一種蓄電池自動(dòng)充放電裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種蓄電池自動(dòng)充放電裝置及其方法，屬于充放電裝置領(lǐng)域，其中，充放電裝置包括單片機(jī)、信號(hào)調(diào)理模塊、電流檢測(cè)模塊、電壓檢測(cè)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、開關(guān)控制模塊、充電控制模塊、電壓轉(zhuǎn)換模塊、輸入模塊、時(shí)鐘模塊、斷電檢測(cè)模塊和通信模塊；輸入模塊用于設(shè)定蓄電池放電周期；通信模塊用于接收外部指令，并把蓄電池充放電狀態(tài)傳給外部通信設(shè)備；信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)需要采樣的電壓和電流信號(hào)進(jìn)行調(diào)理；電流檢測(cè)模塊用于檢測(cè)蓄電池的電流；電壓檢測(cè)模塊用于檢測(cè)蓄電池的電壓；A/D轉(zhuǎn)換模塊把采集的電壓和電流進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；開關(guān)控制模塊控制蓄電池放電；充電控制模塊控制蓄電池充電；單片機(jī)用于數(shù)據(jù)處理和控制蓄電池充放電。
【專利說(shuō)明】
一種蓄電池自動(dòng)充放電裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及充放電裝置領(lǐng)域，具體的來(lái)說(shuō)是涉及一種蓄電池自動(dòng)充放電裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]蓄電池自19世紀(jì)60年代面世以來(lái)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種設(shè)備上，包括電動(dòng)汽車、各種手提設(shè)備和不間斷供電系統(tǒng)。在新能源應(yīng)用的今天，蓄電池作為一種可重復(fù)使用的儲(chǔ)能設(shè)備，其性能和技術(shù)的發(fā)展，更是引起了全社會(huì)的廣泛關(guān)注。在蓄電池的實(shí)際應(yīng)用中，由于蓄電池的充放電過程是一個(gè)極其復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)過程，長(zhǎng)時(shí)間的充放電經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)蓄電池過充/放、欠充/放的情況，嚴(yán)重影響了蓄電池的使用壽命。
[0003]在蓄電池的充電過程中，由于初期蓄電池兩端的電壓是小于對(duì)蓄電池充電電源兩端的電壓的。隨著時(shí)間的一步步增加，蓄電池兩端的電壓也會(huì)增加；當(dāng)蓄電池兩端的電壓達(dá)到蓄電池所規(guī)定的額定電壓時(shí)，蓄電池兩端的電壓就不會(huì)進(jìn)一步增加了。此時(shí)，隨著蓄電池充電時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，蓄電池內(nèi)部的充電電流也會(huì)慢慢減?。划?dāng)蓄電池內(nèi)部的電流達(dá)到蓄電池規(guī)定的最小電流時(shí)，蓄電池內(nèi)的電流也不會(huì)進(jìn)一步減小。但是，此時(shí)蓄電池內(nèi)部的電量并不是停止增加，而是會(huì)進(jìn)一步的增加。如果長(zhǎng)時(shí)間的對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，很容易發(fā)生過充現(xiàn)象，造成蓄電池的損壞。在蓄電池的放電過程中，由于初期蓄電池兩端的電壓，隨著放電時(shí)間的延長(zhǎng)，蓄電池兩端的電壓也會(huì)逐漸減小；當(dāng)蓄電池兩端的電壓降低到蓄電池所規(guī)定的額定電壓時(shí)，蓄電池兩端的電壓就不會(huì)進(jìn)一步減小了。此時(shí)，隨著蓄電池放電時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，蓄電池內(nèi)部的充電電流也會(huì)慢慢減小;蓄電池內(nèi)部的剩余容量還會(huì)進(jìn)一步減少。如果長(zhǎng)時(shí)間的對(duì)蓄電池進(jìn)行放電，很容易發(fā)生過放現(xiàn)象，造成蓄電池的充電時(shí)間過長(zhǎng)，最終使電池?fù)p壞。
[0004]傳統(tǒng)的蓄電池充放電過程是基于人的控制過程。由專門人員在特定環(huán)境中對(duì)蓄電池進(jìn)行充放電的操作。這樣做不僅會(huì)耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，也會(huì)導(dǎo)致對(duì)蓄電池維護(hù)效率的大大降低。隨著半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)以及相應(yīng)處理算法的出現(xiàn)和快速發(fā)展，蓄電池的充放電過程和維護(hù)越來(lái)越無(wú)人化和智能化。目前所使用的蓄電池充放電管理裝置一般都是依據(jù)蓄電池的充放電曲線，根據(jù)蓄電池的SOC量來(lái)對(duì)蓄電池進(jìn)行充放電管理。這樣做的問題是算法復(fù)雜，計(jì)算量大，成本相對(duì)較高，不能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的維護(hù)，從而有效地延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。而且頻繁地充放電也會(huì)對(duì)蓄電池造成損害，從而影響蓄電池的使用壽命。另一方面，蓄電池會(huì)被用于某些無(wú)人值守的地方，如果派專人進(jìn)行維護(hù)，不僅工作量大，同時(shí)也會(huì)降低蓄電池維護(hù)的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明需要解決的是現(xiàn)有蓄電池?zé)o法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充放電的問題，提供一種蓄電池自動(dòng)充放電裝置及其方法。
[0006]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決上述問題:
[0007]一種蓄電池自動(dòng)充放電方法，包括如下步驟:
[0008]步驟I:設(shè)定蓄電池放電周期；
[0009]步驟2:檢測(cè)是否有外部指令輸入；
[0010]步驟3:當(dāng)檢測(cè)有外部指令輸入時(shí)，解析外部指令是充電或放電指令，進(jìn)入步驟4;當(dāng)沒有檢測(cè)有外部指令輸入時(shí)，采集蓄電池電壓U0，進(jìn)入步驟6;其中，UO為蓄電池的電壓采樣值；
[0011]步驟4:當(dāng)解析的外部指令是充電指令時(shí)，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；當(dāng)解析的外部指令是放電指令時(shí)，對(duì)蓄電池進(jìn)行放電；
[0012]步驟5:當(dāng)蓄電池處于充電狀態(tài)時(shí)，相隔周期T檢測(cè)蓄電池是否充滿，當(dāng)蓄電池沒有充滿時(shí)，繼續(xù)充電，當(dāng)蓄電池充滿時(shí)返回步驟2;當(dāng)蓄電池處于放電狀態(tài)時(shí)，相隔周期T檢測(cè)蓄電池是否放完電，當(dāng)蓄電池沒有放完時(shí)，繼續(xù)放電，當(dāng)蓄電池放電完成時(shí)返回步驟2;其中，T為檢測(cè)蓄電池充滿電或放完電的相隔時(shí)間；
[0013]步驟6:把采集電壓UO與原設(shè)定電壓Ul比較，Ul為系統(tǒng)原設(shè)定是否需要充電的臨界電壓；
[0014]步驟7:當(dāng)U0〈U1時(shí)，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；當(dāng)U0>U1時(shí)，開始倒計(jì)放電周期時(shí)間；
[0015]步驟8:當(dāng)蓄電池處于充電狀態(tài)時(shí)，相隔周期T檢測(cè)蓄電池是否充滿，當(dāng)蓄電池沒有充滿時(shí)，繼續(xù)充電，當(dāng)蓄電池充滿時(shí)返回步驟2;當(dāng)裝置處于倒計(jì)放電周期時(shí)間時(shí)，繼續(xù)倒計(jì)時(shí)，等待蓄電池倒計(jì)放電周期時(shí)間完成時(shí)，蓄電池開始放電，相隔周期T檢測(cè)蓄電池是否放完電，當(dāng)蓄電池沒有放完電時(shí)，繼續(xù)放電，當(dāng)蓄電池放完電返回步驟2。
[0016]上述步驟5和步驟8中判斷蓄電池是否充滿電的過程是，采集蓄電池電壓UO與原設(shè)定的蓄電池飽滿電壓U2進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)U0〈U2時(shí)，表示沒充滿電，當(dāng)U0>U2或者U0 = U2時(shí)，表示蓄電池已經(jīng)充滿電，其中，UO為蓄電池的電壓采樣值，U2為系統(tǒng)原設(shè)定是否已經(jīng)充滿電的臨界電壓。
[0017]上述步驟5和步驟8中判斷蓄電池是否否放完電的過程是，采集蓄電池電壓UO與原設(shè)定的蓄電池是否需要充電的臨界電壓Ul進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)U0〈U1時(shí)，表示需要充滿，當(dāng)U0>U1或者UO = Ul時(shí)，表示蓄電池布需要充滿電，Ul為系統(tǒng)原設(shè)定是否需要充電的臨界電壓。
[0018]上述方案中，優(yōu)選的是在Ul兩邊設(shè)定一個(gè)緩沖電壓區(qū)間(UlI，U111)，在U2兩邊設(shè)定一個(gè)緩沖電壓區(qū)間(U22，U222)，當(dāng)采集蓄電池電壓UO進(jìn)入到電壓區(qū)間(U11，U111)時(shí)，也就是U11〈U0〈U111時(shí)，保持上一次采集蓄電池電壓UO時(shí)的工作狀態(tài)；當(dāng)采集蓄電池電壓UO進(jìn)入到電壓區(qū)間(U22，U222)時(shí)，也就是U22〈U0〈U222時(shí)，保持上一次采集蓄電池電壓UO時(shí)的工作狀態(tài)；其中 1]11〈1]1〈1]111，且1]11與1]111關(guān)于1]1對(duì)稱，其中1]22〈1]2〈1]222，且1]22與1]222關(guān)于U2對(duì)稱。
[0019]基于充放電方法的一種蓄電池自動(dòng)充放電裝置，其特征在于:包括單片機(jī)、信號(hào)調(diào)理模塊、電流檢測(cè)模塊、電壓檢測(cè)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、開關(guān)控制模塊、充電控制模塊、電壓轉(zhuǎn)換模塊、輸入模塊、時(shí)鐘模塊、斷電檢測(cè)模塊和通信模塊；
[0020]輸入模塊用于設(shè)定蓄電池放電周期；
[0021]通信模塊用于接收外部指令，并把蓄電池充放電狀態(tài)傳給外部通信設(shè)備；
[0022]信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)需要采樣的電壓和電流信號(hào)進(jìn)行調(diào)理；
[0023]電流檢測(cè)模塊用于檢測(cè)蓄電池的電流；
[0024]電壓檢測(cè)模塊用于檢測(cè)蓄電池的電壓；
[0025]A/D轉(zhuǎn)換模塊把采集的電壓和電流進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；
[0026]開關(guān)控制模塊控制蓄電池放電；
[0027]充電控制模塊控制蓄電池充電；
[0028]時(shí)鐘模塊提供時(shí)間計(jì)時(shí)和時(shí)間運(yùn)算；
[0029]單片機(jī)用于數(shù)據(jù)處理和控制蓄電池充放電。
[0030]本發(fā)明還進(jìn)一步包括顯示模塊，顯示模塊的輸入端與單片機(jī)連接。
[0031]上述方案中，優(yōu)選的是電流檢測(cè)模塊和電壓檢測(cè)模塊均設(shè)置有與A/D轉(zhuǎn)換電氣隔離的保護(hù)電路，保護(hù)電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接。
[0032]上述方案中，優(yōu)選的是電流檢測(cè)模塊采用霍爾效應(yīng)傳感器作為隔離保護(hù)電路，同時(shí)將蓄電池輸出電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。
[0033]上述方案中，優(yōu)選的是開關(guān)控制模塊和充電控制模塊中的主要控制器件均為繼電器，使用脈沖信號(hào)控制大電流開關(guān)。
[0034]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是:
[0035]1、本發(fā)明通過對(duì)蓄電池自動(dòng)充放電管理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)有一些基站或其它設(shè)備的備用蓄電池進(jìn)行充放電管理，進(jìn)一步提高了蓄電池的壽命也減少對(duì)蓄電池定期維護(hù)的人力資源；
[0036]2、進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)蓄電池的休眠狀態(tài)，從而使蓄電池壽命得到更好提高；
[0037]3、本發(fā)明中采用分壓求差電路，可以有效的提高蓄電池的抗共模干擾能力，并且采用了電壓跟隨的電壓隔離放大電路方案和鉗位保護(hù)電路方案，有效的保護(hù)了單片機(jī)的安全；
[0038]4、本發(fā)明有效地節(jié)約了開發(fā)成本，使用簡(jiǎn)單，易于操作，智能化程度高，有效地提高了蓄電池的維護(hù)效率。
【附圖說(shuō)明】
[0039]圖1為本發(fā)明一種蓄電池自動(dòng)充放電方法的流程圖；
[0040]圖2為本發(fā)明一種蓄電池自動(dòng)充放電裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0041]圖3為本發(fā)明一種蓄電池自動(dòng)充放電裝置信號(hào)調(diào)理模塊示意圖；
[0042]圖4為本發(fā)明一種蓄電池自動(dòng)充放電裝置電壓檢測(cè)模塊示意圖；
[0043]圖5為本發(fā)明一種蓄電池自動(dòng)充放電裝置電流檢測(cè)模塊示意圖；
[0044]圖6為本發(fā)明一種蓄電池自動(dòng)充放電裝置開關(guān)控制模塊示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0046]—種蓄電池自動(dòng)充放電方法，如圖1所示，包括如下步驟:
[0047]步驟1:通過輸入模塊設(shè)定蓄電池放電周期。
[0048]步驟2:單片機(jī)檢測(cè)是否有外部指令輸入。
[0049]步驟3:當(dāng)檢測(cè)有外部指令輸入時(shí)，單片機(jī)進(jìn)一步解析外部指令是充電或放電指令，進(jìn)入步驟4;當(dāng)沒有檢測(cè)有外部指令輸入時(shí)，電壓檢測(cè)模塊采集蓄電池電壓U0，進(jìn)入步驟6;其中，UO為蓄電池的電壓采樣值。
[0050]步驟4:當(dāng)單片機(jī)解析的外部指令是充電指令時(shí)，單片機(jī)控制充電控制模塊對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；當(dāng)單片機(jī)解析的外部指令是放電指令時(shí)，單片機(jī)控制開關(guān)控制模塊對(duì)蓄電池進(jìn)行放電。
[0051]步驟5:當(dāng)蓄電池處于充電狀態(tài)時(shí)，相隔周期T檢測(cè)蓄電池是否充滿，當(dāng)蓄電池沒有充滿時(shí)，繼續(xù)充電，當(dāng)蓄電池充滿時(shí)返回步驟2。判斷蓄電池是否充滿電的過程是，采集蓄電池電壓UO與原設(shè)定的蓄電池飽滿電壓U2進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)U0〈U2時(shí)，表示沒充滿電，當(dāng)U0>U2或者U0 = U2時(shí)，表示蓄電池已經(jīng)充滿電，其中，UO為蓄電池的電壓采樣值，U2為系統(tǒng)原設(shè)定是否已經(jīng)充滿電的臨界電壓。當(dāng)蓄電池處于放電狀態(tài)時(shí)，相隔周期T檢測(cè)蓄電池是否放完電，當(dāng)蓄電池沒有放完時(shí)，繼續(xù)放電，當(dāng)蓄電池放電完成時(shí)返回步驟2。判斷蓄電池是否否放完電的過程是，采集蓄電池電壓UO與原設(shè)定的蓄電池是否需要充電的臨界電壓Ul進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)UOOJl時(shí)，表示需要充滿，當(dāng)U0>U1或者UO = Ul時(shí)，表示蓄電池布需要充滿電，Ul為系統(tǒng)原設(shè)定是否需要充電的臨界電壓。其中，T為檢測(cè)蓄電池充滿電或放完電的相隔時(shí)間。
[0052]步驟6:把采集電壓UO與原設(shè)定電壓Ul比較，Ul為系統(tǒng)原設(shè)定是否需要充電的臨界電壓；
[0053]步驟7:當(dāng)U0〈U1時(shí)，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；當(dāng)U0>U1時(shí)，開始倒計(jì)放電周期時(shí)間；
[0054]步驟8:當(dāng)蓄電池處于充電狀態(tài)時(shí)，相隔周期T檢測(cè)蓄電池是否充滿，當(dāng)蓄電池沒有充滿時(shí)，繼續(xù)充電，當(dāng)蓄電池充滿時(shí)返回步驟2;當(dāng)裝置處于倒計(jì)放電周期時(shí)間時(shí)，繼續(xù)倒計(jì)時(shí)，等待蓄電池倒計(jì)放電周期時(shí)間完成時(shí)，蓄電池開始放電，相隔周期T檢測(cè)蓄電池是否放完電，當(dāng)蓄電池沒有放完電時(shí)，繼續(xù)放電，當(dāng)蓄電池放完電返回步驟2。
[0055]在本實(shí)施例中還做了一些更加詳細(xì)的操作，在Ul兩邊設(shè)定一個(gè)緩沖電壓區(qū)間
(1]11，1]111)，在1]2兩邊設(shè)定一個(gè)緩沖電壓區(qū)間(1]22，1]222)，當(dāng)采集蓄電池電壓1]0進(jìn)入到電壓區(qū)間(Ull，U111)時(shí)，也就是Ul 1〈U0〈U111時(shí)，保持上一次采集蓄電池電壓UO時(shí)的工作狀態(tài)；當(dāng)采集蓄電池電壓UO進(jìn)入到電壓區(qū)間(U22，U222)時(shí)，也就是U22〈U0〈U222時(shí)，保持上一次采集蓄電池電壓1]0時(shí)的工作狀態(tài);其中1]11〈1]1〈1]111，且1]11與1]111關(guān)于1]1對(duì)稱，其中1]22〈U2〈U222，且U22與U222關(guān)于U2對(duì)稱.
[0056]基于充放電方法的一種蓄電池自動(dòng)充放電裝置，如圖2所示，包括單片機(jī)、信號(hào)調(diào)理模塊、電流檢測(cè)模塊、電壓檢測(cè)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、開關(guān)控制模塊、充電控制模塊、電壓轉(zhuǎn)換模塊、輸入模塊、時(shí)鐘模塊、斷電檢測(cè)模塊、顯示模塊和通信模塊。
[0057]外部?jī)?chǔ)電池的信號(hào)采集端經(jīng)信號(hào)調(diào)理模塊分別與電流檢測(cè)模塊和電壓檢測(cè)模塊連接；電流檢測(cè)模塊和電壓檢測(cè)模塊的輸出端均經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊與單片機(jī)的I/O連接。電流檢測(cè)模塊和電壓檢測(cè)模塊均設(shè)置有與A/D轉(zhuǎn)換電氣隔離的保護(hù)電路，保護(hù)電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接。電流檢測(cè)模塊采用霍爾效應(yīng)傳感器作為隔離保護(hù)電路，同時(shí)將蓄電池輸出電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。蓄電池的輸出電壓和輸出電流經(jīng)過信號(hào)調(diào)理模塊后，分別輸入到電壓檢測(cè)模塊和電流檢測(cè)模塊，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊后，輸入至單片機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換模塊采用獨(dú)立的A/D轉(zhuǎn)換器件或使用單片機(jī)上自帶的A/D轉(zhuǎn)換器組件，根據(jù)用戶需要的精度可以使用不同的A/D轉(zhuǎn)換模塊，使用戶選擇更適合自己的器件。
[0058]時(shí)鐘模塊與單片機(jī)連接，時(shí)鐘模塊采用DS1302系列芯片，用于日期和放電周期的設(shè)置與讀寫操作，主要為單片機(jī)提供時(shí)間設(shè)置與時(shí)間參考。輸入模塊的輸出端與單片機(jī)連接，輸入模塊主要鍵盤模塊，可以為薄膜鍵盤、按鍵鍵盤或獨(dú)立按鍵。顯示模塊的輸入端與單片機(jī)連接，觸摸屏顯示器件或非觸摸屏顯示器件，主要用于顯示時(shí)間、電壓和電流等參數(shù)。
[0059]開關(guān)控制模塊的輸入端與單片機(jī)連接，外部?jī)?chǔ)電池一輸出端經(jīng)開關(guān)控制模塊與外部負(fù)載模塊連接，使用脈沖信號(hào)控制大電流開關(guān)，實(shí)現(xiàn)外部?jī)?chǔ)電池的自動(dòng)放電。外部?jī)?chǔ)電池另一輸出端經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換模塊與單片機(jī)、信號(hào)調(diào)理模塊、電流檢測(cè)模塊、電壓檢測(cè)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、開關(guān)控制模塊、輸入模塊、時(shí)鐘模塊和顯示模塊連接供電。
[0060]顯示模塊主要負(fù)責(zé)界面的顯示，用于與客戶的友好交互。所述的界面顯示包括歡迎界面的顯示、當(dāng)前時(shí)間設(shè)置界面的顯示、放電周期界面的顯示、蓄電池充電界面的顯示、蓄電池放電界面的顯示、蓄電池放電電壓和放電電流界面的顯示。用戶可以通過這些界面設(shè)置當(dāng)前時(shí)間和設(shè)置放電周期，在這些界面之間相互切換，也可以獲取蓄電池的放電狀態(tài)和放電參數(shù)。
[0061]信號(hào)調(diào)理模塊，如圖3所示，是一個(gè)分壓和求差電路結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)采集蓄電池的實(shí)時(shí)端電壓和實(shí)時(shí)端電流。通過采取適當(dāng)?shù)姆謮罕?，將蓄電池的端電壓降至單片機(jī)能夠接收的安全范圍。蓄電池端電壓經(jīng)負(fù)載電阻直接掛載到求差電路的兩端，可以提高抑制共模干擾的能力。信號(hào)調(diào)理模塊如圖3所示，本實(shí)施例為四路的分壓和求差電路結(jié)構(gòu)示意圖。以第一路的分壓和求差電路為例來(lái)說(shuō)明電路是如何分壓和求差的，其他三路的分析是相同的。由模擬電路基礎(chǔ)知識(shí)可知:當(dāng)R14/R11=R13/R12時(shí)，輸出電壓可以化簡(jiǎn)為:Vol = (R14/Rll)(Vini+-Vin2+)。由此式可以看出，(Vinl+-Vin2+)用來(lái)對(duì)Rl兩端電壓進(jìn)行求差，通過適當(dāng)選取尺14、1?11、1?13和1?12的值可以對(duì)所求差值進(jìn)行分壓。
[0062]電壓檢測(cè)模塊，如圖4所示，是一個(gè)電壓-電壓轉(zhuǎn)換電路，負(fù)責(zé)采集蓄電池的實(shí)時(shí)端電壓，其中實(shí)時(shí)端電壓包括蓄電池單節(jié)電壓和總的蓄電池電壓。蓄電池的端電壓經(jīng)過信號(hào)調(diào)理模塊后，經(jīng)過一個(gè)電壓跟隨器輸入至隔離放大器的一端，隔離放大器的輸出端再經(jīng)過另一個(gè)電壓跟隨器后連接至A/D轉(zhuǎn)換模塊。其中隔離放大器的作用是將其兩端的輸入電壓和輸出電壓隔離開來(lái)，并能夠以1:1的比例傳輸電壓。在第一級(jí)電壓跟隨器的輸入端設(shè)置有鉗位保護(hù)電路，以免單片機(jī)被燒壞。如圖4所示，為本實(shí)施例的一路電壓檢測(cè)模塊的示意圖。Vin為信號(hào)調(diào)理電路中的電壓輸出，其接至運(yùn)放I的正端，運(yùn)放I的負(fù)端接至運(yùn)放I的輸出端，運(yùn)放的輸出端連接至隔離放大器的輸入端，隔離放大器的輸出端接至運(yùn)放2的正端(6)，運(yùn)放2的負(fù)端接至運(yùn)放2的輸出端，運(yùn)放2的輸出端Vout連接至單片機(jī)的相應(yīng)1 口。
[0063]電流檢測(cè)模塊，如圖5所示，是一個(gè)電流-電壓轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)將蓄電池的實(shí)時(shí)端電流轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)過適當(dāng)?shù)姆謮汉螅斎胫罙/D轉(zhuǎn)換模塊，在A/D轉(zhuǎn)換的接口上，設(shè)有鉗位保護(hù)電路，以防電壓過大而燒壞單片機(jī);而且在電流-電壓轉(zhuǎn)換的過程中，輸入電流和輸出電壓是隔離的，從而能夠有效的保護(hù)單片機(jī)。如圖5所示，為本實(shí)施例的電流檢測(cè)電路示意圖。本實(shí)施例中采用的電流測(cè)量芯片為ACS712。蓄電池的正端或負(fù)端通過Slidel連接至ACS712的I腳和2腳，而3腳和4腳則連接至Slide2—側(cè)，或者通過Slide2連接至ACS712的3腳和4腳，而I腳和2腳則連接Slidel—側(cè)，以保證Slidel和Slide2連接的是蓄電池一端的連線，從而當(dāng)蓄電池充電或放電時(shí)，有電流流經(jīng)ACS712 ο而ACS712的輸出端經(jīng)Rl和R2分壓后，輸出至單片機(jī)1口。其中采用BAT54SW系列器件用作鉗位保護(hù)電路。
[0064]開關(guān)控制模塊，如圖6所示，是一個(gè)主要由繼電器組組成的電路模塊，主要用于蓄電池的充放電控制。為本實(shí)施例的開關(guān)控制模塊。在單片機(jī)的控制下，當(dāng)繼電器SI和繼電器S2均閉合時(shí)，從而可以將充電電源連接至蓄電池，進(jìn)行充電；當(dāng)繼電器SI是打開，而繼電器S2閉合時(shí)，可以將蓄電池與充電電源斷開，而只與放電負(fù)載相連，實(shí)現(xiàn)放電。而當(dāng)繼電器SI和繼電器S2均是打開時(shí)，蓄電池是處于休眠狀態(tài)。
[0065]充電控制模塊大電流輸入端與市電連接，另一輸出端與蓄電池連接，主要完成蓄電池的充電控制。其中，充電控制模塊也包括了降壓和逆變電路，用于把市電的交流電裝為直流電，并把電壓降到蓄電池所需要的充電電壓。
[0066]電壓轉(zhuǎn)換模塊是一個(gè)包含了DC-DC模塊和降壓性穩(wěn)壓電源器件組成。DC-DC模塊負(fù)責(zé)將輸入電壓轉(zhuǎn)換成其他模塊所需要的電壓值。在本發(fā)明中所涉及的模塊中有些器件的工作電壓是不一樣的，需要不同的降壓性穩(wěn)壓電源器件來(lái)對(duì)這些器件進(jìn)行供電，以保證整個(gè)裝置的正常工作。
[0067]輸入模塊主要由按鍵組成，負(fù)責(zé)放電當(dāng)前時(shí)間的設(shè)置和放電周期的設(shè)置，以及用于以上兩種界面的切換和蓄電池檢測(cè)界面向以上兩種界面的切換功能。按鍵可以接上拉電阻或者接下拉電阻。按鍵可以是觸屏式的或者是非觸屏式的。
[0068]以上已對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明創(chuàng)造精神的前提下還可以作出種種的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種蓄電池自動(dòng)充放電方法，其特征是，包括如下步驟: 步驟1:設(shè)定蓄電池放電周期； 步驟2:檢測(cè)是否有外部指令輸入； 步驟3:當(dāng)檢測(cè)有外部指令輸入時(shí)，解析外部指令是充電或放電指令，進(jìn)入步驟4;當(dāng)沒有檢測(cè)有外部指令輸入時(shí)，采集蓄電池電壓UO，進(jìn)入步驟6;其中，UO為蓄電池的電壓采樣值； 步驟4:當(dāng)解析的外部指令是充電指令時(shí)，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；當(dāng)解析的外部指令是放電指令時(shí)，對(duì)蓄電池進(jìn)行放電； 步驟5:當(dāng)蓄電池處于充電狀態(tài)時(shí)，相隔周期T檢測(cè)蓄電池是否充滿，當(dāng)蓄電池沒有充滿時(shí)，繼續(xù)充電，當(dāng)蓄電池充滿時(shí)返回步驟2;當(dāng)蓄電池處于放電狀態(tài)時(shí)，相隔周期T檢測(cè)蓄電池是否放完電，當(dāng)蓄電池沒有放完時(shí)，繼續(xù)放電，當(dāng)蓄電池放電完成時(shí)返回步驟2;其中，T為檢測(cè)蓄電池充滿電或放完電的相隔時(shí)間； 步驟6:把采集電壓UO與原設(shè)定電壓Ul比較，Ul為系統(tǒng)原設(shè)定是否需要充電的臨界電壓； 步驟7:當(dāng)U0〈U1時(shí)，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；當(dāng)U0>U1時(shí)，開始倒計(jì)放電周期時(shí)間； 步驟8:當(dāng)蓄電池處于充電狀態(tài)時(shí)，相隔周期T檢測(cè)蓄電池是否充滿，當(dāng)蓄電池沒有充滿時(shí)，繼續(xù)充電，當(dāng)蓄電池充滿時(shí)返回步驟2;當(dāng)裝置處于倒計(jì)放電周期時(shí)間時(shí)，繼續(xù)倒計(jì)時(shí)，等待蓄電池倒計(jì)放電周期時(shí)間完成時(shí)，蓄電池開始放電，相隔周期T檢測(cè)蓄電池是否放完電，當(dāng)蓄電池沒有放完電時(shí)，繼續(xù)放電，當(dāng)蓄電池放完電返回步驟2。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蓄電池自動(dòng)充放電方法，其特征在于:所述步驟5和步驟8中判斷蓄電池是否充滿電的過程是，采集蓄電池電壓UO與原設(shè)定的蓄電池飽滿電壓U2進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)U0〈U2時(shí)，表示沒充滿電，當(dāng)U0>U2或者U0 = U2時(shí)，表示蓄電池已經(jīng)充滿電，其中，UO為蓄電池的電壓采樣值，U2為系統(tǒng)原設(shè)定是否已經(jīng)充滿電的臨界電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蓄電池自動(dòng)充放電方法，其特征在于:所述步驟5和步驟8中判斷蓄電池是否否放完電的過程是，采集蓄電池電壓UO與原設(shè)定的蓄電池是否需要充電的臨界電壓Ul進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)UOOJl時(shí)，表示需要充滿，當(dāng)U0>U1或者UO = Ul時(shí)，表示蓄電池布需要充滿電，Ul為系統(tǒng)原設(shè)定是否需要充電的臨界電壓。4.根據(jù)權(quán)利要求2-3任意一項(xiàng)所述的一種蓄電池自動(dòng)充放電方法，其特征在于:所述在Ul兩邊設(shè)定一個(gè)緩沖電壓區(qū)間(Ul I，U111)，在U2兩邊設(shè)定一個(gè)緩沖電壓區(qū)間(U22，U222)，當(dāng)采集蓄電池電壓UO進(jìn)入到電壓區(qū)間(U11，U111)時(shí)，也就是U11〈U0〈U111時(shí)，保持上一次采集蓄電池電壓UO時(shí)的工作狀態(tài)；當(dāng)采集蓄電池電壓UO進(jìn)入到電壓區(qū)間(U22，U222)時(shí)，也就是1]22〈1]0〈1]222時(shí)，保持上一次采集蓄電池電壓1]0時(shí)的工作狀態(tài)；其中1]11〈1]1〈1]111，且1]11與Ul 11關(guān)于Ul對(duì)稱，其中U22〈U2〈U222，且U22與U222關(guān)于U2對(duì)稱。5.基于權(quán)利要求1所述的充放電方法的一種蓄電池自動(dòng)充放電裝置，其特征在于:包括單片機(jī)、信號(hào)調(diào)理模塊、電流檢測(cè)模塊、電壓檢測(cè)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、開關(guān)控制模塊、充電控制模塊、電壓轉(zhuǎn)換模塊、輸入模塊、時(shí)鐘模塊、斷電檢測(cè)模塊和通信模塊； 輸入模塊用于設(shè)定蓄電池放電周期； 通信模塊用于接收外部指令，并把蓄電池充放電狀態(tài)傳給外部通信設(shè)備； 信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)需要采樣的電壓和電流信號(hào)進(jìn)行調(diào)理； 電流檢測(cè)模塊用于檢測(cè)蓄電池的電流； 電壓檢測(cè)模塊用于檢測(cè)蓄電池的電壓； A/D轉(zhuǎn)換模塊把采集的電壓和電流進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換； 開關(guān)控制模塊控制蓄電池放電； 充電控制模塊控制蓄電池充電； 時(shí)鐘模塊提供時(shí)間計(jì)時(shí)和時(shí)間運(yùn)算； 單片機(jī)用于數(shù)據(jù)處理和控制蓄電池充放電。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蓄電池自動(dòng)充放電裝置，其特征在于:還包括顯示模塊，顯示模塊的輸入端與單片機(jī)連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蓄電池自動(dòng)充放電裝置，其特征在于:所述電流檢測(cè)模塊和電壓檢測(cè)模塊均設(shè)置有與A/D轉(zhuǎn)換電氣隔離的保護(hù)電路，保護(hù)電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種蓄電池自動(dòng)充放電裝置，其特征在于:所述電流檢測(cè)模塊采用霍爾效應(yīng)傳感器作為隔離保護(hù)電路，同時(shí)將蓄電池輸出電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蓄電池自動(dòng)充放電裝置，其特征在于:所述開關(guān)控制模塊和充電控制模塊中的主要控制器件均為繼電器，使用脈沖信號(hào)控制大電流開關(guān)。
【文檔編號(hào)】H01M10/44GK105896689SQ201610488742
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月24日
【發(fā)明人】鮑鐵靖, 潘慶國(guó), 許川佩, 李曉川, 魏偉
【申請(qǐng)人】廣州市紫晶通信科技有限公司, 桂林電子科技大學(xué)