CN209046310U - 一种蓄电池智能充放电控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蓄电池智能充放电控制电路，包括有太阳能电池板、控制电路板和蓄电池；在控制电路板上集成有供电电压检测电路、单片机、电压采集电路、充放电开关控制电路和RS485通讯接口电路以及若干级稳压电路；电压采集电路将采集的蓄电池电压传输至单片机，单片机根据内置的程序计算出蓄电池电压大小，并对蓄电池电压大小进行判断，以控制充放电开关控制电路的开关状态，从而对施加到蓄电池上的充电电压和充电电流进行控制；本实用新型结构简单、设计巧妙，实现了对蓄电池进行精确地充、放电控制，并对蓄电池的工作参数就行远程监控，提高了蓄电池的使用效率。

Description

一种蓄电池智能充放电控制电路

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其是一种用于超高压输电线路智能监测装置的蓄电池智能充放电控制电路。

背景技术

超高压输电线路智能监测装置是安装在超高压输电线路铁塔上的用于监测超高压输电线路结冰厚度、舞动幅度、铁塔倾斜度以及周围气象参数的装置，其工作环境恶劣、可靠性要求很高，其中超高压输电线路智能监测装置的专利号为ZL2016103044736.7。为确保超高压输电线路智能监测装置可靠工作，对其使用的电池的充放电和与电池有关的参数，必须要有可靠的、智能化控制的、能进行远程监测的系统。

然而，目前超高压输电线路智能监测装置所使用的电池没有智能化的充放电控制功能，无远程电池参数监测功能，并且所使用的电池也不是耐低温可反复充放电的蓄电池。

发明内容

本实用新型的目的就是要解决现有技术所存在的上述不足之处，为此提供一种蓄电池智能充放电控制电路。

本实用新型的具体方案是：一种蓄电池智能充放电控制电路，包括有太阳能电池板、控制电路板和至少一组蓄电池；在控制电路板上集成有供电电压检测电路、单片机、至少一路电压采集电路、至少一路充放电开关控制电路和RS485通讯接口电路以及若干级稳压电路；

所述供电电压检测电路用于向单片机提供稳定的工作电压；

所述电压采集电路用于检测蓄电池电压，并将采集到的蓄电池电压传输至单片机；

所述单片机根据内置的程序计算出蓄电池电压大小，并对蓄电池电压大小进行判断，以控制充放电开关控制电路的开关状态，从而对施加到蓄电池上的充电电压和充电电流进行控制；

所述充放电开关控制电路包括有分别用于控制蓄电池充、放电状态的两个MOS管，每个MOS管均由一个三极管驱动，并且每个三极管的开关状态均由单片机进行实时控制；

所述RS485通讯接口电路实时控制连接单片机；

所述太阳能电池板的输出端连接稳压电路，并由稳压电路对充放电开关控制电路提供工作电压。

本实用新型中所述太阳能电池板、控制电路板与每组蓄电池相互之间均以导线束相连接，并且每组蓄电池对应配置一路电压采集电路和一路充放电开关控制电路；所述控制电路板与每组蓄电池均置于一箱体内。

本实用新型中所述电压采集电路包括由两个串联电阻构成的电阻器网格；两个串联电阻的一端连接蓄电池，另一端接地；两个串联电阻的中部连接端通过导线连接单片器的AB口。

本实用新型中所述控制电路板上还设有温度检测模块，温度检测模块通讯连接单片机。

本实用新型中所述控制电路板上还设有数据总线接口。

本实用新型中所述充放电开关控制电路包括有第一MOS管和第二MOS管；第一MOS管的源极和第二MOS管漏极均连接蓄电池；第一MOS管和第二MOS管的栅极对应连接三极管A和三极管B的集电极，三极管A、B的发射极均接地，三极管A、B的基极分别连接单片机的数字量输出端口；所述稳压电路包括相互连接的一级稳压电路和二级稳压电路，太阳能电池板连接一级稳压电路的输入端；三极管A、B的集电极均连接二级稳压电路的输出端；所述太阳能电池板通电连接第一MOS管的漏极，并在该通电回路上装有充电限流二极管；所述第二MOS管的源极通电连接一、二级稳压电路中部连接端，并在该通电回路上装有放电限流二极管。

本实用新型中所述太阳能电池板的最大输出电压为20V，最大输出电流为2A；所述蓄电池选用工作温度范围为-55℃～75℃、工作电压12V、容量为75Ah的纯铅薄极板密封式免维护铅酸蓄电池；所述单片机选用的型号为PIC16F88；所述供电电压检测电路采用的芯片型号为HT7044，并用以向单片机提供4.4V以上的供电电压；所述RS485通讯接口电路采用的芯片型号为SN75176；所述稳压电路采用的芯片型号为GS3663。

与现有技术相比，本实用新型额有益效果如下：

(1)本实用新型采用耐低温可以反复充放电的铅酸蓄电池作为超高压输电线路智能监测装置的供电装置，使得超高压输电线路智能监测装置的整机工作极限温度能从使用镍镉电池的-20℃达到-40℃；

(2)本实用新型通过控制电路板上集成的电路，使得蓄电池在工作时按照预先设定的、符合蓄电池充放电曲线要求的电压、电流、时间等物理量进行充电和放电，这与普通蓄电池的充放电方式相比，能大大提高电源效率、延长电池的使用寿命；

(3)本实用新型智能化程度高，实现了在极端恶劣环境，或者在与超高压输电线路智能监测装置通讯中断的情况下，能完成自我判断，根据电压、电流、通讯情况来决定对蓄电池的充、放电控制，能大大减少恶劣环境或者通讯不顺畅等情况下的误操作，从而很好地保护了蓄电池，延长了蓄电池的使用寿命；

(4)本实用新型将控制电路板和蓄电池放置在同一个箱体内，实现了实时检测蓄电池的真实温度、电压、电流、充电/放电状态、充放电次数等参数，从而实现了对蓄电池实施实时性的充放电控制，这与分离式测量相比，参数值更真实、准确度更高、控制更精确；

(5)本实用新型中在控制电路板上还设有用于与超高压输电线路智能监测装置通讯连接的数据总线接口，从而可以利用超高压输电线路智能监测装置上的GPRS/CDMA等通信方式，实现远程监测蓄电池的参数，减少更换蓄电池的盲目性，提高蓄电池的使用效率，节约了超高压输电线路智能监测装置的运行成本。

附图说明

图1是本实用新型的控制结构框图；

图2是本实用新型中单片机与供电电压检测电路、电压采集电路及充放电开关控制电路的电气连接原理图；

图3是本实用新型中太阳能电池板与一级稳压电路的电气连接原理图；

图4是本实用新型中RS485通讯接口电路的电气原理图；

图5是本实用新型中二级稳压电路的电气原理图；

图6是本实用新型中数据总线接口的端口配置图。

图中：1—太阳能电池板，2—蓄电池，3—供电电压检测电路，4—单片机，5—电压采集电路，6—充放电开关控制电路，7—RS485通讯接口电路，8—稳压电路，9—温度检测模块，10—数据总线接口。

具体实施方式

参见图1-6，一种蓄电池智能充放电控制电路，包括有太阳能电池板1、控制电路板和两组蓄电池2；在控制电路板上集成有供电电压检测电路3、单片机4、两路电压采集电路5、两路充放电开关控制电路6和RS485通讯接口电路7以及稳压电路8，其中稳压电路8包括相互连接的一级稳压电路和二级稳压电路，并且每级稳压电路所采用的芯片型号为GS3663；

所述供电电压检测电路3采用的芯片型号为HT7044，并用以向单片机4提供4.4V以上的稳定的供电电压；

所述电压采集电路5用于检测蓄电池电压，它包括由两个串联电阻构成的电阻器网格；两个串联电阻的一端连接蓄电池2，另一端接地；两个串联电阻的中部连接端通过导线连接单片器4的AB口，并用于将采集到的蓄电池电压传输至单片机4；

所述单片机4选用的型号为PIC16F88，单片机4根据内置的程序计算出蓄电池电压大小，并对蓄电池电压大小进行判断，以控制充放电开关控制电路6的开关状态，从而对施加到蓄电池2上的充电电压和充电电流进行控制；

所述充放电开关控制电路6包括有分别用于控制蓄电池2的充、放电状态的两个MOS管，每个MOS管均由一个三极管驱动，并且每个三极管的开关状态均由单片机4进行实时控制；

所述RS485通讯接口电路7采用的芯片型号为SN75176，RS485通讯接口电路7实时控制连接单片机4；

所述太阳能电池板1的输出端连接稳压电路8，并由稳压电路8对充放电开关控制电路6提供工作电压。

进一步的，本实施例中所述太阳能电池板1、控制电路板与每组蓄电池2相互之间均以导线束相连接，并且每组蓄电池2对应配置一路电压采集电路5和一路充放电开关控制电路6；所述控制电路板与每组蓄电池均置于一箱体内。

进一步的，本实施例中所述控制电路板上还设有温度检测模块9，温度检测模块9采用的型号为MAX6613，温度检测模块9通讯连接单片机4。

进一步的，本实施例中所述控制电路板上还设有数据总线接口10，数据总线接口10用于实现与超高压输电线路智能监测装置进行通讯连接，通过超高压输电线路智能监测装置上的GPRS/CDMA等通信方式，工作人员可以实现远程监测蓄电池的真实温度、电压、电流、充电/放电状态、充放电次数等参数。

具体的，参见图2，本实施例中所述充放电开关控制电路6设有两路，在其中一路充放电开关控制电路中设有两个标号分别为MOS1和MOS2的MOS管；MOS1的源极和MOS2的漏极均连接蓄电池2的电压检测端VD1；MOS1和MOS2的栅极对应连接三极管VT1和三极管VT2的集电极，三极管VT1、VT2的发射极均接地，三极管VT1、VT2的基极分别连接单片机4上3号与18号数字量输出端口；三极管VT1、VT2的集电极均连接二级稳压电路的输出端LT_VOUT,其中二级稳压电路的输出端LT_VOUT还用于连接负载；所述太阳能电池板1通电连接MOS1的漏极，并在该通电回路上装有充电限流二极管D2；MOS2的源极通电连接一、二级稳压电路中部连接端VDX，并在该通电回路上装有放电限流二极管D4。

当太阳能电池板1向蓄电池2充电时，由单片机4上的18号引脚向三极管VT1的基极给定一电平信号，三极管VT1导通，从而控制MOS1导通，进而由太阳能电池板1向蓄电池2充电；

同理，当蓄电池2进行放电时，由单片机4上的3号引脚向三极管VT2的基极给定一电平信号，三极管VT2导通，从而控制MOS2导通，进而蓄电池2经MOS2和二级稳压电路向负载供电。

本实施例中所述太阳能电池板1的最大输出电压为20V，最大输出电流为2A；所述蓄电池2选用工作温度范围为-55℃～75℃、工作电压12V、容量为75Ah的纯铅薄极板密封式免维护铅酸蓄电池。

本实用新型的具体工作原理如下：

当电压采集电路5检测到蓄电池电压低于低阈值电压，比如10.8V，且累积时间达到设定时间，比如半小时，则会关断蓄电池(组)对负载（超高压输电线路智能监测装置）的供电，完全由太阳能电池板1的输出电压经过稳压电路8处理后，对超高压输电线路智能监测装置进行供电；

当电压采集电路5检测到蓄电池电压低于阈值电压，比如10.8V，且累积时间达到设定时间，比如1小时，则会关断蓄电池(组)对超高压输电线路智能监测装置的供电，以及会关断蓄电池(组)对控制电路板的整个供电，使控制电路板完全处于休眠状态；

当电压采集电路5检测蓄电池(组)的电压，高于阈值电压，且太阳能电池板1的充电电压充分时，经过稳压电路8后电压达到高阈值电压，比如14.5V，则会自动开启蓄电池(组)对控制电路板的供电，启动蓄电池智能充放电控制系统正常工作，从而达到很好的保护蓄电池的功能，使本实用新型有效地达到了前述目的之一。

通过温度检测模块9检测实时温度，电阻R3、R4和R5、R6组成的网络检测蓄电池电压，通过单片机4判断蓄电池的充放电状态，以及蓄电池组的电池容量，由RS485通讯接口电路7和配套的数据总线接口10与超高压输电线路智能监测装置进行通信，超高压输电线路智能监测装置再通过GPRS模块与远程服务器进行无线通信，使远方的控制者随时可以对蓄电池的充放电状态以及诸如温度、电压、电流、电池容量、充电次数、放电次数等参数进行监测，这样，就使本实用新型完全达到了前述的目的。

Claims (7)

1.一种蓄电池智能充放电控制电路，包括有太阳能电池板、控制电路板和至少一组蓄电池；其特征是:在控制电路板上集成有供电电压检测电路、单片机、至少一路电压采集电路、至少一路充放电开关控制电路和RS485通讯接口电路以及若干级稳压电路；

所述供电电压检测电路用于向单片机提供稳定的工作电压；

所述电压采集电路用于检测蓄电池电压，并将采集到的蓄电池电压传输至单片机；

所述单片机根据内置的程序计算出蓄电池电压大小，并对蓄电池电压大小进行判断，以控制充放电开关控制电路的开关状态，从而对施加到蓄电池上的充电电压和充电电流进行控制；

所述充放电开关控制电路包括有分别用于控制蓄电池充、放电状态的两个MOS管，每个MOS管均由一个三极管驱动，并且每个三极管的开关状态均由单片机进行实时控制；

所述RS485通讯接口电路实时控制连接单片机；

所述太阳能电池板的输出端连接稳压电路，并由稳压电路对充放电开关控制电路提供工作电压。

2.根据权利要求1所述的一种蓄电池智能充放电控制电路，其特征是：所述太阳能电池板、控制电路板与每组蓄电池相互之间均以导线束相连接，并且每组蓄电池对应配置一路电压采集电路和一路充放电开关控制电路；所述控制电路板与每组蓄电池均置于一箱体内。

3.根据权利要求1所述的一种蓄电池智能充放电控制电路，其特征是：所述电压采集电路包括由两个串联电阻构成的电阻器网格；两个串联电阻的一端连接蓄电池，另一端接地；两个串联电阻的中部连接端通过导线连接单片器的AB口。

4.根据权利要求1所述的一种蓄电池智能充放电控制电路，其特征是：所述控制电路板上还设有温度检测模块，温度检测模块通讯连接单片机。

5.根据权利要求1所述的一种蓄电池智能充放电控制电路，其特征是：所述控制电路板上还设有数据总线接口。

6.根据权利要求1所述的一种蓄电池智能充放电控制电路，其特征是：所述充放电开关控制电路包括有第一MOS管和第二MOS管；第一MOS管的源极和第二MOS管漏极均连接蓄电池；第一MOS管和第二MOS管的栅极对应连接三极管A和三极管B的集电极，三极管A、B的发射极均接地，三极管A、B的基极分别连接单片机的数字量输出端口；所述稳压电路包括相互连接的一极稳压电路和二极稳压电路，太阳能电池板连接一极稳压电路的输入端；三极管A、B的集电极均连接二极稳压电路的输出端；所述太阳能电池板通电连接第一MOS管的漏极，并在该通电回路上装有充电限流二极管；所述第二MOS管的源极通电连接一、二极稳压电路中部连接端，并在该通电回路上装有放电限流二极管。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的一种蓄电池智能充放电控制电路，其特征是：所述太阳能电池板的最大输出电压为20V，最大输出电流为2A；所述蓄电池选用工作温度范围为-55℃～75℃、工作电压12V、容量为75Ah的纯铅薄极板密封式免维护铅酸蓄电池；所述单片机选用的型号为PIC16F88；所述供电电压检测电路采用的芯片型号为HT7044，并用以向单片机提供4.4V以上的供电电压；所述RS485通讯接口电路采用的芯片型号为SN75176；所述稳压电路采用的芯片型号为GS3663。