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智能铅酸蓄电池充电管理与修复系统设计
来鶴陈超波李继超高嵩
(西安エ业大学电子信息工程学院陕西西安710021)
Design of Intelligent Lead -acid Battery Charging Management
and Repair System
SONG He CHEN Chaobo Lijichao GAO So
Xi' an University of Technology, Electronic Information Engineering College, Xi'an710021, China
摘要:为了解决铅酸蒿电池充放电过程中的硫
化问题,提出并设计了一种基于富士通微控制器
MB9BF500N的智能化充电与修复于一体的铅酸蓄
铅酸蓄电池最突出的莫过于电池极板的硫化
电池维护设备,采用 Opswitch-GX249YN专用题,它是大多数铅酸蓄电池过早损坏的根本原
芯片,结合用复合式高频脉冲修复方式,实现了电因。目前普通廉价的铅酸蓄电池充电器结构简单,
路充电监控管理及电池的修复。实验表明利用该以恒流充电方式为主,仅有少数产品采用较合理的
系统可以给常规的铅酸蓄电池充电管理和修复,较充电方法,却价格不菲。针对铅酸电池的充电方法
大程度的延长单颗电池的使用寿命。
及设备进行了研究和改进,设计出了一种基于富士
关键词:铅酸蓄电池;硫化;充电;修复;智能化通徽控制器MB9BF5OON的智能化的充电管理与
中图分类号:TM910.6
修复设备,旨在解决充电及硫化问题,以提高电池
文献标识码:A
利用率和使用寿命。
文章编号:1001-2257(2015)08-0053-03
Abstract: In order to solve the sulfuration
f1硫化解决方案
problem while charging and discharging a lead
目前解决硫化的较好方法有以下2种:
acid battery, an intelligent charging and repair de-
a,高频脉冲的方式。此方式采用高频的脉冲电
vice in the lead -acid battery maintenance equip-
流对电池充电,修复率约为60%,效果较好。但因
ment is developed and designed, said device being
其修复时间长,需数十小时以上,甚至一周的时间,
based on a FUJISTU MB9BF5 N microcon效率比较低,对严重“硫化”的蓄电池修复效果不
好。由于技术简单,目前有许多设备基于该技术。
pair of the battery circuit is achieved by using
b.复合式高频脉冲方式。这种方式通过特殊
TOPSWITCH-GX249YN dedicated chip combined
的电路结构发生复合式高频正负脉冲。适当控制
with high frequency pulse composite repair. Ex-
脉冲电流值,以较小的电流密度对正极板充电,基
beriments show that the system can be applied in
本上不会形成对正极板的损伤。对于密封电池来
conventional lead-acid batteries for charging man
说,瞬间的充电电压使电极板所析出的氧气也可以
agement and restoration, and the use life of indi
vidual batteries is extended
通过氧循环在负极板上被吸收,电池也就不会形成
失水。它具有快速性、修复效率高、耗电少、不会引
Key words: lead-acid battery; sulfide; char
起电池失水、正极板软化和改变电解液原结构等优
ging repair; Intelligent
点,对严重硫化的铅酸电池修复效果也较其他方法
理想,修复率可达90%以上,此技术的应用减少了
收稿?期:2015-03-06
金项自:陕西省教育厅科研计划项目(14FO0)陕西省工业科技电池的报废数量,具有较好的经济和环保效益。采
攻关项目(2014KO6-31)。
用复合式高频脉神方式方案来解决硫化问题。
《机械与电子》2015(8)
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白
智能铅酸电池充电管理与像复系统设计
2系统总体设计
电路的核心,在由比较取样、误差放大、占空比控制
所组成的闭环中,取样的输出电压与参考电压相比
智能铅酸蓄电池充电管理与修复系统主要由较进入误差放大器。误差放大器通过改变开关管
电源系统电路、微控制器电路、电池状态监控系统、驱动信号的脉冲宽度,实现对输出电压的控制,得
人机交互系统、脉冲发生电路以及充放电电路等构到所需电压等级的稳定电压输出。采用新型单片
成。原理框图如图1所示。
Topswitch-GX249YN?芯片,不仅与线性稳压电
DC-DC
充电电源
源相比有许多优点,而且与传统的开关电源芯片如
UC3842,SG3525芯片相比也显其优越性。
充放电路
流
流
MB 9BF500N
人机交百卜?"微控制器
输入
次压「直流
脉冲发生电
滤波器
整流滤波
池
占空比控制し比较取样
监控
LL
开关脉冲
图1系统原理框图
误差放大
设备电源取自市电系统,经整流后提供给DC
DC模块,产牛生系统电源和充电电源。系统各个部
图2脉宽调制高频开关电源原理框图
件包括充电系统电源、CPU核心及外设供电。微控
3.2充电与修复电路的设计
制器(MB9BF500N)是系统的核心,主要完成各个
系统充电与修复电路的原理如图3所示,脉冲
设备的控制与协调任务,如人机界面、报警、状态切
发生与控制系统用于产生可控的冲击脉冲电压。
换、实时状态监控等。电池状态监控系统则是完成脉冲电压由12MHz晶振和反相器741-S04组成的
实时的电池温度、电压、电流的数据采集任务,并送振荡电路产生,经MCT496与控制信号蠲制处理
给微处理器做分析处理。由于 MB9BF50(N系列自后,经过Q1和Q2两级放大后加到充电电路上,完
带片内A/D,因此可以直接接受模拟信号输入;人成脉冲修复充电任务;充放电电路在CPU的控制
机交互系统主要由液晶显示屏、按键、声光报警部下完成充放电过程。控制部件采用开关效果良好
件组成,完成必要的信息显示和与用户交互,使设的MOS管构成,使电路具有更好的开关响应能力,
备更加人性化,便于操作。脉冲发生系统用于产生更利于脉冲充电。
可控的冲击脉冲电压,这个脉冲电压经过调制处理3.3电池状态监控电路设计
与放大后加到充电电路上,完成脉冲修复充电任
监测的对象主要是电池组的电压和电流。电
务;充放电电路在CPU的控制下完成充放电过程
压由精密分压电阻R2,R3取得,经过LM324放大
控制部件采用开关效果良好的MOS管构成,使电后送至微控制