CN103812196A - 铅酸蓄电池组串并转换和智能充电*** - Google Patents
铅酸蓄电池组串并转换和智能充电*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN103812196A CN103812196A CN201410077461.9A CN201410077461A CN103812196A CN 103812196 A CN103812196 A CN 103812196A CN 201410077461 A CN201410077461 A CN 201410077461A CN 103812196 A CN103812196 A CN 103812196A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- battery
- battery pack
- charging
- serial
- 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.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本发明公布了一种铅酸蓄电池组串并转换和智能充电***,提出了智能分段脉冲充电技术,增加了蓄电池反向瞬时放电功能,减少电池的硫化现象,提高电池的接受率,加快了充电速度,延长电池使用寿命。***由电源主电路、控制电路、简易键盘及显示电路、能量回馈电路、电池组串并转换电路及测温电路组成。电源主电路是以全桥整流电路、IGBT组成的全桥逆变电路及全波整流电路组成,控制电路是以C8051F020单片机为核心,简易键盘及显示电路能够实现峰谷时选择充电,能量回馈电路是以变压器为反馈通道,将放电能量存储到滤波电容。电池组串并转换电路是由三刀双掷开关和二极管组成,串联电池组转接为并联电池进行充电,避免了电池组中单节电池损坏而使所有电池无法充电的问题。本发明适用于工业生产及民用电动自行车的智能充电。
Description
技术领域
本发明适用于工业生产及民用电动自行车的智能充电。
背景技术
铅酸电池具有价格低廉、供电可靠、电压稳定等优点,因此广泛应用于国防、通讯、铁路、交通、工农业生产部门。我国的电动车以及备用电源用动力蓄电池大多为铅酸蓄电池,它与一般蓄电池有所不同,一般工作在深度充放电状态,要求充电时间短,充电效率高以及对蓄电池寿命影响小的特点。而目前大部分该类铅酸蓄电池采用的是恒压或则恒流方式充电。这两种方式在实际中存在很大缺陷:恒压充电是初始电流很大,因而要降压,到了充电后期则因电压过低导致充电不足,长期欠充会使极板严重硫酸盐化;而恒流充电在充电初期小于蓄电池可接受最大电流,延长了充电周期,后期则超过蓄电池可接受电流的能力,电能不能有效转化为化学能,多变为热能消耗掉了。解决的办法之一是根据理想充电曲线综合两种充电方式的优点,采用智能分段脉冲充电技术,使充电过程更加科学化,以达到最短时间内充电效率最高。
放完电的铅酸电池开始充电时,在保证电池不明显析气的条件下(即单格电池的电压不大于2.40V),电池初始充电电流可以很大,然后以指数形式逐渐减小。这是由于充电过程在极板上进行的电化学反应,基本上是由表及里逐步深入进行的。越到充电后期,电化学反应要在电极深处进行,反应物和生成物的扩散过程速度就越慢,因而充电电流必须减小。由此可见,蓄电池在充电过程中用某一充电电流充电时,只能充到某一极限值Us,当蓄电池的电解液硫酸比重不同时,电池的浮充电压取值也在差异。当达到这一极限值后,必须减小充电电流。否则若用原电流继续充电,只能导致加速电解水反应析出氢和氧,提高温升,不能提高蓄电池充电程度和速度,甚至缩短蓄电池的寿命。
发明内容
本发明的目的在于针对电动自行车用铅酸动力电池的充电特性,提出了智能分段脉冲充电技术,增加了蓄电池反向瞬时放电功能,减少电池的硫化现象,提高电池的接受率,加快了充电速度,延长电池使用寿命。***由电源主电路、控制电路、简易键盘及显示电路、能量回馈电路、电池组串并转换电路及测温电路组成。电源主电路是以全桥整流电路、IGBT组成的全桥逆变电路及全波整流电路组成,控制电路是以C8051F020单片机为核心,简易键盘及显示电路能够实现峰谷时选择充电,能量回馈电路是以变压器为反馈通道,将放电能量存储到滤波电容。电池组串并转换电路是以三刀双掷开关和二极管组成,串联电池组转接为并联电池进行充电,避免了电池组中单节电池损坏而使所有电池无法充电的问题。
本发明为实现上述目的,采用如下技术方案:
本发明公布了一种铅酸蓄电池组串并转换和智能充电***,提出了智能分段脉冲充电技术,增加了蓄电池反向瞬时放电功能,减少电池的硫化现象,提高电池的接受率,加快了充电速度,延长电池使用寿命。***由电源主电路、控制电路、能量回馈电路、电池组串并转换电路及测温电路组成。电源主电路是以全桥整流电路、IGBT组成的全桥逆变电路及全波整流电路组成,控制电路是以C8051F020单片机为核心,能量回馈电路是以变压器为反馈通道,将放电能量存储到滤波电容。电池组串并转换电路是以三刀双掷开关和二极管组成,串联电池组转接为并联电池进行充电,避免了电池组中单节电池损坏而使所有电池无法充电的问题。
本发明电池组串并转换电路是以三刀双掷开关和二极管组成,避免了电池组中单节电池损坏而使所有电池无法充电的问题,同时又可以降低充电电压,该电路和电池组安装在一起。
智能充电***的控制是以C8051F020为核心,外设简易键盘及显示电路、DS18B20温度传感器、控制电路、IGBT驱动保护电路等。简易键盘及显示电路利用单片机的I/O口外扩的人机交换电路,能够设置充电的具体时间,如果用户不急需充电,可以设置选择在几个小时后,即谷时进行充电,可以降低充电成本,如果着急充电可不设置直接进入充电状态。
温度测量是利用DS18B20数字温度传感器,DS18B20通过一个单线接口发送或接受信息,因此在中央处理器和DS18B20之间仅需一条连接线(加上地线)。温度传感器安装在电池盒中,用3根引线将温度以数字量的形式直接传输到单片机,充电器外壳设有一个数据接口。测量的温度决定补偿量,并由单片机调整输出的PWM波形来实现,当温度为25℃时,无需补偿。
软件采用模块化设计,主要由简易键盘及显示电路程序设计、电池组电压电流测量软件设计、温度测量及补偿、PWM脉冲产生等部分组成。
附图说明
下面结合附图对本发明具体实施方式进行详细说明。
图1:智能充电***的总框图;
图2:电源主电路;
图3:电池组串并转换电路;
图4:DS18B20与处理器接口电路;
具体实施方式
由图1***框图可知,智能充电***由电源主电路、控制电路、简易键盘及显示电路、能量回馈电路、电池组串并转换电路及测温电路组成。电源主电路是以全桥整流电路、IGBT组成的全桥逆变电路及全波整流电路组成,控制电路是以C8051F020单片机为核心,能量回馈电路是以变压器为反馈通道,将放电能量存储到滤波电容。电池组串并转换电路是以三刀双掷开关和二极管组成,串联电池组转接为并联电池进行充电,避免了电池组中单节电池损坏而使所有电池无法充电的问题。
电源主电路:是以全桥整流电路、IGBT组成的全桥逆变电路及全波整流电路组成,采用移相脉冲宽度调制技术控制的零电压软开关全桥变换器,由四个IGBT开关管构成,每个IGBT管都有一个内部寄生二极管和寄生电容,T1为高频变压器部分,Lr表示电路中的谐振电感,包含高频变压器的漏感。4个IGBT管与变压器构成了变换器的逆变部分,负责将整流电路输出的直流电压变为高频交流电压;变压器的副边整流电路,则将变压器输出的交流电压再整流为直流电压,整个变换器实际是实现“DC-AC-DC”功能。工作时,Q1,Q2两个IGBT管组成超前桥臂,而Q3,Q4组成滞后桥臂。具体电路如附图2所示。
控制电路:是以C8051F020单片机为核心,对充电电源的电压和电流进行实时测量,从而可以控制充电的模式,即恒流充电、脉冲充电还是停止充电。恒流充电阶段:单片机根据测量的电压电流值,产生PWM脉冲波,以保证电池处于恒流充电阶段,电压快速上升;脉冲充电阶段:当电压上升到13.2V时,进入脉冲充电阶段,高电平时,对电池进行充电(0.875s),低电平时放电管Q5导通,对电池进行放电(0.125s),由此产生PWM脉冲控制波形,驱动逆变桥的IGBT管的导通和截止。当充电时间达到10小时后,不论电池是否已经充满电,即充电器的指示灯由红灯跳变为绿灯,充电电路都将停止工作,以免电池被过充。
温度测量:温度测量选择的是DS18B20数字传感计,此传感器提供9-12位摄氏温度测量,分别以0.5℃,0.25℃,O.125℃和0.0625℃增量递增。在上电状态下默认的精度为12位。DS18B20通过一个单线接口发送或接受信息,因此在中央处理器和DS18B20之间仅需一条连接线(加上地线)。它的测温范围为-55~+125℃,并且在-10~+85℃精度为±0.5℃,完全可以达到***的要求。接口电路如图3所示,主板上有一个三线接口,只需将DS18B20的三根信号线直接引入即可。
串联电池组转接电路:为并联电池进行充电,电池组串并转换电路是以三刀双掷开关和二极管组成:如图4所示,当三刀双掷开关投掷到右侧时,4节电池并联,此时可以进行充电,充电正极和充电负极是用于充电;当三刀双掷开关投掷到左侧时,4节电池串联,构成48V电压,可以实现对电机供电;二极管是用于防止电池短路。开关无论是投到左侧,还是右侧都没有危险。
简易键盘及显示电路:设置2个按键,即:SET和UP,功能为设置和增加,显示电路的模为12,能够显示0~9,A,B共十二个代码,如果因无意设置的时间比预设置的时间多了,可以继续增加跳过B,重新开始置数。
软件***设计:使用C51语言进行程序设计,程序设计为模块化设计,这样的结构调试比较方便。
Claims (5)
1.一种铅酸蓄电池组串并转换和智能充电***,其特征在于提出了智能分段脉冲充电技术,增设了瞬时放电功能,减少电池的硫化现象,提高电池的接受率,可加快充电速度,延长电池使用寿命。该***由电源主电路、控制电路、简易键盘及显示电路、回馈电路、电池组串并转换电路及测温电路组成。电源主电路是以全桥整流电路、IGBT组成的全桥逆变电路及全波整流电路组成,控制电路是以C8051F020单片机为核心,简易键盘及显示电路能够实现峰谷时选择充电,回馈电路是以变压器为反馈通道。为提高电池组的有效充电,将使用中的串联电池组转接为并联电池进行充电,电池组串并转换电路是以三刀双掷开关和二极管组成,避免了电池组中单节电池损坏而使所有电池无法充电的问题。
2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池组串并转换和智能充电***,其特征在于所述控制电路由C8051F020单片机及其***电路构成,除产生PWM脉冲波形,实现对IGBT全桥逆变电路进行控制外,在脉冲充电阶段,产生频率为1Hz,占空比为0.875的脉冲信号,0.875s用于对电池组进行充电,0.125s用于对蓄电池瞬时放电。
3.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池组串并转换和智能充电***,其特征在于电池组串并转换电路,由三刀双掷开关和二极管组成,电动自行车蓄电池组是由4节电池串接而成,提供48V电压,在电池组连接时增加一个三刀双掷开关和4只二极管,可有效地实现充电时并接方式到驱动电机时为串接方式的转换。
4.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池组串并转换和智能充电***,其特征在于温度测量电路由单片机和数字温度传感器DS18B20组成,数字温度传感器安放在电池盒内,用3根引线将温度以数字量的形式直接传输到单片机,充电器外壳设有一个数据接口。
5.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池组串并转换和智能充电***,其特征在于简易键盘及显示电路由2个按键和1个显示数码管组成,显示代码为0~9,A,B共十二个,能够实现充电时间预置功能,使用户可以选择在谷时充电。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410077461.9A CN103812196B (zh) | 2014-02-25 | 2014-02-25 | 铅酸蓄电池组串并转换和智能充电*** |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410077461.9A CN103812196B (zh) | 2014-02-25 | 2014-02-25 | 铅酸蓄电池组串并转换和智能充电*** |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103812196A true CN103812196A (zh) | 2014-05-21 |
CN103812196B CN103812196B (zh) | 2016-02-17 |
Family
ID=50708575
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410077461.9A Expired - Fee Related CN103812196B (zh) | 2014-02-25 | 2014-02-25 | 铅酸蓄电池组串并转换和智能充电*** |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103812196B (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104242408A (zh) * | 2014-10-08 | 2014-12-24 | 上海锦鹏科技有限公司 | 一种可干预充电模式的铅酸电池管理仪 |
CN105005003A (zh) * | 2015-07-03 | 2015-10-28 | 枣庄金万通电子产品有限公司 | 一种可串联、并联的可充电电池能量回馈式检测装置 |
CN106451645A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-02-22 | 昆明理工大学 | 一种串并联转换器 |
CN109617004A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-04-12 | 镇江市高等专科学校 | 用于微机保护的保护型电流互感器取电装置 |
WO2023060896A1 (zh) * | 2021-10-14 | 2023-04-20 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 充电装置、充电控制方法、电能管理***及存储介质 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2427918Y (zh) * | 2000-01-26 | 2001-04-25 | 北京理工大学 | 新型快速脉冲充电器 |
CN1829040A (zh) * | 2006-01-26 | 2006-09-06 | 上海申传电气有限公司 | 开关电源式蓄电池充电装置 |
CN101359841A (zh) * | 2007-07-31 | 2009-02-04 | 上海施能电器设备厂 | 充电机 |
CN101635470A (zh) * | 2009-08-19 | 2010-01-27 | 王广生 | 一种节电型蓄电池快速充电器及智能化充电方法 |
US20110001456A1 (en) * | 2009-07-06 | 2011-01-06 | Shun-Hsing Wang | Apparatus and method for managing a plurality of secondary batteries |
-
2014
- 2014-02-25 CN CN201410077461.9A patent/CN103812196B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2427918Y (zh) * | 2000-01-26 | 2001-04-25 | 北京理工大学 | 新型快速脉冲充电器 |
CN1829040A (zh) * | 2006-01-26 | 2006-09-06 | 上海申传电气有限公司 | 开关电源式蓄电池充电装置 |
CN101359841A (zh) * | 2007-07-31 | 2009-02-04 | 上海施能电器设备厂 | 充电机 |
US20110001456A1 (en) * | 2009-07-06 | 2011-01-06 | Shun-Hsing Wang | Apparatus and method for managing a plurality of secondary batteries |
CN101635470A (zh) * | 2009-08-19 | 2010-01-27 | 王广生 | 一种节电型蓄电池快速充电器及智能化充电方法 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104242408A (zh) * | 2014-10-08 | 2014-12-24 | 上海锦鹏科技有限公司 | 一种可干预充电模式的铅酸电池管理仪 |
CN105005003A (zh) * | 2015-07-03 | 2015-10-28 | 枣庄金万通电子产品有限公司 | 一种可串联、并联的可充电电池能量回馈式检测装置 |
CN106451645A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-02-22 | 昆明理工大学 | 一种串并联转换器 |
CN109617004A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-04-12 | 镇江市高等专科学校 | 用于微机保护的保护型电流互感器取电装置 |
WO2023060896A1 (zh) * | 2021-10-14 | 2023-04-20 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 充电装置、充电控制方法、电能管理***及存储介质 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103812196B (zh) | 2016-02-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103812196B (zh) | 铅酸蓄电池组串并转换和智能充电*** | |
CN103532197B (zh) | 基于升压变换和软开关的动力电池组均衡电路及实现方法 | |
CN204732924U (zh) | 一种太阳能控制器及太阳能充电*** | |
CN105391130B (zh) | 基于多相交错变换器的电池均衡电路及其控制方法 | |
CN203721844U (zh) | 一种用于锂离子电池模块的低温自加热电路 | |
CN110429683A (zh) | 蓄电池高效充电方法和充电电路 | |
CN204118838U (zh) | 一种三段式加脉冲智能电动车充电器 | |
CN205864050U (zh) | 一种基于arm嵌入式的多路供电控制*** | |
CN108631391A (zh) | 一种大功率高输出率的锂电池储能*** | |
CN102185365A (zh) | 多节串联锂离子电池组均衡激活充电电路及电池包 | |
CN103501036B (zh) | 一种锂电池充放电控制电路 | |
CN104753135A (zh) | 基于能量在线估计的蓄电池充电控制器及其控制方法 | |
CN103580246A (zh) | 铅酸蓄电池充电电路及充电器 | |
CN103023121A (zh) | 电动车蓄电池除硫化无电源变压器充电器 | |
CN205141785U (zh) | 基于单片机控制的数字化智能充电器 | |
CN104659830A (zh) | 一种新型智能充电器 | |
CN202444301U (zh) | 一种电动汽车电池智能充电器 | |
CN202586463U (zh) | 镍镉充电器控制电路 | |
CN104167780B (zh) | 一种连续可控隔离式有源主动均衡充电模块及其充电*** | |
CN110515004A (zh) | 一种锂离子电池充放电循环寿命计算方法 | |
CN203233223U (zh) | 具有延时断电功能的电动自行车充电装置 | |
CN203193257U (zh) | 一种蓄电池充电保护装置 | |
CN205389127U (zh) | 镍镉电池充电器 | |
CN104600808A (zh) | 一种锂电池充电装置及其方法 | |
CN208112281U (zh) | 一种消除锂电池ups充电报警的装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160217 Termination date: 20200225 |