專利名稱：溫度自動(dòng)補(bǔ)償蓄電池三段式充電回路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電池充電技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種溫度自動(dòng)補(bǔ)償蓄電池三段式充電回路。
背景技術(shù)：
鉛酸蓄電池在充電過(guò)程中，由于存在極化現(xiàn)象，會(huì)有一定的溫升。溫度過(guò)高，會(huì)直接影響充電效率，同時(shí)對(duì)電池?fù)p壞很大，縮短壽命。所以，在充電過(guò)程中，應(yīng)絕對(duì)避免電池溫度太高。隨著季節(jié)變化，蓄電池的環(huán)境溫度變化很大，夏天經(jīng)常在35°C左右，冬天則常在5°C左右。雖然電池的工作范圍很寬，可在-15°C +45°C范圍內(nèi)運(yùn)行，但是電池運(yùn)行的最佳環(huán)境溫度為25 °C左右，如果環(huán)境溫度變化較大，必須對(duì)蓄電池充電終止電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償， 充電電壓溫度補(bǔ)償系數(shù)大約在-3 _5mV/°C，特別是在夏天，此時(shí)，若對(duì)充電電壓不進(jìn)行調(diào)整，必將引起蓄電池過(guò)充電和過(guò)熱，惡性循環(huán)的結(jié)果是電池的使用壽命降低、甚至損壞。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種蓄電池三段式充電回路，將充電過(guò)程分為恒流、恒壓、浮充三個(gè)充電階段，提高蓄電池的使用壽命。本實(shí)用新型是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的溫度自動(dòng)補(bǔ)償蓄電池三段式充電回路，包括蓄電池溫度檢測(cè)電路、蓄電池電壓檢測(cè)電路，分別與蓄電池溫度檢測(cè)電路、蓄電池電壓檢測(cè)電路連接的單片機(jī)；在單片機(jī)與蓄電池之間連接有三段式充電控制電路，三段式充電回路將充電過(guò)程分為恒流、恒壓、浮充三個(gè)充電階段。具體步驟是單片機(jī)根據(jù)實(shí)時(shí)溫度和所選蓄電池參數(shù)確定蓄電池充電恒壓限定電壓Umax，恒流限定電流Imax，蓄電池浮充電壓Uf和浮充電流If 蓄電池充電恒壓階段限定電壓Umax=U25max+ (Τ-25) Δ Ub式中U25max為25°C時(shí)蓄電池恒壓限定電壓值，T為實(shí)時(shí)環(huán)境溫度，Δ U為溫度補(bǔ)償系數(shù)；蓄電池浮充電壓UF=U25F+(T-25)AUb式中U25F為25°C時(shí)蓄電池浮允電壓值。蓄電池恒流限定電流Imax和浮充電流If由所選蓄電池決定，不隨溫度改變；單片機(jī)根據(jù)浮充電壓Uf和充電電流檢測(cè)信號(hào)Ui,確定蓄電池所處充電階段；然后上式確定當(dāng)前最佳充電電壓和最佳充電電流。本實(shí)用新型的有益效果是將充電過(guò)程分為恒流、恒壓、浮充三個(gè)充電階段，單片機(jī)根據(jù)蓄電池所處充電階段確定當(dāng)前最佳充電電壓和最佳充電電流，提高蓄電池的使用壽命O
以下結(jié)合附圖
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。[0015]圖I是本實(shí)用新型原理框圖；圖2是三段式充電控制電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，溫度自動(dòng)補(bǔ)償蓄電池三段式充電回路有一蓄電池溫度檢測(cè)電路、蓄電池電壓檢測(cè)電路,分別與蓄電池溫度檢測(cè)電路、蓄電池電壓檢測(cè)電路連接的單片機(jī)；在單片機(jī)與蓄電池之間連接有三段式充電控制電路，三段式充電回路將充電過(guò)程分為恒流、恒壓、浮充三個(gè)充電階段。三段式充電回路以單片機(jī)為控制核心，首先通過(guò)蓄電池溫度檢測(cè)電路檢測(cè)溫度T并傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)實(shí)時(shí)溫度和所選蓄電池參數(shù)確定蓄電池充電恒壓限定電壓Umax，恒流限定電流Imax，蓄電池浮充電壓Uf和浮充電流IF。蓄電池充電恒壓限定電壓=Umax=U25max+ (τ-25) Δ Ub·[0020]式中U25max為25°C時(shí)蓄電池恒壓限定電壓值，T為實(shí)時(shí)環(huán)境溫度，Δ U為溫度補(bǔ)償系數(shù)。蓄電池浮充電壓UF=U25F+(T-25)AUb式中U25F為25°C時(shí)蓄電池浮允電壓值。蓄電池恒流限定電流Imax和浮充電流If由所選蓄電池決定，不隨溫度改變。單片機(jī)根據(jù)浮充電壓Uf和充電電流檢測(cè)信號(hào)Ui,確定蓄電池所處充電階段，根據(jù)蓄電池所處充電階段確定當(dāng)前最佳充電電壓和最佳充電電流。如圖2所示，三段式充電回路由蓄電池溫度檢測(cè)電路、蓄電池電壓檢測(cè)電路、單片機(jī)和三段式充電控制電路組成。I、蓄電池溫度檢測(cè)電路由蓄電池的基本特性知道，蓄電池的容量與溫度有密切關(guān)系，為了保證真正對(duì)蓄電池充滿電，提高系統(tǒng)的效率，需要對(duì)蓄電池的工作溫度進(jìn)行檢測(cè)，以有利于保護(hù)蓄電池系統(tǒng)。蓄電池溫度檢測(cè)電路采用集成溫度傳感器LM94022采集蓄電池溫度，集成溫度傳感器LM94022將溫度轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，然后輸入單片機(jī)芯片(PIC16F877)的A/D采樣口 ANl(RAl)。2、蓄電池電壓檢測(cè)電路蓄電池電壓檢測(cè)電路采用光耦隔離U2，蓄電池電壓通過(guò)光耦隔離U2(4N35)并線形轉(zhuǎn)換成0-5V之間變化的直流電壓，送到單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換接口 AN2 (RA2)。3、三段式充電控制電路三段式充電控制電路采用U3、U4、U5和U6四個(gè)電壓比較器，U3和U4串聯(lián)，U5和U6串聯(lián)，U3和U5的3腳接單片機(jī)，U4和U6的I腳接蓄電池。三段式充電回路將充電過(guò)程分為恒流、恒壓、浮充三個(gè)充電階段，第一階段以O(shè). 1C(C為蓄電池的容量)的恒定電流將電池充到約13. 8V ;第二階段將充電電流減小至約O. 01C，再次將電池電壓充到14. 5V ;第二階段將電壓降至約13. 5V，電流減至約500mA對(duì)電池進(jìn)行浮充。a.充電過(guò)程當(dāng)接上蓄電池時(shí)，蓄電池開始充電。剛充電時(shí)，蓄電池電壓很低，充電電流會(huì)很大。電流檢測(cè)電阻兩端的產(chǎn)生正壓降，U3(LM139)的2、3腳輸入電壓小于Vz(此輸入電壓使得U5A的輸出等于5V，輸入的檢測(cè)電壓大約為O. 5V)，U4(LM139)輸出高電平，D5不導(dǎo)通。當(dāng)充電電流達(dá)到設(shè)定值時(shí)(20A)時(shí)，電流檢測(cè)電阻兩端的壓降等于Vz，U4開始起控。只要輸出電流有一點(diǎn)增加，U4的I腳隨即輸出低電平，Q1 (TL431)的1，2腳電流增加，輸出4，5腳電阻減小，TL3845的2腳電壓升高，輸出電壓下降，最終使電流恒定在設(shè)定值(調(diào)節(jié)R3tl可以微調(diào)此電壓值)。b.浮充過(guò)程隨著充電時(shí)間的增加，蓄電池兩端的電壓也漸漸上升，當(dāng)充電電壓達(dá)到最高充電電壓時(shí)。Q1的參考端電壓將達(dá)到2. 5￥，01開始起控，使電壓穩(wěn)定下來(lái)。此時(shí)電流不再恒定，而是漸漸減小。當(dāng)充電電流小于某一值時(shí)，電流檢測(cè)電阻兩端的壓降小于VZ，U3輸出低電壓，此時(shí)D5關(guān)斷。同時(shí)D6仍然導(dǎo)通，U6(LM139)的3腳電壓高于2腳電壓，I腳輸出高電平，表示已充滿，進(jìn)入浮充狀態(tài)。同時(shí)經(jīng)R41限流，D8穩(wěn)壓，通過(guò)^&使仏的參考端電壓增加，從而使 最大充電電壓降為浮充電壓。調(diào)節(jié)R 可微調(diào)浮充電壓。工作過(guò)程通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)蓄電池電極溫度，將檢測(cè)到的結(jié)果傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)同時(shí)檢測(cè)蓄電池充電電壓和充電電流，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果輸出控制信號(hào)，控制充電電壓和充電電流，實(shí)現(xiàn)精確三段式充電。這種充電回路能夠最大化利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電能快速為蓄電池充電，同時(shí)由于有嚴(yán)格的充電電壓和充電電流控制可以防止過(guò)沖損壞蓄電池，浮充階段的存在保證蓄電池在不使用時(shí)也能保持充滿狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種溫度自動(dòng)補(bǔ)償蓄電池三段式充電回路，包括蓄電池溫度檢測(cè)電路、蓄電池電壓檢測(cè)電路，分別與蓄電池溫度檢測(cè)電路、蓄電池電壓檢測(cè)電路連接的單片機(jī)；其特征在于在單片機(jī)與蓄電池之間連接有三段式充電控制電路，三段式充電回路將充電過(guò)程分為恒流、恒壓、浮充三個(gè)充電階段。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溫度自動(dòng)補(bǔ)償蓄電池三段式充電回路，其特征在于所述的蓄電池溫度檢測(cè)電路采用集成溫度傳感器LM94022采集蓄電池溫度，集成溫度傳感器LM94022將溫度轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，然后輸入單片機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溫度自動(dòng)補(bǔ)償蓄電池三段式充電回路，其特征在于所述的蓄電池電壓檢測(cè)電路采用光耦隔離U2，蓄電池電壓通過(guò)光耦隔離U2并線形轉(zhuǎn)換成0-5V之間變化的直流電壓，送到單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溫度自動(dòng)補(bǔ)償蓄電池三段式充電回路，其特征在于所述的三段式充電控制電路采用U3、U4、U5和U6四個(gè)電壓比較器，U3和U4串聯(lián)，U5和U6串聯(lián)，U3和U5的3腳接單片機(jī)，U4和U6的I腳接蓄電池。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種溫度自動(dòng)補(bǔ)償蓄電池三段式充電回路，涉及電池充電技術(shù)領(lǐng)域。該回路有一蓄電池溫度檢測(cè)電路和蓄電池電壓檢測(cè)電路，分別與蓄電池溫度檢測(cè)電路、蓄電池電壓檢測(cè)電路連接的單片機(jī)；在單片機(jī)與蓄電池之間連接有三段式充電控制電路，三段式充電回路將充電過(guò)程分為恒流、恒壓、浮充三個(gè)充電階段。優(yōu)點(diǎn)是將充電過(guò)程分為恒流、恒壓、浮充三個(gè)充電階段，單片機(jī)根據(jù)蓄電池所處充電階段確定當(dāng)前最佳充電電壓和最佳充電電流；提高蓄電池的使用壽命。
文檔編號(hào)H02J7/00GK202495779SQ20112054015
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者代洪, 周天沛 申請(qǐng)人:徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院