CN204142931U - 一种蓄电池自动充放电及容量检测装置 - Google Patents
一种蓄电池自动充放电及容量检测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204142931U CN204142931U CN201420509162.3U CN201420509162U CN204142931U CN 204142931 U CN204142931 U CN 204142931U CN 201420509162 U CN201420509162 U CN 201420509162U CN 204142931 U CN204142931 U CN 204142931U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- discharge
- accumulator
- charge
- resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 26
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 10
- 239000003985 ceramic capacitor Substances 0.000 claims description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种蓄电池自动充放电及容量检测装置，包括ARM控制单元、蓄电池充电单元、BUCK降压电路驱动及恒流输出单元，所述ARM控制单元的输出端分别和蓄电池充电单元、BUCK降压电路驱动及恒流输出单元相连接；ARM控制单元由依次相连的信号采集电路、ARM最小系统电路、通讯控制电路和上位机组成；蓄电池充电单元包括充电机、蓄电池和相应的充电控制电路，所述充电机的正极与ARM控制单元的电源正极相连，实现对ARM控制单元的供电；BUCK降压电路驱动及恒流输出单元包括MOS驱动电路、BUCK降压电路和放电负载电阻。本实用新型装置结构简单，无需人工操作即可达到蓄电池自动充、放电的功能，抗干扰能力强，具有推广使用价值。
Description
技术领域
本实用新型公开了一种蓄电池自动充放电及容量检测装置，具体为一种以实时调整脉宽调制信号，来驱动BUCK斩波电路恒流输出的充放电控制装置，涉及蓄电池检测领域。
背景技术
蓄电池作为工业领域十分普遍的化学电源，其工作的稳定性、安全性显得极为重要。但现有的几类充放电装置，手工操作太多、放电电流稳定性不好，操作不当还会造成蓄电池的损坏，难以满足以后市场的需求。
现有技术中的蓄电池充放电装置，往往结构复杂，需要人工操作才可实现蓄电池的充、放电功能，抗干扰能力较差、成本较高。在对充放电的控制过程中也缺少直观观察的手段，使得使用者对蓄电池性能的相关图形、曲线无法清楚的了解。
现有技术中还无法解决输出电流精度的问题，频率响应速度慢，无法满足大电流放电，且放电过程中容易产生红热现象，安全较低。
现有技术中的蓄电池充放电装置，无法人为的控制放电电流、放电次数等参数，操作起来不够方便灵活。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种蓄电池自动充放电及容量检测装置，无需人工操作即可实现蓄电池自动充、放电的功能，且具备很强的抗干扰能力。
本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种蓄电池自动充放电及容量检测装置，包括ARM控制单元、蓄电池充电单元、BUCK降压电路驱动及恒流输出单元，所述ARM控制单元的输出端分别和蓄电池充电单元、BUCK降压电路驱动及恒流输出单元相连接，其中，ARM控制单元由依次相连的信号采集电路、ARM最小系统电路、通讯控制电路和上位机组成；所述信号采集电路包括充电电流检测电路、放电电流检测电路、蓄电池电压检测电路和负载放电电压检测电路构成，信号采集电路作为模拟信号的输入口；所述ARM最小系统电路包括ARM处理器，通过ARM处理器对所采集的模拟信号进行处理；所述通讯控制电路将ARM处理器处理后的实时数据生成数据报表，向上位机传送；所述上位机用以数据显示和对ARM处理器下达操作信号；所述ARM控制单元，根据检测的模拟信号，实时控制产生恒定的输出电压、放电电流；
蓄电池充电单元包括充电机、蓄电池和相应的充电控制电路，所述充电机的正极与ARM控制单元的电源正极相连，实现对ARM控制单元的供电；
BUCK降压电路驱动及恒流输出单元包括MOS驱动电路、BUCK降压电路和放电负载电阻，所述BUCK降压电路以ARM处理器的一路PWM输出口作为的驱动信号输入端，所述PWM输出口以设定的频率发送PWM脉冲调制信号，所述PWM脉冲调制信号经由MOS驱动电路实现对蓄电池充放电的控制。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述ARM最小系统电路中，ARM处理器的具体型号为AT91F40162。
作为本实用新型的进一步优选方案，蓄电池充电单元中的充电控制电路包括接地电阻、第一至第三电阻、三极管和MOS管，蓄电池充电单元的具体电路连接为：
充电机的负极与蓄电池的负极相连接，充电机的正极分别与MOS管的源极、第三电阻的一端、ARM控制单元相连接，MOS管的漏极与蓄电池的正极相连接，MOS管的栅极分别和第三电阻的另一端、第二电阻的一端相连接，第二电阻的另一端和三极管的集电极相连接，三极管的发射集接地，三极管的基极和第一电阻的一端相连接，第一电阻的另一端分别和接地电阻的一端、ARM处理器的一个I/O口相连接，接地电阻的另一端接地；
ARM处理器上电后，所述I/O口发出高电平，MOS管导通，充电机对蓄电池充电，信号采集电路分别检测充电电流和蓄电池电压，当充电电流小于设定的阈值时，I/O口发出低电平，MOS管断开，停止充电。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述BUCK降压电路包括PMOS管、高频磁环电感、大电流肖特基二极管、电解电容、CBB电容和独石电容，其中：
PMOS管的漏极与蓄电池的正极相连接，PMOS管的栅极与MOS驱动电路相连接，PMOS管的源极分别与高频磁环电感的一端、大电流肖特基二极管的负极相连接，高频磁环电感的另一端分别和电解电容的正极、CBB电容的一端、独石电容的一端相连接，大电流肖特基二极管的正极分别与电解电容的负极、CBB电容的另一端、独石电容的另一端相连接后接地，BUCK降压电路的输出端与放电负载电阻相连接。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述MOS驱动电路采用推挽输出的方式，增强驱动信号对PMOS管Q7栅极的驱动能力。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述放电负载电阻为PTC陶瓷电阻。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述述充电电流检测电路和放电电流检测电路中，由高精度霍尔电流传感器进行电流采样，采样精度为1mA。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述蓄电池电压检测电路和负载放电电压检测电路中，由电阻分压采样电路进行电压采样。
本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本实用新型装置结构简单，无需人工操作即可达到蓄电池自动充、放电的功能，抗干扰能力强，具有推广使用价值。
2、本实用新型采用ARM处理器作为核心控制器件，无需PWM调制芯片，可极大降低成本。通过充电机直接给ARM控制单元供电，供电电路简单、可行。把采集到的各个信号进行分析、并生成相应的数据报表，上传给上位机来显示蓄电池性能的相关图形、曲线，更加清楚直观。
3、本实用新型采用成熟的BUCK降压电路，输出电流精度能够达到1%；采用p沟道增强型MOS管，频率响应速度快，满足大电流放电。使用P沟道增强型场效应管作为大功率开关元件，实现充电开关的作用。使用的放电负载电阻LOAD采用新型PTC陶瓷电阻，使用寿命长，放电过程中无红热现象，安全可靠。使用的磁环电感选用铁硅铝铁心绕制，高频特性好。
4、本实用新型的放电电流、放电次数等参数可根据用户要求自行设置。通讯方式采用无线通讯，简化了接线，方便灵活。
附图说明
图1是本实用新型的模块结构示意图。
图2是本实用新型中蓄电池充电单元电路原理图。
图3是本实用新型中BUCK降压电路驱动及恒流输出单元电路原理图，
其中：1、MOS驱动电路，2、BUCK降压电路，3、放电负载电阻。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：
本实用新型的模块结构示意图如图1所示，所述蓄电池自动充放电及容量检测装置，包括ARM控制单元、蓄电池充电单元、BUCK降压电路驱动及恒流输出单元，所述ARM控制单元的输出端分别和蓄电池充电单元、BUCK降压电路驱动及恒流输出单元相连接，其中，ARM控制单元由依次相连的信号采集电路、ARM最小系统电路、通讯控制电路和上位机组成；所述信号采集电路包括充电电流检测电路、放电电流检测电路、蓄电池电压检测电路和负载放电电压检测电路构成，信号采集电路作为模拟信号的输入口；所述ARM最小系统电路包括ARM处理器，通过ARM处理器对所采集的模拟信号进行处理；所述通讯控制电路将ARM处理器处理后的实时数据生成数据报表，向上位机传送；所述上位机用以数据显示和对ARM处理器下达操作信号；所述ARM控制单元，根据检测的模拟信号，实时控制产生恒定的输出电压、放电电流；
蓄电池充电单元包括充电机、蓄电池和相应的充电控制电路，所述充电机的正极与ARM控制单元的电源正极相连，实现对ARM控制单元的供电；
BUCK降压电路驱动及恒流输出单元包括MOS驱动电路、BUCK降压电路和放电负载电阻，所述BUCK降压电路以ARM处理器的一路PWM输出口作为的驱动信号输入端，所述PWM输出口以设定的频率发送PWM脉冲调制信号，所述PWM脉冲调制信号经由MOS驱动电路实现对蓄电池充放电的控制。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述ARM最小系统电路中，ARM处理器的具体型号为AT91F40162。
本实用新型中蓄电池充电单元电路原理图如图2所示，蓄电池充电单元由电阻R41、R1、R2、R3、三极管Q1、MOS管Q2构成，用于充电的充电机正极与MOS管Q2的源极相连，充电机的负极直接接蓄电池的负极，蓄电池的正极与MOS管Q2的漏极相连。电路板上电之后，ARM处理器的充电控制口CTR01输出高电平，MOS管Q2导通，充电机给蓄电池充电，电流传感器检测充电电流信号，当充电电流低于设定值之后，对蓄电池进行一定时间的浮充后，充电控制口CTR01输出低电平，MOS管Q2截止，充电机停止充电，装置开始放电。蓄电池充电单元的具体电路连接为：
充电机的负极与蓄电池的负极相连接，充电机的正极分别与MOS管的源极、第三电阻的一端、ARM控制单元相连接，MOS管的漏极与蓄电池的正极相连接，MOS管的栅极分别和第三电阻的另一端、第二电阻的一端相连接，第二电阻的另一端和三极管的集电极相连接，三极管的发射集接地，三极管的基极和第一电阻的一端相连接，第一电阻的另一端分别和接地电阻的一端、ARM处理器的一个I/O口相连接，接地电阻的另一端接地；
ARM处理器上电后，所述I/O口发出高电平，MOS管导通，充电机对蓄电池充电，信号采集电路分别检测充电电流和蓄电池电压，当充电电流小于设定的阈值时，I/O口发出低电平，MOS管断开，停止充电。
本实用新型中BUCK降压电路驱动及恒流输出单元电路原理图如图3所示，其中1为MOS驱动电路，2为BUCK降压电路，3为放电负载电阻。
选择ARM处理器的一路PWM输出口作为BUCK降压电路驱动及恒流输出单元的驱动信号CTR02,通过推挽电路以设定频率驱动MOS管Q7，当驱动信号CTR02输出高电平，MOS管Q7导通，此时磁环电感L1储能，流过电感的电流线性增加，同时给负载LOAD提供能量；当驱动信号CTR02输出低电平，MOS管Q7截止，此时磁环电感L1通过肖特基二极管D5续流，如此不断反复进行，使输出负载电压达到设定值。
输出电压并接在放电负载电阻LOAD两端，霍尔电流传感器检测实时放电电流，根据采样值不停的调整MOS管导通/截止时间比，使放电电流无比接近设定值，从而达到恒流稳定输出，电流精度控制在1%以内。电池电压采样电路检测蓄电池实时电压，当电池电压低于设定值，ARM停止输出PWM驱动信号CTR02，放电停止，装置开始对蓄电池充电，如此实现自动循环充放电。放电次数可通过上位机先行进行设置，每次流程完全实现自动化，无需人工操作。
充放电过程中，ARM处理器将采集到的数据处理之后生成相应数据报表，通过无线传送方式发给上位机，上位机用图形或曲线的方式直观的反应蓄电池性能的相关数据，能够随时了解充放电的进程及电池性能参数的正确性。
上位机监控过程中发现异常，完全可以自动或手动停止，以防危险发生。
所述BUCK降压电路的具体电路连接如下：
PMOS管的漏极与蓄电池的正极相连接，PMOS管的栅极与MOS驱动电路相连接，PMOS管的源极分别与高频磁环电感的一端、大电流肖特基二极管的负极相连接，高频磁环电感的另一端分别和电解电容的正极、CBB电容的一端、独石电容的一端相连接，大电流肖特基二极管的正极分别与电解电容的负极、CBB电容的另一端、独石电容的另一端相连接后接地，BUCK降压电路的输出端与放电负载电阻相连接。BUCK降压电路输出端并接大电解电容EC3、CBB电容C10和瓷片电容C11，构成滤波电路，高效稳压，纹波系数控制在0.5%以内。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述MOS驱动电路采用推挽输出的方式，增强驱动信号对PMOS管Q7栅极的驱动能力。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述放电负载电阻为PTC陶瓷电阻。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述述充电电流检测电路和放电电流检测电路中，由高精度霍尔电流传感器进行电流采样，采样精度为1mA。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述蓄电池电压检测电路和负载放电电压检测电路中，由电阻分压采样电路进行电压采样。
上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (8)
1.一种蓄电池自动充放电及容量检测装置，其特征在于：包括ARM控制单元、蓄电池充电单元、BUCK降压电路驱动及恒流输出单元，所述ARM控制单元的输出端分别和蓄电池充电单元、BUCK降压电路驱动及恒流输出单元相连接，其中，
ARM控制单元由依次相连的信号采集电路、ARM最小系统电路、通讯控制电路和上位机组成；所述信号采集电路包括充电电流检测电路、放电电流检测电路、蓄电池电压检测电路和负载放电电压检测电路，信号采集电路作为模拟信号的输入口；所述ARM最小系统电路包括对所采集的模拟信号进行处理的ARM处理器；
蓄电池充电单元包括充电机、蓄电池和相应的充电控制电路，所述充电机的正极与ARM控制单元的电源正极相连；
BUCK降压电路驱动及恒流输出单元包括MOS驱动电路、BUCK降压电路和放电负载电阻，所述BUCK降压电路以ARM处理器的一路PWM输出口作为的驱动信号输入端。
2.如权利要求1所述的一种蓄电池自动充放电及容量检测装置，其特征在于：所述ARM最小系统电路中，ARM处理器的具体型号为AT91F40162。
3.如权利要求1所述的一种蓄电池自动充放电及容量检测装置，其特征在于，蓄电池充电单元中的充电控制电路包括接地电阻、第一至第三电阻、三极管和MOS管，蓄电池充电单元的具体电路连接为：
充电机的负极与蓄电池的负极相连接，充电机的正极分别与MOS管的源极、第三电阻的一端、ARM控制单元相连接，MOS管的漏极与蓄电池的正极相连接，MOS管的栅极分别和第三电阻的另一端、第二电阻的一端相连接，第二电阻的另一端和三极管的集电极相连接，三极管的发射集接地，三极管的基极和第一电阻的一端相连接，第一电阻的另一端分别和接地电阻的一端、ARM处理器的一个I/O口相连接，接地电阻的另一端接地；
ARM处理器上电后，所述I/O口发出高电平，MOS管导通，充电机对蓄电池充电，信号采集电路分别检测充电电流和蓄电池电压，当充电电流小于设定的阈值时，I/O口发出低电平，MOS管断开，停止充电。
4.如权利要求1所述的一种蓄电池自动充放电及容量检测装置，其特征在于：所述BUCK降压电路包括PMOS管、高频磁环电感、大电流肖特基二极管、电解电容、CBB电容和独石电容，其中：
PMOS管的漏极与蓄电池的正极相连接，PMOS管的栅极与MOS驱动电路相连接，PMOS管的源极分别与高频磁环电感的一端、大电流肖特基二极管的负极相连接，高频磁环电感的另一端分别和电解电容的正极、CBB电容的一端、独石电容的一端相连接，大电流肖特基二极管的正极分别与电解电容的负极、CBB电容的另一端、独石电容的另一端相连接后接地，BUCK降压电路的输出端与放电负载电阻相连接。
5.如权利要求4所述的一种蓄电池自动充放电及容量检测装置，其特征在于：所述MOS驱动电路采用推挽输出的方式，增强驱动信号对PMOS管Q7栅极的驱动能力。
6.如权利要求4或5所述的一种蓄电池自动充放电及容量检测装置，其特征在于：所述放电负载电阻为PTC陶瓷电阻。
7.如权利要求1所述的一种蓄电池自动充放电及容量检测装置，其特征在于：所述充电电流检测电路和放电电流检测电路中，由高精度霍尔电流传感器进行电流采样，采样精度为1mA。
8.如权利要求1所述的一种蓄电池自动充放电及容量检测装置，其特征在于：所述蓄电池电压检测电路和负载放电电压检测电路中，由电阻分压采样电路进行电压采样。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420509162.3U CN204142931U (zh) | 2014-09-05 | 2014-09-05 | 一种蓄电池自动充放电及容量检测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420509162.3U CN204142931U (zh) | 2014-09-05 | 2014-09-05 | 一种蓄电池自动充放电及容量检测装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204142931U true CN204142931U (zh) | 2015-02-04 |
Family
ID=52419611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420509162.3U Expired - Lifetime CN204142931U (zh) | 2014-09-05 | 2014-09-05 | 一种蓄电池自动充放电及容量检测装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204142931U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107565671A (zh) * | 2017-08-30 | 2018-01-09 | 苏州麦喆思科电子有限公司 | 一种反击式蓄电池充放电控制系统 |
| CN110221220A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-09-10 | 荷贝克电源系统（溧阳）有限公司 | 一种多功能容量计数器 |
-
2014
- 2014-09-05 CN CN201420509162.3U patent/CN204142931U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107565671A (zh) * | 2017-08-30 | 2018-01-09 | 苏州麦喆思科电子有限公司 | 一种反击式蓄电池充放电控制系统 |
| CN110221220A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-09-10 | 荷贝克电源系统（溧阳）有限公司 | 一种多功能容量计数器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104267350A (zh) | 一种蓄电池自动充放电及容量检测装置 | |
| CN206559133U (zh) | 电源切换电路 | |
| CN204131085U (zh) | 基于热插拔芯片的电池系统防浪涌电路 | |
| CN204462257U (zh) | 超级电容器容量和直流内阻检测装置 | |
| CN204012830U (zh) | 移动电源 | |
| CN204142931U (zh) | 一种蓄电池自动充放电及容量检测装置 | |
| CN203481855U (zh) | 一种移动电源装置 | |
| CN206559099U (zh) | 一种充电管理电路 | |
| CN203377513U (zh) | 自动调节温度的变频控制柜 | |
| CN203352252U (zh) | 智能移动电源装置 | |
| CN208638066U (zh) | 一种充电器系统 | |
| CN204205959U (zh) | 一种dc-dc电源转换器电路 | |
| CN202930974U (zh) | 基于可变三端稳压器的恒流恒压充电器 | |
| CN206254814U (zh) | 基于单片机的电动汽车电池智能充电系统 | |
| CN204271621U (zh) | 一种电池充电端口的反接及短路保护装置 | |
| CN205092770U (zh) | 电源升压管理电路 | |
| CN107579560A (zh) | 一种蓄电池充放电状态检测及监控系统 | |
| CN212111711U (zh) | 电池线性充放电测试设备 | |
| CN208198134U (zh) | 一种具有过压保护的电动汽车蓄电池监控系统 | |
| CN204131199U (zh) | 一种电池充电器的控制电路 | |
| CN203984062U (zh) | 锂电池变频快速充电电路 | |
| CN209267219U (zh) | 电源切换电路及电子设备 | |
| CN203722285U (zh) | 一种锂电池充电电路 | |
| CN203827043U (zh) | 一种大电流恒流充电电路 | |
| CN205901369U (zh) | 一种电池充电安全控制器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20150204 |