CN2790011Y - 一种新型智能自适应充放电机 - Google Patents

Abstract

一种新型智能自适应充放电机，包括一机箱、一安装在所述机箱内的电气主回路，所述电气主回路包括一微处理器控制电路、一测量电路、一放电控制电路、一软启动电路、一变流电路和一显示电路。本实用新型运用微处理器控制电路实时检测被充蓄电池电流和电压，以蓄电池的电流接受能力和电能转换效率为依据，通过调节充电电流和放电电流，修复硫化极板，提高蓄电池接受能力，控制发热量，始终将充电的能量转换效率和充电速度控制在最理想的范围之内；其次，所述软启动电路接受微处理器的指令，采用预充电技术，将变压器接入电网时的冲击电流降到1/15以下，减少对其它设备的干扰，延长开关器件的寿命。

Description

一种新型智能自适应充放电机

技术领域

本实用新型涉及一种充放电机，尤其涉及一种用于蓄电池生产和使用过程中充电和放电的智能自适应充放电机。

背景技术

自有蓄电池以来，人们就一直在研究如何提高充电速度，缩短充电时间。于是国内外出现了许多快速充电方法和快速充电机，有的充电时间可以缩短到30分钟，甚至几分钟。但这些结果的取得都是以牺牲蓄电池的寿命和花费昂贵的代价换来的。如何在提高充电速度的同时，不影响蓄电池的容量和寿命正是这种新型智能自适应充放电机所追求的结果。众所周知，随着充电速度的提高，充电电流会越来越大，当充电所提供的电流过大，(即有效活性物质表面电流密度过大)超过蓄电池内部电化学反应所需的电能时，多余的电能就会用于电解水，将会产生严重析气，气泡将电解质和活性物质隔开，使得电解质与活性物质的接触面积减少，增大了离子的扩散阻力，使相当数量的活性物质因气体的包围而不能参加化学反应，电流密度进一步加大，产生恶性循环。内阻的增大，产生多余的电阻热效应，电解液温度急剧上升，不但浪费电能，而且使极板板栅的氧化速度加快，同时极板上的活性物质由于气泡的冲刷出现松动、脱落，致使蓄电池的容量和寿命下降。现有智能充电技术只是防止过充电和限制蓄电池的温度过高，而不能在保证不影响蓄电池容量和寿命的基础上，大大缩短充电时间。其原因之一：现有充电技术只是靠测量气体析气量的多少来控制充电电流，这种方式决定其整个充电过程必须析气，然而充电初期产生的大量气体对蓄电池的伤害是有相当大伤害的；其原因之二：当外接温度传感器监测到被充蓄电池温度过高换电路、一电源电路、一校验测量数据存储电路和一充放电信号分离电路，所述同步信号取样电路产生同步系统信号给所述微处理器，所述测量电路的检测信号传输到所述微处理器，所述微处理器运算得到的参数和用户设定的参数输入到所述校验测量数据存储电路中，所述微处理器产生的控制信号由所述充放电信号分离电路将充电信号与放电信号分离，充电信号控制所述充电触发电路的导通，放电信号控制所述放电控制电路，所述输出控制电路根据所述处理器发出的控制信号，控制所述软启动电路和所述变流电路；所述A/D转换电路进行模数转换，所述电源电路向上述电路提供电源；所述微处理器用于完成同步信号采样、测量电路线性校准、对电流频率信号的采样和积分，计算电压、电流和电量值，运用微处理器中的定时器完成触发信号的移相控制。

所述微处理器采用89C58芯片；所述A/D转换电路采用TLV1549芯片；所述校验测量数据存储电路采用X5045芯片；所述充放电信号分离电路采用74LS00。

所述测量电路包括两片放大电路LM358和两片555集成电路，用于完成充放电电流信号和电压信号的转换。

所述放电控制电路包括多路光电耦合电路和驱动电路，其接受所述微处理器控制电路的触发控制信号，对放电控制信号隔离放大驱动，控制所述变流电路中逆变电路可控硅SCR2、SCR4、SCR5、SCR6的开通或关断。

所述变流电路包括一主变压器BYQ1、一整流电路和一逆变电路，所述整流电路由两二极管D1、D2和两可控硅SCR1、SCR2组成，所述逆变电路由四个可控硅SCR2、SCR4、SCR5、SCR6组成，所述整流电路接受所述微处理器控制电路充电触发信号后，将电网提供的高压交流电源进行隔离、降压、整流、滤波并提供合适的直流电流对蓄电池充电；所述逆变电路接受所述放电控制电路发来的信号后，自动关断所述整流电路，按顺序打开或关闭可控硅SCR2、SCR4、SCR5、SCR6，将蓄电池时，现有充电机只能靠停止充电或降低充电电流来避免不良后果发生，不得不延长充电时间，使得充电效率大大降低。而温度是一个惯性比较大的物理量，即使降低了充电电流要使温度降低也需要很长时间，或者充电时使用水槽降温。其关键问题在于：不能在充电过程中根据电池容量的大小，控制发热量。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种具有使用便捷、充电快速、节能有效、环境洁净、有效延长蓄电池使用寿命的充放电机。

按照本实用新型提供的新型智能自适应充放电机，包括一机箱、安装在所述机箱内的电气主回路，所述主回路包括一微处理器控制电路、一与外界检测传感器相电连接的测量电路、一与所述微处理器控制电路相电连接的放电控制电路、一软启动电路、一变流电路和一显示电路，所述测量电路将检测到的模拟电压信号转换成频率信号，并将充放电电流信号进行放大并转换成频率信号送所述微处理器控制电路；所述微处理器控制电路根据所述测量电路传输的参数确定蓄电池的技术状况；所述放电控制电路接受所述微处理器控制电路的控制信号，控制所述变流电路实施对蓄电池的放电；所述软启动电路接受所述微处理器控制电路的指令，采用预充电方式降低变压器接入电网时的冲击电流；所述变流电路接受所述微处理器控制电路、所述放电控制电路和所述软启动电路的信号，完成电流变换，对蓄电池充电或放电；所述显示电路接受所述微处理器控制电路的信号，显示充电电流、电压、充放电安时、充电时间、设定的参数以及各种状态代码。

按照本实用新型提供的新型智能自适应充放电机还具有如下附属技术特征：

所述微处理器控制电路包括一微处理器、与所述微处理器相电连接的一同步信号取样电路、一充电触发电路、一输出控制电路、一A/D转的直流电压按照交流电的相序，通过变压器逆变回电网。

所述显示电路采用7289A芯片，用于充放电电压、充放电电流、充放电安时、充放电时间参数的显示，同时用于参数校准、参数设置、充电模式显示以及故障代码显示。

按照本实用新型提供的新型智能自适应充放电机与现有技术相比具有如下优点：首先，本实用新型运用微处理器实时检测被充蓄电池的充放电电流和电压，以蓄电池的电流接受能力和电能转换效率为依据，通过调节充电电流和放电电流，修复硫化极板，提高蓄电池接受能力，控制发热量，始终将充电的能量转换效率和充电速度控制在最理想的范围之内；其次，所述软启动电路接受微处理器的指令，采用预充电技术，将变压器接入电网时的冲击电流降到1/15以下，减少对其它设备的干扰，延长开关器件的寿命。

附图说明

图1是本实用新型的系统框图。

图2是图1中微处理器控制电路的电路原理图。

图3是图1中测量电路的电路原理图。

图4是图1中变流电路的电路原理图。

图5是图1中显示电路的电路原理图。

图6是图1中软启动电路的电路原理图。

图7是图1中放电控制电路的电路原理图。

具体实施方式

参见图1，按照本实用新型提供的一种优选实施例，包括一机箱、一安装在所述机箱内的电气主回路，所述电气主回路包括一微处理器控制电路1、一与外界检测传感器相电连接的测量电路2、一与所述微处理器控制电路1相电连接的放电控制电路3、一软启动电路4、一变流电路5和一显示电路6，所述测量电路2将检测到的模拟电压信号转换成频率信号，并将充放电电流信号进行放大并转换成频率信号送所述微处理器控制电路1；所述微处理器控制电路1根据所述测量电路2传输的参数确定蓄电池的技术状况；所述放电控制电路3接受所述微处理器控制电路1的控制信号，控制所述变流电路5实施对蓄电池的放电；所述软启动电路4接受所述微处理器控制电路1的指令，采用预充电方式降低变压器接入电网时的冲击电流；所述变流电路5接受所述微处理器控制电路1、所述放电控制电路3和所述软启动电路4的信号，完成电流变换，对蓄电池充电或放电；所述显示电路6接受所述微处理器控制电路1的信号，显示充电电流、电压、充放电安时、充电时间、设定的参数以及各种状态代码。

参见图2，本实用新型给出的上述实施例中，所述微处理器控制电路1包括一微处理器11、与所述微处理器11相电连接的一同步信号取样电路12、一充电触发电路13、一输出控制电路14、一A/D转换电路15、一电源电路16、一校验测量数据存储电路17和一充放电信号分离电路18，所述同步信号取样电路12产生同步系统信号给所述微处理器11，所述测量电路2的检测信号传输到所述微处理器11，所述微处理器11运算得到的参数和用户设定的参数输入到所述校验测量数据存储电路17中，所述微处理器11产生的控制信号由所述充放电信号分离电路18将充电信号与放电信号分离，充电信号控制所述充电触发电路13的导通，放电信号控制所述放电控制电路3，所述输出控制电路14根据所述处理器11发出的控制信号，控制所述软启动电路4和所述变流电路5；所述A/D转换电路15进行模数转换，所述电源电路16向上述电路提供电源；所述微处理器11用于完成同步信号采样、测量电路线性校准、对电流频率信号的采样和积分，计算电压、电流和电量值，运用微处理器中的定时器完成触发信号的移相控制。所述微处理器11采用89C58芯片，芯片在图纸中的编号为U8；所述A/D转换电路采用TLV1549芯片，芯片在图纸中的编号为U10；所述校验测量数据存储电路17采用X5045芯片，芯片在图纸中的编号为U9；所述充放电信号分离电路18采用74LS00芯片，芯片在图纸中的编号为U11。图2中的插脚CZ2接外部电源，为本电路提供两组交流电源，插脚CZ2的1、2脚提供的交流电源经整流电路BRG1整流后变为直流电源，再经稳压芯片U7、电感L1和二极管D3组成的DC/DC变换电路变成5V直流稳压电源，为整个控制电路提供电源，所述稳压芯片U7的型号为LM2575。插脚CZ2的1、2脚提供的交流电源再经由三极管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5组成的同步信号取样电路12，产生系统同步信号给芯片U8-12，作为触发角延时的起点。来自所述测量电路2的+IF和-IF信号分别进芯片U8的1脚和14脚，微处理器11经过计算得到的参数校验和用户设定的参数输入芯片U9，得到的触发信号经芯片U8-21输出，经芯片U11进行鉴相后，分离出充电控制信号和放电控制信号，充电控制信号经光电耦合管O2、三极管Q6、Q7和继电器JDQ1的组成的充电触发电路13进行放大，经插脚CZ1输出，触发所述整流电路61进行充电。放电信号经插脚CZ-F1输出给所述放电控制电路3。芯片U10为串行A/D转换芯片，用于电压转换。电阻R17、稳压二极管WY1、电阻R37、三极管Q8、Q9组成掉电保护电路，当R17输入电压为0或为负时，芯片U8-13为低，使微处理器11产生中断，发出各种保护动作。三极管Q10、Q11和继电器JDQ2、JDQ3组成输出控制电路14，当三极管Q10为低时，继电器JDQ2吸合，当三极管Q11为低时，继电器JDQ3吸合，通过插脚CZ6可以控制所述软启动电路4和所述变流电路5。芯片U8的24、25、26脚为显示控制信号，连接到所述显示电路6，输出所要显示的信息。

参见图3，本实用新型的检测电路包括两片放大电路LM358和两片NE555集成电路，图中的U2和U3表示放大电路LM358，U4、U5表示NE555集成电路。插脚J-CL1的信号来自所述变流电路5，1脚和2脚来自变流电路5中的电流传感器FLQ的两端，1脚和蓄电池负端相连，3脚来自蓄电池正端，2脚为电流信号，3脚为电压信号，2脚信号通过芯片U2A进行负向放大，再通过芯片U2B、U4以及电阻电容，组成的电压频率变换器进行变换，得到和输入负向电流信号大小成正比的频率信号，由+IF端输出给微处理器控制电路1，供测量充电电流用。2脚信号通过芯片U3A进行正向放大，经过电阻RF1(在RV1不焊接时)再通过芯片U3B、芯片U5以及电阻电容，组成的电压频率变换器进行变换，得到和输入负向电流信号大小成正比的频率信号，由-IF/VF端输出给微处理器控制电路1，供测量放电电流用。3脚电压信号通过电阻R33、R32、RV1(在RF1不焊接时)送到由芯片U3B、芯片U5以及电阻电容组成的电压频率变换器进行变换，得到和输入电压信号大小成正比的频率信号由-IF/VF端输出给微处理器控制电路1，供测量电压信号用。

参见图4，在本实用新型上述实施例中，所述变流电路5包括一主变压器BYQ1、一整流电路61和一逆变电路62，所述整流电路61由两二极管D1、D2和两可控硅SCR1、SCR2组成，所述逆变电路由四个可控硅SCR2、SCR4、SCR5、SCR6组成。插脚CZ-SOFT1接所述软启动电路4，交流220V电源经过开关KK1和软启动电路4给主变压器BYQ1加电，所述整流电路61通过插脚CF-CF1接受来自所述微处理器11的控制信号，控制可控硅SCR1、SCR3的导通角，控制输出电流，将电网提供的高压交流电源进行隔离、降压、整流、滤波并提供合适的直流电流对蓄电池充电。所述逆变电路62通过插脚CF-FD1、CF-FD2接受来自所述放电控制电路3的控制信号，交替导通4只可控硅，使蓄电池的电能通过变压器返回主电网，实现放电功能，通过调整导通角，可以实现放电电流大小的控制。插脚CZ-DD接受来自微处理器11的控制信号，控制蓄电池是否接入放电回路，同时如出现电网突然停电，自动切断放电回路，起到保护作用。

参见图5，在上述实施例中，所述显示电路采用7289A芯片，其引脚DIO、CLK、CS接受所述微处理器11发来的控制信号，芯片7289A主要完成对数据的处理，并在两片四位八段数码管LED-4-上显示充放电电压、充放电电流、充放电安时、充放电时间参数，同时用于参数校准、参数设置、充电模式显示以及故障代码显示。

参见图6，在本实用新型的上述实施例中，所述软启动电路的基本原理为：插座CZ33外接9-12V交流电源，经过整流电路BRG1整流后，为本电路提供直流12V左右电源，插座CZ34为控制本电路的控制信号输入插脚，插座CZ31接主输入电源交流220V或380V，插座CZ32接所述变流电路5中的CZ-SOFT1插座，当插座CZ34得到微处理器11的控制信号后，三极管Q3、Q1相继导通，继电器JDQ6吸合，电阻R3通过插座CZ32被串入主变压器BYQ1供电回路，在给主变压器BYQ1供电时，起限流作用，当电阻R3有电流流过后，其两端产生压降，经整流电路BRG2整流后，通过光电耦合管U2触发可控硅Q2，从而吸合继电器JDQ9，使主变压器BYQ1直接加电，此时冲击电流已经很小，大大降低对电网的冲击，延长开关器件的寿命。

参见图7，在上述实施例中，所述放电控制电路3包括多路光电耦合电路31和驱动电路32，其接受所述微处理器控制电路1的触发控制信号，对放电控制信号隔离放大驱动，控制所述变流电路5中逆变电路可控硅SCR2、SCR4、SCR5、SCR6的开通或关断。放电控制电路基本原理：插座CZ1接9-12V直流电源，供继电器吸合用，插座CZ-F1接受微处理器11控制电路的触发控制信号，其1脚信号控制所述变流电路5中的可控硅SCR2、SCR5能否工作，插座CZ-F1的2、3、4脚是所述变流电路5中的可控硅SCR2、SCR5、SCR4、SCR6导通角控制信号，经过光电耦合电路31隔离放大后，分别驱动四只可控硅，插座CZ2和CF-FD1相连，触发可控硅SCR2、SCR5，插座CZ3和CF-FD2相连，触发SCR4、SCR6。插座POWER1为触发信号提供3组隔离触发电源。

Claims (7)

1、一种新型智能自适应充放电机，包括一机箱和一安装在所述机箱内的电气主回路，其特征在于：所述电气主回路包括一微处理器控制电路(1)、一与外界检测传感器相电连接的测量电路(2)、一与所述微处理器控制电路(1)相电连接的放电控制电路(3)、一软启动电路(4)、一变流电路(5)和一显示电路(6)，所述测量电路(2)将检测到的模拟电压信号转换成频率信号，并将充放电电流信号进行放大并转换成频率信号送所述微处理器控制电路(1)；所述微处理器控制电路(1)根据所述测量电路(2)传输的参数确定蓄电池的技术状况；所述放电控制电路(3)接受所述微处理器控制电路(1)的控制信号，控制所述变流电路(5)实施对蓄电池的放电；所述软启动电路(4)接受所述微处理器控制电路(1)的指令，采用预充电方式降低变压器接入电网时的冲击电流；所述变流电路(5)接受所述微处理器控制电路(1)、所述放电控制电路(3)和所述软启动电路(4)的信号，完成电流变换，对蓄电池充电或放电；所述显示电路(6)接受所述微处理器控制电路(1)的信号，显示充电电流、电压、充放电安时、充电时间、设定的参数以及各种状态代码。

2.如权利要求1所述的新型智能自适应充放电机，其特征在于：所述微处理器控制电路(1)包括一微处理器(11)、与所述微处理器(11)相电连接的一同步信号取样电路(12)、一充电触发电路(13)、一输出控制电路(14)、一A/D转换电路(15)、一电源电路(16)、一校验测量数据存储电路(17)和一充放电信号分离电路(18)，所述同步信号取样电路(12)产生同步系统信号给所述微处理器(11)，所述测量电路(2)的检测信号传输到所述微处理器(11)，所述微处理器(11)运算得到的参数和用户设定的参数输入到所述校验测量数据存储电路(17)中，所述微处理器(11)产生的控制信号由所述充放电信号分离电路(18)将充电信号与放电信号分离，充电信号控制所述充电触发电路(13)的导通，放电信号控制所述放电控制电路(3)，所述输出控制电路(14)根据所述处理器(11)发出的控制信号，控制所述软启动电路(4)和所述变流电路(5)；所述A/D转换电路(15)进行模数转换，所述电源电路(16)向上述电路提供电源；所述微处理器(11)用于完成同步信号采样、测量电路线性校准、对电流频率信号的采样和积分，计算电压、电流和电量值，运用微处理器中的定时器完成触发信号的移相控制。

3、如权利2所述的新型智能自适应充放电机，其特征在于：所述微处理器(11)采用89C58芯片；所述A/D转换电路采用TLV1549芯片；所述校验测量数据存储电路(17)采用X5045芯片；所述充放电信号分离电路(18)采用74LS00。

4、如权利1所述的新型智能自适应充放电机，其特征在于：所述测量电路(2)包括两片放大电路LM358和两片555集成电路，用于完成充放电电流信号和电压信号的转换。

5、如权利1所述的新型智能自适应充放电机，其特征在于：所述放电控制电路(3)包括多路光电耦合电路(31)和驱动电路(32)，其接受所述微处理器控制电路(1)的触发控制信号，对放电控制信号隔离放大驱动，控制所述变流电路(5)中逆变电路可控硅SCR2、SCR4、SCR5、SCR6的开通或关断。

6、如权利1所述的新型智能自适应充放电机，其特征在于：所述变流电路(6)包括一主变压器BYQ1、一整流电路(61)和一逆变电路(62)，所述整流电路(61)由两二极管D1、D2和两可控硅SCR1、SCR2组成，所述逆变电路由四个可控硅SCR2、SCR4、SCR5、SCR6组成，所述整流电路(61)接受所述微处理器控制电路(1)充电触发信号后，将电网提供的高压交流电源进行隔离、降压、整流、滤波并提供合适的直流电流对蓄电池充电；所述逆变电路(62)接受所述放电控制电路(3)发来的信号后，自动关断所述整流电路(61)，按顺序打开或关闭可控硅SCR2、SCR4、SCR5、SCR6，将蓄电池的直流电压按照交流电的相序，通过变压器逆变回电网。

7、如权利1所述的新型智能自适应充放电机，其特征在于：所述显示电路采用7289A芯片，用于充放电电压、充放电电流、充放电安时、充放电时间参数的显示，同时用于参数校准、参数设置、充电模式显示以及故障代码显示。

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