CN209805439U - 一种铅酸蓄电池充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铅酸蓄电池充电系统，包括温度采集器、电压调节电路和主控器，主控器分别与温度采集器和电压调节电路电连接；分流基准源的输入端分别与电流采集电路和电压采集电路电连接，分流基准源的输出端与光电耦合器电连接，光电耦合器与PWM芯片相耦合，PWM芯片与待充电蓄电池电连接。主控器通过温度采集器、电流采集电路和电压采集电路采集关于蓄电池温度、电流和电压的信息，经电路对比后输入至PWM芯片，继而通过PWM芯片对充电电压进行调节，基于温度变化对充电电压进行适当修正，保持充电电压与铅酸蓄电池的自身温度处于相匹配状态，延长铅酸蓄电池的使用寿命。

Description

一种铅酸蓄电池充电系统

技术领域

本实用新型涉及蓄电池技术领域，尤其涉及一种铅酸蓄电池充电系统。

背景技术

配电自动化终端设备是实现配电网监控和故障隔离的关键设备。配电自动化终端断电后需要继续运行，因此配电自动化终端需要配置大容量蓄电池用于供电。

铅酸蓄电池具有较为严格的温度特性，在实际使用中，配电自动化终端安装于户外，使用环境相对比较恶劣，受不同地区、不同气候或昼夜温差的影响比较大，现有铅酸蓄电池大多采用恒定的充电电压进行充电，但是恒定充电电压无法适用于各个温度下的铅酸蓄电池。甚至当铅酸蓄电池的温度改变时，恒定不变的充电电压会对铅酸蓄电池造成破坏。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种使用寿命长的铅酸蓄电池充电系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种铅酸蓄电池充电系统，包括主控电路，所述主控电路包括温度采集器、电压调节电路和主控器，所述主控器分别与所述温度采集器和电压调节电路电连接；

所述电压调节电路包括电流采集电路、电压采集电路、分流基准源、光电耦合器和PWM芯片，所述分流基准源的输入端分别与电流采集电路和电压采集电路电连接，分流基准源的输出端与光电耦合器电连接，所述光电耦合器与所述PWM芯片相耦合，所述PWM芯片与待充电蓄电池电连接。

进一步的，所述电流采集电路包括第一运算放大器和第二运算放大器，待充电的蓄电池依次通过第一运算放大器以及第二运算放大器与分流基准源电连接。

进一步的，所述主控电路还包括第一三极管，所述第一三极管设于第二运算放大器与分流基准源之间。

进一步的，所述电压采集电路包括串联的第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻远离第二电阻的一端与待充电蓄电池相连，所述第三电阻与分流基准源并联。

进一步的，还包括温度调节器，所述主控器的输出端与温度调节器电连接。

进一步的，所述温度调节器包括加热器和风机。

本实用新型的有益效果在于：主控器通过温度采集器、电流采集电路和电压采集电路采集关于蓄电池温度、电流和电压的信息，经电路对比后输入至PWM芯片，继而通过PWM芯片对充电电压进行调节，基于温度变化对充电电压进行适当修正，保持充电电压与铅酸蓄电池的自身温度处于相匹配状态，延长铅酸蓄电池的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的铅酸蓄电池充电系统原理图；

图2为本实用新型实施例一的铅酸蓄电池充电系统电路图。

标号说明：

U1、主控器；

U2、PWM芯片；

U3、光电耦合器；

U4、第一运算放大器；

U5、第二运算放大器；

U6、分流基准源；

Q1、第一三极管；

Q2、第二三极管；

Q3、第三三极管；

R1、第一电阻；

R2、第二电阻；

R3、第三电阻

R4、第四电阻；

R5、第五电阻；

R6、第六电阻；

R7、第七电阻；

1、温度调节器；

2、主控电路；

3、电源；

4、蓄电池充放电电路；

5、蓄电池；

6、配电自动化终端。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本实用新型最关键的构思在于：主控器通过温度采集器、电流采集电路和电压采集电路采集信息，经电路对比后输入至PWM芯片，PWM芯片运算后在其输出端输出补偿电压参数。

请参照图1至图2，一种铅酸蓄电池充电系统，包括主控电路2，所述主控电路2包括温度采集器、电压调节电路和主控器U1，所述主控器U1分别与所述温度采集器和电压调节电路电连接；

所述电压调节电路包括电流采集电路、电压采集电路、分流基准源U6、光电耦合器U3和PWM芯片U2，所述分流基准源U6的输入端分别与电流采集电路和电压采集电路电连接，分流基准源U6的输出端与光电耦合器U3电连接，所述光电耦合器U3与所述PWM芯片U2相耦合，所述PWM芯片U2与待充电蓄电池5电连接。

本实用新型的工作原理简述如下：主控器通过温度采集器、电流采集电路和电压采集电路采集关于蓄电池温度、电流和电压的信息，经电路对比后输入至PWM芯片，PWM芯片运算后在其输出端输出补偿电压参数，对充电电压进行适当修正和调节。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：主控器通过温度采集器、电流采集电路和电压采集电路采集关于蓄电池温度、电流和电压的信息，经电路对比后输入至PWM芯片，继而通过PWM芯片对充电电压进行调节，基于温度变化对充电电压进行适当修正，保持充电电压与铅酸蓄电池的自身温度处于相匹配状态，延长铅酸蓄电池的使用寿命。

进一步的，所述电流采集电路包括第一运算放大器U4和第二运算放大器U5，待充电的蓄电池5依次通过第一运算放大器U4以及第二运算放大器U5与分流基准源U6电连接。

由上述描述可知，第一运算放大器与第二运算放大器对采集信号完成放大和比较的运算。

进一步的，还包括第一三极管Q1，所述第一三极管Q1设于第二运算放大器U5与分流基准源U6之间。

由上述描述可知，第二运算放大器通过第一三极管对分流基准源的状态进行切换和控制。

进一步的，所述电压采集电路包括串联的第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，所述第一电阻R1远离第二电阻R2的一端与待充电蓄电池5相连，所述第三电阻R3与分流基准源U6并联。

由上述描述可知，第一电阻、第二电阻和第三电阻组成的分压电路用于电压采集，以便于触发分流基准源。

进一步的，还包括温度调节器1，所述主控器U1的输出端与温度调节器1电连接。

进一步的，所述温度调节器1包括加热器和风机。

由上述描述可知，温度调节器可维持铅酸蓄电池适当的运行温度。

实施例一

请参照图1和图2，本实用新型的实施例一为：一种铅酸蓄电池充电系统，包括主控电路2，所述主控电路2包括温度采集器、电压调节电路和主控器U1，所述主控器U1分别与所述温度采集器和电压调节电路电连接；所述电压调节电路包括电流采集电路、电压采集电路、分流基准源U6、光电耦合器U3和PWM芯片U2，所述分流基准源U6的输入端分别与电流采集电路和电压采集电路电连接，分流基准源U6的输出端与光电耦合器U3电连接，所述光电耦合器U3与所述PWM芯片U2相耦合，所述PWM芯片U2与待充电蓄电池5电连接，在本实施例中，所述主控器U1的型号为STM32F407，所述PWM芯片U2的型号为UC3843，还包括蓄电池充放电电路4和配电自动化终端6，所述配电自动化终端5与所述蓄电池充放电电路相连4，所述PWM芯片U2通过蓄电池充放电电路4与所述蓄电池5电连接。

主控器U1通过温度采集器、电流采集电路和电压采集电路采集关于蓄电池5温度、电流和电压的信息，经电路对比后输入至PWM芯片U2，PWM芯片U2运算后在其输出端输出补偿电压参数，对充电电压进行适当修正和调节。

在本实施例中，温度为20℃条件下设定电压值为54.6V，在-15℃至50℃的变化范围内，每摄氏度的电压变化值为0.072V。

详细的，所述电流采集电路包括第一运算放大器U4和第二运算放大器U5，待充电的蓄电池5依次通过第一运算放大器U4以及第二运算放大器U5与分流基准源U6电连接，具体的，还包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7，其中第一运算放大器U4、第四电阻R4和第五电阻R5组成一信号放大电路，第四电阻R4连接于第一运算放大器U4的反相输入端，第五电阻R5设于第一运算放大器U4的反向输入端与输出端之间，通过设置第四电阻R4和第五电阻R5阻值可确定信号放大电路放大倍数；第二运算放大器U5、第六电阻R6和第七电阻R7组成比较电路，所述第六电阻R6和第七电阻R7均设于第二运算放大器U5的正相输入端，第二运算放大器U5的反相输入端与第一运算放大器U4的输出端相连，通过设置第六电阻R6和第七电阻R7的阻值可以设置参考电阻值，在本实施例中，所述第一运算放大器U4和第二运算放大器U5的型号均为LM358。

还包括第一三极管Q1，所述第一三极管Q1设于第二运算放大器U5与分流基准源U6之间，具体的，所述第一三极管Q1的基极与所述第二运算放大器U5的输出端相连，第一三极管Q1的发射极与所述分流基准源U6相连，在本实施例中，所述分流基准源U6的型号为TL431。

详细的，所述电压采集电路包括串联的第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，即所述第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3组成一分压电路，所述第一电阻R1远离第二电阻R2的一端与待充电蓄电池5相连，即蓄电池5的充电电压B+与第一电阻R1相连，所述第三电阻R3与分流基准源U6并联，第三电阻R3两侧电压差输入至分流基准源U6中完成分流基准源U6的电压采集。

还包括温度调节器1，所述主控器U1的输出端与温度调节器1电连接，在本实施例中，所述温度调节器1包括加热器和风机，当温度低于-15℃时，启动加热器对蓄电池5进行加热，当温度高于50℃，启动风机对蓄电池5进行散热。

在本实施例中，所述分流基准源U6的基准电压为2.5V，当分流基准源U6的REF引脚的电压高于2.5V时，分流基准源U6导通，光电耦合器U3导通，与光电耦合器U3相耦合的PWM芯片U2输出低电平，蓄电池充电电源3的电压下降，电流减小；当分流基准源U6的REF引脚的电压低于2.5V时，分流基准源U6关断，光电耦合器U3关断，与光电耦合器U3相耦合的PWM芯片U2输出高电平，蓄电池充电电源3的电压上升，电流增大。

还包括第二三极管Q2和第三三极管Q3,所述第二三极管Q2和第三三极管Q3与分流基准源U6串联。同时主控器U1通过C-ACC信号控制蓄电池5充放电。当信号C-ACC为低电平，第二三极管Q2、第三三极管Q3导通，光电耦合器U3一直导通，从而控制PWM芯片U2输出低电平，蓄电池充放电电路4不工作。

一种铅酸蓄电池充电系统还包括蓄电池的活化和蓄电池的在线检测。蓄电池的具体活化过程为，主控器U1输出的C-ACC信号为低电平，光电耦合器U3表现为导通，因为光电耦合器U3的压降非常小，导致PWM芯片U2的电压反馈引脚检测到的电压非常大，PWM芯片U2输出的占空比为零，蓄电池充电停止。而蓄电池放电至配电终端，主控器U1可以实时采集蓄电池的放电电压，同时结合采集的环境温度计算蓄电池的活化终止电压。而当蓄电池的电压到达活化终止电压时，主控器U1输出的C-ACC信号为高电平，蓄电池恢复充电；铅酸蓄电池充电系统可以通过对蓄电池的活化延长蓄电池的使用寿命。

详细的，蓄电池的在线检测周期设置在蓄电池活化前，可以避免因为蓄电池不在线导致活化时配电终端供电中断。分流基准源U6的Ve引脚输出的电压减小，蓄电池充电电压稳定提高0.5V并在提高0.5V的基础保持10s，在10s持续时间内检测到任意大于0.05A且持续时间大于2s的脉冲，则可以判断蓄电池在线，若在10s持续时间内未能检测到任意大于0.05A且持续时间大于2s的脉冲，则可以判断蓄电池不在线，铅酸蓄电池充电系统将停止蓄电池活化。

综上所述，本实用新型提供的一种铅酸蓄电池充电系统，主控器通过温度采集器、电流采集电路和电压采集电路采集关于蓄电池温度、电流和电压的信息，经电路对比后输入至PWM芯片，继而通过PWM芯片对充电电压进行调节，基于温度变化对充电电压进行适当修正，保持充电电压与铅酸蓄电池的自身温度处于相匹配状态，延长铅酸蓄电池的使用寿命。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种铅酸蓄电池充电系统，其特征在于：包括主控电路，所述主控电路包括温度采集器、电压调节电路和主控器，所述主控器分别与所述温度采集器和电压调节电路电连接；

所述电压调节电路包括电流采集电路、电压采集电路、分流基准源、光电耦合器和PWM芯片，所述分流基准源的输入端分别与电流采集电路和电压采集电路电连接，分流基准源的输出端与光电耦合器电连接，所述光电耦合器与所述PWM芯片相耦合，所述PWM芯片与待充电蓄电池电连接。

2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池充电系统，其特征在于：所述电流采集电路包括第一运算放大器和第二运算放大器，待充电的蓄电池依次通过第一运算放大器以及第二运算放大器与分流基准源电连接。

3.根据权利要求2所述的铅酸蓄电池充电系统，其特征在于：所述主控电路还包括第一三极管，所述第一三极管设于第二运算放大器与分流基准源之间。

4.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池充电系统，其特征在于：所述电压采集电路包括串联的第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻远离第二电阻的一端与待充电蓄电池相连，所述第三电阻与分流基准源并联。

5.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池充电系统，其特征在于：还包括温度调节器，所述主控器的输出端与温度调节器电连接。

6.根据权利要求5所述的铅酸蓄电池充电系统，其特征在于：所述温度调节器包括加热器和风机。