CN204597577U - 一种铅酸电池脉冲充电控制*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种铅酸电池脉冲充电控制***，包括充电控制器、人机界面控制器、充电控制器和人机界面控制器通过串口通信模块相互连接，充电控制器连接电池两端电压、供电电压检测模块、电池温度检测模块、放电脉冲模块、充电脉冲模块、电池充电电流模块、电池放电电流模块、温控模块；人机界面控制器连接键盘模块、显示模块、实时时钟模块。用户可以进行充电参数的设定，包括充电模式的选择，充电时间的设定，***程序会根据采集的信息判断用户选择充电模式，并通过内部程序控制完成充电过程，在充电过程中可实时对电池充放电进行状态监测和控制，达到对铅酸电池快速、安全充电的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种铅酸电池脉冲充电控制***，属于铅酸电池领域，适用于铅酸电池的快速充电。
背景技术
全密封免维护铅酸蓄电池具有密封好、无泄漏、无污染、无需维护等优点，得到广泛的应用，与之相配套的铅酸电池充电器一方面需要解决快速充电问题，另一方面需要解决充电质量和充电效率问题，在蓄电池充电过程中尤其充电后期，电池极化现象十分严重，它一方面会导致电流充电接受率下降充电效率降低，另一方面电池内部温度升高、内压增大使电池产生析气现象，电池析气现象加速电池老化使电池寿命降低、循环利用率减小，因此在充电过程中必须适时对蓄电池进行去极化处理，另一方面，因蓄电池自身内阻很小，充电过程中充电电压微小的变化都可能导致充电电流的较大波动，所以，提供一种安全、快速并能进行全过程监控的充电方法和控制***尤为必要。
传统的铅酸电池充电方法有恒压充电法、恒流充电法、恒流-恒压充电法等。
恒压充电法保持充电电压为一恒定值，由于电池内阻很小，充电初期电池自身电压很低，恒压充电会导致初始充电电流过大使电池产生析气现象。充电后期充电电压较小，蓄电池会有欠充现象。因而恒压充电法充电时间长，电池过充和欠充过程降低电池使用寿命。
恒流充电法保持充电电流为一恒定值，恒流充电法电流选择必须适中，电流过大会造成充电后期蓄电池过充电，充电初期蓄电池充电电流过小，延长了电池充电时间。
恒流-恒压充电方法，即在充电初期采用恒流方法充电避免初始充电电流过大，造成蓄电池的出气与温升现象，等电池电压上升到一定值时开始采用恒压充电，有效抑制了充电后期蓄电池出气与温升现象。恒压恒流两段充电法虽然解决了电池的过充现象，但是不能提高电池的充电速率，充电时间仍较长。
实用新型内容
为克服现有技术的缺陷，本实用新型采用脉冲充电方法，提供了一种铅酸电池脉冲充电控制***，具有定时充电和充电至满两种模式，用户可通过键盘输入的数据，完成对充电参数的设置，用户自行设置充电时间，充电***能够判断电池类型和充电器是否与电池相匹配，在正确匹配的基础上完成精准控制充电过程中的多个参数，更加快速、安全地完成脉冲充电过程。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
一种铅酸电池脉冲充电控制***，包括充电控制器(1)、人机界面控制器(2)；充电控制器(1)和人机界面控制器(2)通过串口通信模块(14)相互连接，实现在整个充放电过程中两个控制***的数据交换；所述的充电控制器(1)连接两类电压检测模块(3)、电池温度检测模块(4)、放电脉冲模块(8)、充电脉冲模块(9)、电池充电电流模块(5)、电池放电电流模块(6)、温控模块(12)；所述的人机界面控制器(2)连接键盘模块(10)、 显示模块(11) 、实时时钟模块(13)。
本实用新型的充电控制器(1)和人机界面控制器(2)是整个充电控制***的核心，两个控制器之间通过功能引脚相互连接，通过串口通信模块实现两个控制器的数据交换。
本实用新型的技术方案，在启动充电***后***进行初始化，首先检测充电***的电源线是否接好，如果没有接好则通过显示模块提醒用户；如果电源线连接检测通过后再检测电池是否接好，如果电池连接出现问题，人机界面控制器会通过显示模块提醒用户；如果电池连接通过检测后，人机界面控制器会根据已存储的数据判断电池的类型和数量。之后，用户可以进行充电参数的设定，包括充电模式的选择，充电时间的设定，***程序会根据采集的信息判断用户选择充电模式，并通过内部程序控制完成充电过程。
本技术方案可以通过键盘模块(10)在充电前对充电模式、充电参数的设置或更改；显示模块(11) 在充电前辅助设置充电模式、充电参数，并在充电过程中显示充电电压、充电电流、电池温度、电池电量参数。充电控制器(1) 通过温控模块(12)在电池充放电过程中对电池温度进行控制。人机界面控制器(2)与实时时钟模块(13)为电池在充电过程计时和故障时间的记录，可实时对电池充放电进行状态监测和控制，达到对铅酸电池快速、安全充电的效果
与现有技术相比，本技术方案的有益效果在于：
（1）池脉冲充电控制***具有定时充电和充电至满两种模式，方便用户的选择使用。用户可通过键盘自行设置充电时间，完成对充电参数的设置；
（2）充电***能够判断电池类型和充电器是否与电池相匹配，适合对不同类型、不同容量的铅酸电池进行充电；
（3）充电***采用脉冲充电模式，进行定时脉冲充电和定时脉冲放电，可减少极化效应、减少充电时间，属快速充电。
（4）采用人机界面控制器和充电控制器的双控制器形式，大大提高了充电***的运行效率，既可实现充电过程中对各参数的实时监控，又可提供有效的人机界面信息。
（5）充电***在充电过程中对供电电压、充放电电流、电池端电压、温度进行实时监控，即保证了对充入电量的有效控制，也避免因缺少对供电电压、充电电流、电池温度监控而导致的安全事故。
作为对本技术方案的进一步改进，所述的电池充电电流模块(5)和电池放电电流模块(6)通过模拟量切换模块(7)连接充电控制器(1)；电池充电电流模块(5)和电池放电电流模块(6)在电池充电、放电过程中进行电流信号的采集，并根据采集的充放电电流实现对电池的充放电控制。
作为对本技术方案的进一步改进，所述的放电脉冲模块(8) 、充电脉冲模块(9) 均与充电控制器(1)通过功能引脚相互连接，利用功率驱动电路实现电池间歇脉冲充电与脉冲放电功能。
作为对本技术方案的进一步改进，所述的两类电压检测模块(3)与充电控制器(1)通过功能引脚相互连接，两类电压检测模块(3)对电池开路电压、充电供电压的数据进行采集。
作为对本技术方案的进一步改进，所述的电池温度检测模块(4)与充电控制器(1)通过功能引脚相互连接，电池温度检测模块(4)对充电放过程中单体铅酸电池温度数据进行采集。
作为对本技术方案的进一步改进，所述的人机界面控制器(2)通过功能引脚与键盘模块(10)、显示模块(11)相互连接；键盘模块(10)在充电前对充电模式、充电参数的设置或更改；显示模块(11) 在充电前辅助设置充电模式、充电参数，并在充电过程中显示充电电压、充电电流、电池温度、电池电量参数。
作为对本技术方案的进一步改进，所述的充电控制器(1)通过功能引脚与温控模块(12) 相互连接，充电控制器(1) 通过温控模块(12)在电池充放电过程中对电池温度进行控制。
作为对本技术方案的进一步改进，所述的人机界面控制器(2)通过功能引脚与实时时钟模块(13)相互连接，实时时钟模块(13)为电池在充电过程中提供时间基准，用于充电过程计时和故障时间的记录。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1为本实用新型的***结构示意图；
图2为本实用新型控制对象的逻辑顺序示意图；
图3为充电控制器主要部分原理图；
图4为人机界面控制器主要部分原理图；
图5为脉冲充电驱动原理图。
附图标记说明：1－充电控制器；2－人机界面控制器；3－两类电压检测模块；4－电池温度检测模块；5－电池充电电流检测模块；6－电池放电电流检测模块；7－模拟量切换模块；8－放电脉冲模块；9－充电脉冲模块；10－键盘模块；11－显示模块；12－温控模块；13－实时时钟模块；14－串口通信模块。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法及方案。为了使公众对本实用新型有更好的了解，在具体实施方式中对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，对于未描述的部分，均为本领域技术的常规技术。
本实用新型实施例提供了一种铅酸电池脉冲充电控制***及其工作过程，结构可以参考图1、3-5，控制逻辑可参考图2。
充电控制器1，基于飞思卡尔单片机MS9S08DZ60，可根据检测的电池参数完成对电池电量的估算并产生对应的充电脉冲和放电脉冲，是完成铅酸电池充电的控制***核心；
人机界面控制器2，基于飞思卡尔单片机MS9S08DZ60，与充电控制器1通过串口通信引脚相互连接，可接收用户对充电机参数的设置并通过串口发送给充电控制器1，充电过程中接收充电控制器1发送的有关充电过程中的重要参数并通过LCD模块LCDX12864显示给用户；
两类电压检测模块3，对电池两端电压、供电电压进行检测。
电池温度检测模块4，由传感器采集信号后经过以LM324为中心的放大调理电路后与充电控制器1通过PTA2引脚相互连接，完成充放电过程中对单体铅酸电池温度的采集；
电池充电电流检测模块5、电池放电电流检测模块6分别通过功能引脚与模拟量切换模块7CD4067相互连接，与充电控制器1PTA3,PTA4,PTD0和PTD1引脚连接，在充电过程中和放电过程中由充电控制器1进行功能选择切换，完成充电电流和放电电流的数据采集；
放电脉冲模块8，AD557与充电控制器1的PTC0-PTC7数字引脚相互连接，产生脉冲后经过LM324调理后再通过功率放大电路完成电池在脉冲充电过程中的间歇脉冲放电功能；
充电脉冲模块9，与充电控制器1的PTB0-PTB7引脚相互连接，受充电控制器1的控制，经过LM324调理后再通过由Q1-Q4组成的功率驱动电路后控制铅酸电池的脉冲充电；
键盘模块10，与人机界面控制器2的数字引脚PTB,PTC,PTD引脚相互连接，将用户在充电前对充电模式、充电参数的设置或更改送至人机界面控制器2；
显示模块11，LCD12864与人机界面控制器2通过功能引脚相互连接，实现在充电前辅助操作者设置充电模式、充电参数，在充电过程中显示充电电压、充电电流、电池温度、电池电量等各项参数；
实时时钟模块13，DS1306EN的功能引脚与人机界面控制器2的SPSCK,MOSI,PTB5引脚相互连接，为充电***提供实时时钟以便进行充电计时及记录故障时间。
温控模块12，与充电控制器1的PTD2引脚相互连接，当检测到温度超过限定值时，可通过PTD2引脚的输出信号对电池温度的冷却控制，确保电池的充电安全。
串口通信模块14，通过功能引脚分别与充电控制器1和人机界面控制器2相互连接，完成电池在充电过程中充电控制器1和人机界面控制器2之间的数据和信息交换功能。
图 2 为本实用新型控制对象的逻辑顺序示意图，根据本实用新型实施例，提供了一种铅酸电池脉冲充电控制***的工作过程。
启动充电***后***进行初始化，首先检测充电***的电源线是否接好，如果没有接好则通过LCD显示模块11提醒用户；如果电源线连接检测通过后再检测电池是否接好，如果电池连接出现问题，人机界面控制器2会通过LCD显示模块11提醒用户；如果电池连接通过检测后，人机界面控制器2会根据已存储的数据判断电池的类型和数量。之后，用户可以进行充电参数的设定，包括充电模式的选择，充电时间的设定，***程序会根据采集的信息判断用户选择充电模式，并通过内部程序控制完成充电过程。
如果用户选择的是充电至满模式，则人机界面控制器2将设定值通过串口通信模块14发给充电控制器1，同时启动时钟模块，充电控制器1接到信号并确认无误后开启充电过程：首先，采集供电电压并发送给人机界面控制器2，人机界面控制器2接收后在LCD显示模块11中显示；然后，充电控制器1启动脉冲充电程序，并进行单脉冲充电定时，在充电过程中，***通过两类电压检测模块3定时采集电池的端电压、充电电压、充电电流和电池温度并估算电池电量，充电控制器1将上述四个参数发送给人机界面控制器2以实时显示，充电控制器1通过内部定时器控制单脉冲充电时间，如果定时时间到则停止脉冲充电并进入间歇阶段，同样，充电控制器1也通过定时器控制间歇阶段的时长，间歇阶段后，则启动脉冲放电程序并对脉冲放电时间进行控制，在放电过程中，***通过两类电压检测模块3定时采集电池的端电压、放电电压、放电电流和电池温度并估算电池电量，将上述四个参数发送给人机界面控制器2进行显示，如果放电时间结束则停止单脉冲放电并进入间歇阶段。在充放电过程中，程序会通过定时检测的电池电压、电流、温度判断电池是否充满，如果已充满则结束充电，并通过串口通信模块14发送信息至人机界面控制器2并在显示模块11中提醒用户，如果没有充满，则反复执行上述的单脉冲充电、间歇、放电、间歇的充电过程，直到电池充满为止。
如果用户选择的是定时充电模式，人机界面控制器2将设定参数通过串口通信模块14发给充电控制器1，同时启动时钟模块，充电控制器1在接到人信号并确认无误后开启和充电至满同样的脉冲充电过程，在充电过程中会定时检测是否充满，如果充满则及早结束充电过程，所不同的是，如果没有充满则根据用户设定的充电时间结束充电过程。
无论用户选择的是定时充电模式还是充电至满模式，充电***都将记录在充放电过程中出现故障的时间和故障代码，并且在显示模块11上提醒用户。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种铅酸电池脉冲充电控制***，包括充电控制器(1)、人机界面控制器(2)、其特征在于：所述的充电控制器(1)和人机界面控制器(2)通过串口通信模块(14)相互连接，充电控制器(1)连接两类电压检测模块(3)、电池温度检测模块(4)、放电脉冲模块(8)、充电脉冲模块(9)、电池充电电流模块(5)、电池放电电流模块(6)、温控模块(12)；所述的人机界面控制器(2)连接键盘模块(10)、显示模块(11)、实时时钟模块(13)。
2.根据权利要求1所述的一种铅酸电池脉冲充电控制***，其特征在于：所述的电池充电电流模块(5)和电池放电电流模块(6)通过模拟量切换模块(7)连接充电控制器(1)。
3.根据权利要求1所述的一种铅酸电池脉冲充电控制***，其特征在于：所述的放电脉冲模块(8) 、充电脉冲模块(9) 均与充电控制器(1)通过功能引脚相互连接。
4.根据权利要求1所述的一种铅酸电池脉冲充电控制***，其特征在于：所述的两类电压检测模块(3)与充电控制器(1)通过功能引脚相互连接。
5.根据权利要求1所述的一种铅酸电池脉冲充电控制***，其特征在于：所述的电池温度检测模块(4)与充电控制器(1)通过功能引脚相互连接。
6.根据权利要求1所述的一种铅酸电池脉冲充电控制***，其特征在于：所述的人机界面控制器(2)通过功能引脚与键盘模块(10)、显示模块(11)相互连接；键盘模块(10)在充电前对充电模式、充电参数设置或更改；显示模块(11) 在充电前辅助设置充电模式、充电参数，并在充电过程中显示充电电压、充电电流、电池温度、电池电量参数。
7.根据权利要求1所述的一种铅酸电池脉冲充电控制***，其特征在于：所述的充电控制器(1)通过功能引脚与温控模块(12) 相互连接。
8.根据权利要求1所述的一种铅酸电池脉冲充电控制***，其特征在于：所述的人机界面控制器(2)通过功能引脚与实时时钟模块(13)相互连接，实时时钟模块(13)为电池在充电过程中提供时间基准，充电过程计时、故障时间记录。
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| CN108429310A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-08-21 | 合肥飞吉信息技术有限公司 | 一种智能型间歇式高压定时充电器及其控制方法 |
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