CN208112316U - 铅酸蓄电池充电检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铅酸蓄电池充电检测系统，包括充电电路、控制系统、数据采集模块和驱动模块；通过第一电压检测器、电流检测器和第二电压检测器，能够检测铅酸蓄电池的电压值、电流值以及工频整流滤波电路和IGBT单相全桥逆变器之间电压值，单片机能够对上述各电压值和电流值进行分析处理，并得出相应的控制信号，然后移相控制器根据控制信号输出移相PWM波，进而驱动模块能够根据移相PWM波调节输出移相角，从而控制IGBT单相全桥逆变器的开关和导通时间，最后得到最佳的充电电流或电压，有效保证铅酸蓄电池充电的安全性，此外，该系统中的控制系统具有保护电路，保护电路中的锁存器和门芯片能够对充电故障信号进行有效处理，进一步提升充电安全性。

Description

铅酸蓄电池充电检测系统

技术领域

本实用新型涉及蓄电池技术领域，特别是涉及一种铅酸蓄电池充电检测系统。

背景技术

随着社会的不断发展，全球化石能源将在未来几百年内消耗殆尽，能源问题越来越突出，人们将面临能源的需求不断增长与能源越来越少的问题。对于这样的情况，作为二次能源的蓄电池越来越受到人们的关注，目前世界上使用的电池有镍氢蓄电池、铅酸蓄电池和锂镉蓄电池。

其中，铅酸蓄电池作为应用最广泛的二次能源，因价格便宜，开发技术成熟，已经得到广泛应用，目前大容量的蓄电池基本都是铅酸蓄电池占有，铅酸蓄电池占电池总量的90％之多，广泛应用各个领域。

铅酸蓄电池的性能和寿命与正确的充电控制有着密切的联系，但现有技术中，缺少有效合理的铅酸蓄电池充电检测系统，导致铅酸蓄电池在充电使用过程中充电安全性较差，一方面影响了铅酸蓄电池本身的性能、缩短铅酸蓄电池的使用寿命，另一方面，也容易引发危险事故。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种铅酸蓄电池充电检测系统，以提升铅酸蓄电池的充电安全性。

一种铅酸蓄电池充电检测系统，包括充电电路、控制系统、数据采集模块和驱动模块；

所述充电电路包括依次电性连接的工频整流滤波电路、IGBT单相全桥逆变器、高频变压器、快速整流滤波电路和LC滤波电路，所述LC滤波电路与铅酸蓄电池电性连接，所述工频整流滤波电路连接交流电源；

所述控制系统与所述驱动模块电性连接，所述控制系统包括单片机、移相控制器和保护电路，所述单片机的D/A端口与所述移相控制器输入端电性连接，所述保护电路包括锁存器和与所述锁存器电性连接的门芯片，所述门芯片通过三极管与所述移相控制器的软启动脚连接；

所述数据采集模块与所述控制系统电性连接，所述数据采集模块包括用于检测所述铅酸蓄电池电压值和电流值的第一电压检测器和电流检测器、用于检测所述工频整流滤波电路和所述IGBT单相全桥逆变器之间电压值的第二电压检测器；

所述驱动模块与所述IGBT单相全桥逆变器电性连接，所述驱动模块用于驱动所述IGBT单相全桥逆变器工作；

所述数据采集模块用于将采集的数据发送给所述单片机内的A/D转换器进行转换；所述单片机用于对转换后的数据进行分析，得出相应的控制信号，并将所述控制信号发送至所述移相控制器；所述移相控制器用于根据所述控制信号输出移相PWM波，并将所述移相PWM波发送至所述驱动模块；所述驱动模块用于根据所述移相PWM波调节输出移相角，以控制所述IGBT单相全桥逆变器的开关和导通时间。

本实用新型提出的铅酸蓄电池充电检测系统，通过第一电压检测器、电流检测器和第二电压检测器，能够检测铅酸蓄电池的电压值、电流值以及工频整流滤波电路和IGBT单相全桥逆变器之间电压值，单片机能够对上述各电压值和电流值进行分析处理，并得出相应的控制信号，然后移相控制器根据控制信号输出移相PWM波，进而驱动模块能够根据移相PWM波调节输出移相角，从而控制IGBT单相全桥逆变器的开关和导通时间，最后得到最佳的充电电流或电压，有效保证铅酸蓄电池充电的安全性，此外，该系统中的控制系统具有保护电路，保护电路中的锁存器和门芯片能够对充电故障信号进行有效处理，进一步提升充电的安全性。

另外，根据本实用新型提供的铅酸蓄电池充电检测系统，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述三极管为PNP型三极管，所述三极管的基极与所述门芯片连接，所述三极管的发射极与所述移相控制器的软启动脚连接，所述三极管的集电极接地。

进一步地，所述驱动模块采用2SP0115T驱动板。

进一步地，所述第一电压检测器、所述电流检测器和所述第二电压检测器均通过SMbus总线与所述单片机进行数据通讯。

进一步地，所述移相控制器采用UC3875移相控制器。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一实施例的铅酸蓄电池充电检测系统的电路结构示意图；

图2是图1中保护电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本实用新型的若干实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本实用新型的一实施例提出的铅酸蓄电池充电检测系统，包括充电电路10、控制系统20、数据采集模块和驱动模块40。

所述充电电路10包括依次电性连接的工频整流滤波电路101、IGBT单相全桥逆变器102、高频变压器103、快速整流滤波电路104和LC滤波电路105，所述LC滤波电路105与铅酸蓄电池电性连接，所述工频整流滤波电路101连接交流电源120，交流电源120例如是AC380V交流电源。

充电电路10的充电原理为：交流电源120输入的三相工频交流电压(AC380V)经工频整流滤波电路101滤波，为IGBT单相全桥逆变器102提供直流电压，IGBT单相全桥逆变器102输出的高频(20kHz)交流方波电压经高频变压器103耦合，然后以快速整流滤波电路104和LC滤波电路105作为输出级为铅酸蓄电池充电，也即充电电路10输出电压的连续调节是依靠IGBT单相全桥逆变器102来完成的。

所述控制系统20与所述驱动模块40电性连接，所述控制系统20包括单片机201、移相控制器202和保护电路203，所述单片机201的D/A端口与所述移相控制器202输入端电性连接。请参阅图2，所述保护电路203包括锁存器2031和与所述锁存器2031电性连接的门芯片2032，所述门芯2032片通过三极管Q1与所述移相控制器202的软启动脚连接。具体在本实施例中，所述三极管Q1为PNP型三极管，所述三极管Q1的基极与所述门芯片2032连接，所述三极管Q1的发射极与所述移相控制器202的软启动脚连接，所述三极管Q1的集电极接地。所述移相控制器202具体采用UC3875移相控制器。

所述数据采集模块与所述控制系统20电性连接，所述数据采集模块包括用于检测所述铅酸蓄电池电压值和电流值的第一电压检测器301和电流检测器302、用于检测所述工频整流滤波电路101和所述IGBT单相全桥逆变器102之间电压值的第二电压检测器303。本实施例中，所述第一电压检测器301、所述电流检测器302和所述第二电压检测器303均通过SMbus总线与所述单片机201进行数据通讯。

所述驱动模块40与所述IGBT单相全桥逆变器102电性连接，所述驱动模块40用于驱动所述IGBT单相全桥逆变器102工作。本实施例中，所述驱动模块40采用2SP0115T驱动板。

所述数据采集模块用于将采集的数据发送给所述单片机201内的A/D转换器进行转换；所述单片机201用于对转换后的数据进行分析，根据预定的算法得出相应的控制数据，再通过D/A输出相应的控制信号，然后将该控制信号发送至所述移相控制器202；所述移相控制器202用于根据所述控制信号输出移相PWM波，并将所述移相PWM波发送至所述驱动模块40；所述驱动模块40用于根据所述移相PWM波调节输出移相角，以控制所述IGBT单相全桥逆变器102的开关和导通时间。

为了进一步保证系统的安全性和可靠性，控制系统20中设置了保护电路203。具体的，移相控制器202提供了软启动脚输入信号，利用它可方便地实现逆变系统的各种保护功能。请参阅图2，保护电路203的保护原理为：故障信号经锁存器2031和门芯片2032综合整定后通过三极管Q1与移相控制器202的软启动脚相连。当出现故障时检测信号输出低电平，锁存器2031经低电平触发变为低电平，再经与门芯片2032输出为低电平，三极管Q1导通，移相控制器202的软启动脚电压降低，从而使IGBT单相全桥逆变器102移相角降为0°而停止工作。当系统正常工作时，各检测信号均为高电平，锁存器2031输出为高电平，经门芯片2032输出为高电平，三极管Q1截止，移相控制器202的软启动脚为高电平，IGBT单相全桥逆变器102正常工作。

根据本实施例提出的铅酸蓄电池充电检测系统，通过第一电压检测器、电流检测器和第二电压检测器，能够检测铅酸蓄电池的电压值、电流值以及工频整流滤波电路和IGBT单相全桥逆变器之间电压值，单片机能够对上述各电压值和电流值进行分析处理，并得出相应的控制信号，然后移相控制器根据控制信号输出移相PWM波，进而驱动模块能够根据移相PWM波调节输出移相角，从而控制IGBT单相全桥逆变器的开关和导通时间，最后得到最佳的充电电流或电压，有效保证铅酸蓄电池充电的安全性，此外，该系统中的控制系统具有保护电路，保护电路中的锁存器和门芯片能够对充电故障信号进行有效处理，进一步提升充电的安全性。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种铅酸蓄电池充电检测系统，其特征在于，包括充电电路、控制系统、数据采集模块和驱动模块；

所述充电电路包括依次电性连接的工频整流滤波电路、IGBT单相全桥逆变器、高频变压器、快速整流滤波电路和LC滤波电路，所述LC滤波电路与铅酸蓄电池电性连接，所述工频整流滤波电路连接交流电源；

所述控制系统与所述驱动模块电性连接，所述控制系统包括单片机、移相控制器和保护电路，所述单片机的D/A端口与所述移相控制器输入端电性连接，所述保护电路包括锁存器和与所述锁存器电性连接的门芯片，所述门芯片通过三极管与所述移相控制器的软启动脚连接；

所述数据采集模块与所述控制系统电性连接，所述数据采集模块包括用于检测所述铅酸蓄电池电压值和电流值的第一电压检测器和电流检测器、用于检测所述工频整流滤波电路和所述IGBT单相全桥逆变器之间电压值的第二电压检测器；

所述驱动模块与所述IGBT单相全桥逆变器电性连接，所述驱动模块用于驱动所述IGBT单相全桥逆变器工作；

所述数据采集模块用于将采集的数据发送给所述单片机内的A/D转换器进行转换；所述单片机用于对转换后的数据进行分析，得出相应的控制信号，并将所述控制信号发送至所述移相控制器；所述移相控制器用于根据所述控制信号输出移相PWM波，并将所述移相PWM波发送至所述驱动模块；所述驱动模块用于根据所述移相PWM波调节输出移相角，以控制所述IGBT单相全桥逆变器的开关和导通时间。

2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池充电检测系统，其特征在于，所述三极管为PNP型三极管，所述三极管的基极与所述门芯片连接，所述三极管的发射极与所述移相控制器的软启动脚连接，所述三极管的集电极接地。

3.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池充电检测系统，其特征在于，所述驱动模块采用2SP0115T驱动板。

4.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池充电检测系统，其特征在于，所述第一电压检测器、所述电流检测器和所述第二电压检测器均通过SMbus总线与所述单片机进行数据通讯。

5.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池充电检测系统，其特征在于，所述移相控制器采用UC3875移相控制器。