度≥阀值d时，在MCU控制器的控制下，温度报警电路和风扇电路接通。蓄电池充电过程中，当MCU控制器接收到的蓄电池组温度≥阀值b，蓄电池组的任一组内蓄电池电压≥阀值c时，MCU控制器降低PWM功率驱动电路输出的PWM信号脉冲宽度，以减小DC/DC变换电路对蓄电池组的充电电流。使蓄电池组内的组内蓄电池在小电流浮充状态下进行自均衡，直到蓄电池组内的所有蓄电池的电压都大于等于阀值1充电器停止充电为止。
AC/DC转换电路由整流电路和滤波电路组成，如图3所示。图中交流市电220V经过由二极管组成的桥式全波整流电路，输出脉动直流电压，再经过电容滤波器，输出约311V的直流电压。
DC/DC电路是由一个带隔离的反激式变换器，该变换器是由变压器、开关管和阻容二极管电路组成的buckboost电路，其原理如图4所示。图中开关管Q1由MCU输出的PWM信号驱动，信号的脉冲宽度则根据被充电池组内电池的荷电状态所要求的充电电压和电流来决定。
MCU电路是以单片机基本系统为核心，外接存储器电路、温度测量电路、PWM功率驱动电路和电源供给电路，其原理框图如图5所示。
辅助功能电路有：LCD显示电路、日期时钟电路、指示电路。
接入市电220V后，交流220V电压通过交流滤波电路，经二极管桥式整流器转换成脉动直流电压，再经直流滤波输出较稳定的约310V直流电压。并给MCU控制器一个市电存在可充电信号。其中交流滤波电路一方面滤除市电网中的高频干扰，另一方面阻止后级DC/DC变换器产生的高频脉冲进入电网。
Claims (5)
1.一种单片机控制的VRLA蓄电池组自均衡充电器，其特征在于：包括AC/DC转换电路、DC/DC变换电路、电压和电流采样电路、温度测量电路、报警电路以及MCU控制器，所述MCU控制器包括电压采样模块、温度采样模块、采样数据分析处理模块以及充电控制模块，市电顺序经AC/DC转换电路、DC/DC变换电路后与蓄电池组连接，所述电压采样电路与蓄电池组电连接，而MCU控制器则分别与DC/DC变换电路、电压采样电路、报警电路以及温度测量电路通信连接，所述MCU控制器通过采样数据分析处理模块分析处理电压采样模块所采集的蓄电池组各组内蓄电池电压信号以及温度采样模块所采集的蓄电池组温度信号，启动充电控制模块，自动调节DC/DC变换电路对蓄电池组的充电电压，直到蓄电池组各组内蓄电池电压皆≥阀值a时，停止充电。
2.根据权利要求1所述单片机控制的VRLA蓄电池组自均衡充电器，其特征在于：所述报警电路包括蜂鸣电路以及语音提示电路，所述MCU控制器根据蓄电池组的剩余电量估计控制蜂鸣电路和语音提示电路的通断。
3.根据权利要求1所述单片机控制的VRLA蓄电池组自均衡充电器，其特征在于：所述电压采样电路通过与蓄电池组内各单块电池相连接的采样电阻分压测得蓄电池组的各单块蓄电池电压，以及蓄电池组的充电电流。
4.根据权利要求1所述单片机控制的VRLA蓄电池组自均衡充电器，其特征在于：还包括PWM功率驱动电路，所述DC/DC变换电路为带隔离的反激式变换器，该带隔离的反激式变换器由变压器、开关管和阻容二极管组成，蓄电池组充电时，所述MCU控制器通过采样数据分析处理模块分析处理电压采样模块所采集的蓄电池组各单块蓄电池电压和电流信号以及温度采样模块所采集的蓄电池组温度信号，启动充电控制模块，控制PWM功率驱动电路输出的PWM信号脉冲宽度，以控制开关管运行，调节充电电压和电流。
5.根据权利要求1所述单片机控制的VRLA蓄电池组自均衡充电器，其特征在于：还包括温度报警电路和风扇电路，蓄电池组放电过程中，当温度测量电路所测量的蓄电池组温度≥阀值d时，在MCU控制器下，温度报警电路和风扇电路接通。
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| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
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Granted publication date: 20110803 Termination date: 20161228 |
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