蓄電池充電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

胡斌

摘要：設(shè)計(jì)了以PIC單片機(jī)為核心的蓄電池充電控制系統(tǒng)，功率主電路為DC/DC變換器，采用PWM實(shí)現(xiàn)對(duì)功率開關(guān)管的控制。系統(tǒng)通過片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換模塊實(shí)時(shí)采樣蓄電池的輸入電壓、輸出電壓、充電電流及溫度等參數(shù)，對(duì)輸入過壓、輸出過壓、輸出過流等具有硬件保護(hù)功能。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；蓄電池；充電控制

中圖分類號(hào)：TN86文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)26-6373-03

Design of Battery Charging Control System

HU Bin

(Xinyang Normal University, Xinyang 464000, China)

Abstract: A battery charging control system with the core of PIC single chip computer was designed. The main power circuit was a DC/DC converter, and the power switch element was controlled by PWM.The system did real-time sampling on such pa? rameters as input voltage, output voltage, charging current and temperature by the A/D module. The system made a hardware protection to the input over-voltage, output over-voltage and output over-current.

Key words: single-chip computer; battery; charging control

鉛酸蓄電池由于其價(jià)格低廉、容量大、使用安全可靠等特點(diǎn)，在生產(chǎn)和生活中的各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，如電車、太陽能光伏系統(tǒng)應(yīng)用、通訊、不間斷電源等等。隨著低碳生活的大力提倡，國家正在大力發(fā)展太陽能、風(fēng)能等綠色能源的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，而這些綠色能源受到自然環(huán)境和氣候條件的影響很大，能量輸出不穩(wěn)定，所以需要儲(chǔ)能設(shè)施，而鉛酸蓄電池?zé)o疑是合適的選擇。

長期以來，由于傳統(tǒng)的充電控制方法不當(dāng)，鉛酸蓄電池的使用壽命要短于其設(shè)計(jì)壽命。目前，對(duì)于蓄電池充電物理、化學(xué)過程的研究已經(jīng)比較成熟，提出了很多合理的充電方法。同時(shí)，電子技術(shù)的發(fā)展，也為電池提供更智能、更復(fù)雜的充電裝置，兩者的結(jié)合，對(duì)提高鉛酸蓄電池的使用壽命有現(xiàn)實(shí)意義。下面就一種蓄電池充電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。

圖1系統(tǒng)總體方案示意圖

系統(tǒng)主要由DC/DC主電路、充電控制器、充電采樣電路、驅(qū)動(dòng)電路、充電保護(hù)電路等部分組成。如圖1所示，充電系統(tǒng)功率主電路為DC/DC變換器，采用單片機(jī)PWM輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)功率開關(guān)管的通斷控制，利用單片機(jī)片內(nèi)的片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)時(shí)采樣蓄電池的輸入電壓，輸出電壓，輸入電流和溫度等參數(shù)，以完成對(duì)蓄電池充電過程的智能控制。本充電系統(tǒng)能對(duì)輸入過壓、輸出過壓、輸出過流等實(shí)現(xiàn)硬件保護(hù)功能，還具有充電LED指示功能，便于對(duì)充電過程進(jìn)行簡單的識(shí)別和監(jiān)控。另外，還可以通過按鍵對(duì)充電模式進(jìn)行選擇，如激活模式、快充模式、常規(guī)模式等等。

圖6充電電流采樣電路

系統(tǒng)在激活充電和快充模式狀態(tài)下，需要對(duì)充電電流進(jìn)行控制，使其恒定。設(shè)計(jì)中，采用霍爾電流傳感器進(jìn)行電流檢測。閉環(huán)霍爾電流傳感器的精度高、線性度較好，響應(yīng)時(shí)間快（小于1uS），溫漂小。根據(jù)蓄電池的參數(shù)，選擇的霍爾傳感器的額定測量電流Ipn為20A，線性范圍Ip在0-±30A之間。電源電壓為±15V，如圖6所示，+VCC和-VCC分別接+15V和-15V電源。負(fù)載電阻R2的作用產(chǎn)生壓降，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)，其推薦值在50Ω-150Ω之間，設(shè)計(jì)采用中間值100Ω。圖中RC電路的作用是對(duì)采樣電壓信號(hào)進(jìn)行濾波，而后將信號(hào)送入PIC單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換通道AN5引腳進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。

設(shè)計(jì)的蓄電池充電控制系統(tǒng),具有過充過放保護(hù)和溫度補(bǔ)償。經(jīng)過測試,系統(tǒng)顯示出良好的控制效果,不僅提高了充電的工作效率,同時(shí)也保護(hù)了所使用的蓄電池,有效地延長了蓄電池的使用壽命。在低碳環(huán)保方面,具有一定的社會(huì)效益和廣泛的推廣價(jià)值。

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