智能电池充电（精选9篇）
智能电池充电 篇1
1 充电电源的产生
充电的电流源由单片机的PWM输出产生：其输出为方波，可由占空比来调整大小。图1给出了PWM波形的一个例子：占空比为波形为高电平的时间与PWM信号的周期之比。对于一个PWM实现来说，其输入是一个数值，通常为整数，该数值与所需要的输出波形的占空比成正比。
PWM技术的基本原理是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。通过调整PWM的周期、PWM的占空比从而达到控制充电电流的目的，图2为几种典型的PWM输出波形，可以看出，占空比取决于PWM寄存器的值。
8位PWM方式的占空比由方程1给出。
由方程1可知，最大的占空比为100%(PCA0CPHn=0)，最小占空比为0.39%(PCA0CPHn)。可以通过清‘0’ECOMn产生0%的占空比。
2 A/D与温度传感器
C8051F310单片机是10位ADC单片机。转换速度可达200ksps, 可多达21或17个外部单端或差分输入，VREF可在外部引脚或VDD中选择，内置温度传感器(±3℃)，外部转换启动输入。
(1)温度传感器部分。温度传感器产生一个与器件内部温度成正比的电压，该电压作为一个单端输入提供给ADC(模/数转换器)的多路选择器。当选择温度传感器作为ADC的输入并且ADC启动一次转换后，可以通过简单的数学运算将ADC的输出结果转换成用度数表示的温度。
为了能使用温度传感器，它首先必须被允许，ADC及其相关的偏置电路也必须被允许。ADC可以使用内部电压基准，也可以使用外部电压基准。本电路使用的是内部电压基准。通过将TEMPE (REF0CN.2)设置为“1”来允许温度传感器工作。模拟偏置发生器和内部电压基准的允许位也位于REF0CN总;所有这些位可以在一次写操作被允许，例如：
Mov REF0CN, #07 h;允许温度传感器、模拟偏置发生器和电压基准
下一步，必须选择温度传感器作为ADC的输入。这可以通过写AMX0SL来完成，例如：
下一步必须正确设置位于ADC0CF中的ADCSAR时钟分频系数，特别是ADC转换时钟周期至少应为500ns。
接下来选择ADC的增益。在单端方式下，ADC能够接受的最大直流输入电压等于VREF。如果使用内部电压基准，则该值大约为2.4V。温度传感器所产生的最大电压值稍大于1V。因此可以安全地将ADC的增益设置为“2”，以提高温度分辨率。设置ADC增益的配置在ADC0CF中。所以，有
其余的ADC配置位在ADC0CN中。这是一个可一位寻址的特殊功能寄存器。可以选择任何一种有效的转换启动源：定时器2或定时器3溢出、向ADBUSY写“1”或使用外部CNVSTR。
向AD0BUSY写“1”提供了用软件控制ADC0转换的能力。AD0BUSY位在转换期间被置“1”，换结束后复“0”, AD0BUSY位的下降沿触发中断(当被允许时)并置位ADC0CN中的中断标志(AD0INT)。
通过写入下面的控制字，将ADC配置为低功耗跟踪方式，采用向ADBUSY写“1”作为转换启动信号，输出数据采用左对齐格式：
至此，可以通过向ADBUSY写“1”来启动一次转换;
Setb ADBUSY;启动转换
现在等待转换完成：
JnbADCINT, $;等待转换完成
一旦转换完成，ADC输出寄存器(即ADC0H和ADC0L中的16位值)包含与器件内部的绝对温度成正比的代码。温度传感器产生一个与器件内部绝对温度成正比的电压输出。方程4给出这一电压与温度的摄氏度数值之间的关系。
其中Vtemp———温度传感器的输出电压;
Temp———器件内部的摄氏温度值。
温度传感器的传输特性如图3所示, 温度传感器的电压不能直接在器件外部测量。它出现在ADC多路选择器的输入端，允许ADC测量该电压值并产生一个与电压成正比的输出代码。ADC在左对齐、单端方式下产生的输出代码与输入电压成正比。
其中CODE———左对齐的ADC输出代码;
Gain———PGA的增益;
VREF———电压基准的电压值，如果使用内部VREF, 则大约为2.43V。
把方程2代入方程3，并假设Gain=2和VREF=2.43V，解方程得到输出温度值。
(2) A/D部分。C8051F310/1/2/3的ADC0子系统集成了两个25通道模拟多路选择器(合称AMUX0)和一个200ksps的10位逐次逼近寄存器型ADC, ADC中集成了跟踪保持电路和可编程窗口检测器。AMUX0、数据转换方式及窗口检测器都可用软件通过特殊功能寄存器来配置。ADC0可以工作在单端方式或差分方式，可以被配置为用于测量P1.0～P3.4、温度传感器输出或VDD(相对P1.0～P3.4或GND)。只有当ADC控制寄存器(ADC0CN)中的AD0E位被置1, ADC0子系统才被使能。当AD0EN位为0, ADC0子系统处于低功耗关断方式。
模拟多路选择器(AMUX0)选择去PGA的正输入和负输入，P1.0～P3.4、片内温度传感器输出和正电源(VDD)中的任何一个都可以被选择为正输入;P1.0～P3.4和GND中的任何一个都可以被选择为负输入。当GND被选择为负输入时，ADC0工作在单端方式;在所有其它时间，ADC0工作在差分方式。ADC0的输入通道由寄存器AMX0P和AMX0N选择转换码的格式在单端方式和差分方式下是不同的。每次转换结束后，寄存器ADC0H和ADC0L中保存ADC转换结果的高字节和低字节。转换数据在寄存器对ADC0H:ADC0中的存储方式可以是左对齐或右对齐，由AD0LJST位(ADC0CN)设置决定。当工作在单端方式时，转化码为10位无符号整数，所测量的输入范围为0-VREF/1024。
采用过采样和求均值提高ADC分辨率：每增加一位分辨率，信号必须以4倍的速率过采样，即，
其中w———希望增加的分辨率位数;
fs———初始采样频率要求;
fos———过采样频率。
假设一个系统使用了12位的A/D，每秒输出一个温度值。为了将分辨率增加到16位，按下式计算过采样频率，即
因此如果以256Hz的采样频率对温度传感器进行采样，则将在所要求的采样周期内采集到足够的样本，对这些样本求均值便可得到16位的输出数据。
下面对温度测量中的分辨率改善情况进行比较。
片内温度传感器的满度输出略大于1V。假设使用2.4V的基准电压(Vref)，可以计算10位和16位测量的代码宽度和温度分辨率(可测量的最小温度变化)。
(1) 10位温度分辨率
在不采用过采样技术的情况下，将得到10位的温度测量结果。温度每变化1℃，片内温度传感器的电压将变化2.8mV。在使用2.4V的Vref且PGA的增益等于2时，电压分辨率是
10位温度分辨率是：
因此对于每个ADC码，可以测量的最小温度变化是0.418℃。通过使用过采样和求均值技术，可以达到16位的分辨率。
(2) 16位的温度分辨率
这样可以测量到的最小温度变化为
在采用过采样技术的情况下，用同一个片内10位ADC可以测量的最小温度变化是0.007℃。这就允许高于1/100℃的精度进行测量。
3 充电过程及充电各参数
3.1 校正
为确保电压和电流的测量值的精确性，算法采用一个两点系统校正方案。在这个方案中，假定用户使用两个已知的电压和两个已知的电流，一个点接近于地电平，另一个点接近于原测量值，然后算法采用这两个点为电流和电压通道计算一个斜率和一个偏置值，并将结果存储在FLASH中。所有以后的转换都是相对于这些斜率和偏置计算值而言的。但需要注意的是，如果电流通道使用的是一个外部放大器，那么该放大器同样也需要使用一个类似的两点校正方案进行校正以确保其精度。
3.2 温度
本例的算法使用片上温度传感器监测温度。温度传感器是没有经过校正的，但仍然可以提供充分精度的温度测量。如果需要获得更高精度的温度测量，可以通过一点或两点温度校正方案来实现。当然，也可以使用一个外部温度传感器检测温度，可以通过重新配置AMUX来引入这个额外的输入电压。
3.3 电流
电池的充电电流是通过采集一个小的但精确的敏感电阻的差分电压的值来进行监控的。经片上的PGA将电流放大后，采用片上8位ADC使用过采样的和均值的方法来获得16位的分辨率，再通过斜率和偏置校正系数计算出相应地电流值，如果想获得更高精度的电流测量值，就需要使用一个外部增益。
3.4 电压
电池的电压是通过外部的电阻进行衰减和监测的，需要注意的是本程序是用电源电压作为ADC的参考电压。为了更精确地检测，必须将检测到的高于参考电压的电压值衰减。如果需要更精确的参考电压，可以使用外部参考，并同时相应地调节分压电阻的值。
4 充电程序流程
4.1 充电流程
4.1.1 充电的第一阶段
在第一阶段，为了便于描述，我们假定电池在充电开始时是处于放电状态。F31x调节电池的电流至ILOWCURRENT (典型值1/50C) 直到电池的电压达到VMINVOLTBULK。需要注意的是电池的充电电流需要限定至ILOWCURRENT以确保安全地启动充电并将电池的自热效应减至最小。如果温度在任何时候超过限定值充电就会自动停止。
4.1.2 充电的第二阶段
一旦电池到达VMINVOLTBULK，充电就进入了第二阶段。在这一阶段，电池的算法控制PWM通路开关以确保输出电压为电池提供一个恒定的充电电流IBULK (充电速率或容积电流通常为1C，并且和ILOWCURRENT与VMINVOLTBUL一样可以在头文件中定义) 。
4.1.3 充电的第三阶段
电池到达VTop (在单节充电器中的典型值为4.2V) 以后, 充电器算法进入第三阶段，在这一阶段，PWM将信号反馈回来并调节电池的电压。在第三阶段，电池继续充电直到电池的充电电流到达IMINIBULKl。此后，电池将被额外充电30min，随后，充电终止。充电的绝大部分时间都用在第三阶段。
注意在大多数实际应用中(比如便携式PC机)，当启动电池充电时，充电状态可能会处于三阶段中的任一阶段。但这不会影响充电效果，因为系统只是在监视电池的电流状态并在那一点启动充电过程。
5 结束语
C8051F单片机的高模拟集成度、小体积、集成的FLASH存储器以及低能耗等特点使得该产品成为灵活的新一代电池充电器应用的理想选择。
以开关充电电源为充电器电路的硬件基础, 单片机为控制部件, 能准确地对电池进行状态监测、充电控制、停充控制、温度补偿控制。依据充电波形知道电流在充电过程中慢慢减小，提高了蓄电池充电接受率，延长了电池的寿命。
摘要：论述利用PWM脉宽调制产生可用软件控制的充电电源, 以适应不同阶段的充电电流的要求。温度传感器对电池温度进行监测, 并通过AD转换和相关计算检测电池充电电压和电流, 以判断电池到达哪个阶段, 以此达到智能充电的目的。
关键词：智能控制,PWM,温度传感器
参考文献
[1]周志敏, 周纪海, 纪爱华.充电器电路设计与应用[M].北京:人民邮电出版社, 2005.
[2]Cygnal Intergrated Products, Inc.C8051F单片机应用解析[M].潘琢金译.北京:北京航空航天大学出版社, 2002.
[3]Cygnal Intergrated Products, Inc.C8051F310数据手册[M].潘琢金译.北京:北京航空航天大学出版社, 2003.
[4]徐爱钧, 彭秀华.Keil Cx51V7.0单片机高级语言编程与uVision2应用实践[M].北京:电子工业出版社, 2004.
智能电池充电 篇2
你平时是怎么充电的?
对很多人来说，充电是一件水到渠成的事情：睡觉前顺便给手机充电;任何有插座的地方见缝插针的给手机充电;连个充电宝随时随地给手机充电;坐在电脑前将手机插在电脑上充电。
至于手机多少电量再拿去充……咳咳，那得看最后能剩多少电量了。
不过也有不少人在电量剩20%或者15%开始预警时，就急匆匆的跳起来寻找充电器了。
多少电量充电效果最好?
你肯定注意到这样一个问题：手机充电的速度并不是恒定的。
有时充一会儿电就能用好久，有时充一晚上都撑不下来一天。
那么，什么时候充电最快呢?
一般来说，一个电量几乎耗尽的电池就如同一个被困在沙漠中几乎脱水而亡的人，一旦让他接触到水源他就会以最快的速度汲取最多的水分。
同理，在电池几乎耗光电量时给其充电可以达到更好的充电效率。
所以在电池还剩10%的电量时充电，有可能将会比还剩50%电量时充电接收到更高的电流。
可是，如果真如上面所说的电量很低再去充电，那你的手机电池就遭罪了!
不正确的充电方式有哪些危害?
在大家的`概念里，电池用到20%以下再充电会比较好，在镍电池时代确实如此。
可是到了现在的锂电池时代，真让手机电量降到20%甚至自动关机，对电池的损伤非常大，会造成充电慢、电池不经用、甚至电池寿命降低等问题。
另外，如果手机用到自动关机，锂电池会因为过度放电导致内部电压过低，可能会出现无法开机和充电的情况!
电量剩多少充电最好?
每块电池都有一个充电周期数量，充电次数用完，就意味着电池该寿终正寝了。
一个充电周期指的是电池从充满电到电量完全用完，因此如果你可怜的手机总是电量用完才充电，那电池的使用周期就被大大缩短。
因此，尽可能让电池保持50%以上的电量，一旦低于这个电量，就该给手机充电了。
手机过度充电会有问题吗?
我们都知道，锂电池一般会有安全保护电路以及很多安全专职，足以保证在过度重放电时自动切断电池的电路。
因此，一般情况下过度充电不会引发爆炸等安全问题。
但是，电池充满后继续充电，会让电池一直保持在满电的状态下，会加快电池容量的损失速度，使电池容量变低。
电池是手机的命根子，请保护好它。
镍氢电池智能充电器的设计 篇3
一、智能充电器的硬件设计
作为一个好的充电器设计, 必须能够实时地对充电电路的电压, 电流这些关系到充电过程好坏的参数进行检测, 同时针对这些参数的变化调整充电的电流, 电压。只有这样才能保证延长充电电池的使用寿命, 同时又能快速地充满电池。
本系统的主要控制部分由ATmega16来承担, 单片机产生PWM输出, 控制MOS管的导通从而通过BUCK电路为充电电路产生脉冲电压, 再对电压, 电流进行采样, 通过单片机内部进行A/D转换, 得到所需的数据, 再根据这些数据调整PWM的占空比, 控制BUCK电路的输出电压, 从而完成了对充电电路的控制。
本系统的硬件核心部分是对BUCK电路的控制 (如图2) , 由单片机以固定的频率输出的PWM信号经过三极管Q1的放大后, 控制MOS管Q2的开关切换, 并利用调整PWM的占空比来调整Vo的大小, 有如下公式
Vo/VDC=D (D为PWM的占空比)
当MOS管导通时, 电容通过电感被充电 (电感也吸收了能量) 。当MOS管断开时, 电感试图保持电流, 从而导致电流流过二极管、电感和电容。这就是一个工作周期。如果减少占空比开通时间减少, 断开时间增加, 输出电压也将下降。反之输出电压将增加。在占空比为50%时buck变换器的效率最高。
利用二极管D2的反向截至特性防止充电电池对单片机进行供电。
系统的检测电路的硬件构成如 (图3) , 由单片机的控制信号“Dis Charger”控制三极管Q3的导通截至, 当截至时对充电电池充电, 信号“Voltage”送单片机ADC通道0, 求出充电电压, 通过电阻R7两端的电压信号经运算放大器放大后送ADC通道1, 得到电压后除以R7的阻值后求出充电电流。
由于镍氢电池仍然存在一定的记忆效应, 对于电量尚未使用完的电池, 充电前应该先按键“KEY_2”, 由单片机的控制信号“Dis Charger”控制三极管Q3导通, 对电池放电, 以免使电池产生记忆效应。
充电池的温度信号由装在电池盒中的18B20采集后送单片机端口PA2。
二、智能充电器的软件设计
本系统电池充电过程分为预充电、快速充电、涓流充电三个阶段。预充电阶段电池应先用小电流充电, 电池的温度有所提高后, 转入快速充电阶段, 快速充电是用大电流充电, 电池的大部分电能在这一阶段恢复。当ΔV/Δt=0时, 转入涓流充电阶段, 如果没有发生温度和电压超出极限值, 则一直保持该状态, 直至最大充电时间为90分钟, 指示灯闪烁表示电池已充好。
预充电阶段大约4分钟, 第一分钟以0.1C的电流充电, 第二分钟以0.3C的电流充电, 第三分钟以0.5C的电流充电, 第四分钟以0.7C的电流充电。
快速充电阶段从第5分钟开始, 充电的电流为1C。在这一过程中充电器会每隔一分钟检测一次温度, 每隔一秒钟检测一次电压。这些数据将与上一次数据进行比较。一旦电池电池的电压不再变化, 进入涓流充电阶段。
涓流充电阶段。充电的电流为0.025C。并开始最大充电时间计时, 90分钟后自动切断充电电路。
手机充电怎么充对电池好 篇4
只要充满就好，时间不必过长，其实时间过长并不会有好处，反而影响电池的寿命。
02、第一次充电时间不宜过长
第一次充电和平时充电一样即可，不需要特殊处理，因为新一代电池已经为大家省去了麻烦。
03、完全用光手机的电这种做法不推荐
有人觉得也许完全用光手机的电是好事，其实对手机电池是致命伤害。
04、万能充就不要用了
万能充虽说适配任何手机，但是由于电压各方面的原因，对手机危害是很大的。
手机充电的小知识
1.随时能给手机接上电
很多人习惯在电池耗尽后再给手机充电，但实际上，只要有电源，手机可以随时充。
这是因为，现在的手机电池普遍使用锂电池，多次插拔电源不会对电池造成影响。
研究发现，当手机电量消耗掉10%时，充电效果是最好的。
2.充满电后别接着充
如果手机已充满电却还连着电源，会影响电池寿命。这是因为，一旦手机达到100%电量，它就进入“涓流充电”模式——保持满格电的状态。若继续充电，手机电池将会受到电流影响，有些化学成分会遭到破坏，影响使用效率。
3.不要充到100%
事实上，锂电池不需要被完全充满电再断电。这是因为，手机充满电后，电池内部的电压会升高，增加电池负担。因此，手机充电完全可以随插随拔，只要能维持正常使用就可以。
日常维护
1.手机电池不要等到没电才充电。
一般我们都会有一种想法就是手机的电池电力要全部放完再充电比较好基本上是没错的，因为我们在以前使用的充电电池大部分是镍镉(Nicd)电池，而镍镉电池有所谓的记忆效应若不放完电再充的话会导致电池寿命急速减少。因此我们才会用到最后一滴电才开始充电。但当下的手机及一般数码产品大部分都用锂 (Li)电池，而锂电池的话就没有记忆效应的问题。若大家还是等到全部用完电后再充的话，会使得锂电池内部的化学物质结构不稳定从而导致寿命减少。这是从厂商那得到的讯息，并经过本身测试而得。
2.当手机正在充电时，请勿接电话!!
智能电池充电 篇5
小型UPS广泛用于个人电脑或商用电脑(如超市收银电脑、网络服务器等)及资讯类产品,以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间,从而使用户有足够的时间应对突发的断电事故。作为保护性的电源设备,蓄电池的性能直接影响着UPS的工作性能和寿命。目前UPS对蓄电池的充放电管理模式虽有所改进和发展,但仍然停留在对蓄电池组整体进行充电,如图1所示。
目前这种UPS的充电管理模式,由于蓄电池单体之间的特性(如内阻、容量、化学特性等)存在着一定的差异,在进行多次充放电之后,蓄电池组各单体之间的端电压会产生不一致的现象,还会存在某些电池单体发生过充、欠充和过放的现象。这种充电模式只能保证在整个充电过程中整组蓄电池的总电压以及电流值不高于产生过充电的最高值。过充电会增大壳体内压,引起蓄电池正极析氧,并易使活性物质脱落。如果长期过充电,电解液中的水损耗加剧,正极因析氧而被腐蚀,蓄电池有干涸的危险;易使蓄电池荷电不足,严重影响蓄电池的容量,也会导致电池损坏。而过放电,会使极板表面生成难以恢复的PbSO4结晶大颗粒,进而造成极板硫酸化,大大降低极板活性物质的孔率。这些现象会使蓄电池性能下降,进而导致整组蓄电池的性能下降,影响UPS的正常工作性能,不能很好保障不间断电源处于良好的运行状态,并严重降低UPS的寿命[1]。以性价比较高、市场占有率最高的SANTAK-K500VA UPS为例,其主要性能参数为:
(1)输入:额定容量,500VA/300W;输入范围,(165～265VAC)±7VAC;频率,50Hz。
(2)输出:电压范围,220×(1±10%)VAC(电池模式);频率,50Hz±10%(电池模式);转换时间,<10ms。
(3)电池:类型,12V/7Ah;典型充电时间,10～16h;电池保护,自动检测及放电保护;备用时间3～10min;工作寿命5万h。
经调查,UPS蓄电池的实际工作寿命仅为1.5万～2万h,远远低于其理论工作寿命,使蓄电池更换频率太高,造成资金的浪费。另外,蓄电池含有大量的铅等重金属,使用寿命越短,报废量越大,对自然环境造成的污染越严重。
1 蓄电池分只同时均充管理方法
针对以上情况,提出一种蓄电池分只同时均充模式,即对单只蓄电池进行单独监测、充电,能够保证每一只蓄电池都充满,从而保障蓄电池的使用性能,延长其使用寿命[2]。
该模式是由主充单元模块和为各单只蓄电池设计的均充单元模块(包括监测和充电两部分)组成。均充单元模块能够实时监测各单只蓄电池充电过程中的端电压,并根据这些数据对主充和均充进行切换[3]。分只同时均充管理模式的工作原理(如图2所示)及过程:
(1)蓄电池组每个单体电池上都设有电压检测装置,即电压比较电路(芯片),刚开始充电时,主充和均充同时进行。
(2)当检测到某一电池单体的端电压达到预设参数值时,便切断此单体的均充电路以及主充电路,端电压未达到预设参数值的电池单体则将继续被充电。
(3)充电过程中自始至终对电池单体端电压进行实时检测,只要某电池单体端电压达到预设参数值,则停止对此电池单体充电,直至所有电池单体的端电压均达到预设参数值为止。
2 系统设计
基于蓄电池组分只同时均充管理方法,对UPS的内部电路进行改进,同时均充电路原理如图3所示。
2.1 主充单元模块
主充单元模块的电路原理见图4。主充模块对整组蓄电池进行充电,是为了满足UPS蓄电池的快速充电要求,并为均充电路提供直流电源。其工作原理:通过变压器对220V的交流电进行降压,再通过桥式整流器整流,转变成直流电,滤波后再经过L7912CV稳压芯片进一步稳定电压,利用并联的1000μF电解电容补偿动态性能,利用0.1μF的陶瓷电容进行高频去耦,利用两个IN4004二极管串联到L7912CV稳压芯片的接地端,将输出电压抬升至13.5V供主充电压。
2.2 均充单元模块
均充模块采用开关电源芯片L4960,通过与负电压芯片7905配合来调节输出浮充电压到2.25V,另外还包括LM393型双电压比较器、DZ-160三触点型中间继电器等。其主要功能:对对应的单只蓄电池进行充电;对每一单只蓄电池的端电压进行实时监测,当发现蓄电池组中某一单只蓄电池的端电压达到充电阈值电压时,即停止主充及对该只蓄电池的充电,而对其余尚未达到充电阈值电压的单只蓄电池的均充电继续进行,直至每一单只蓄电池都充满为止。
2.2.1 均匀充电
均充单元模块的电路原理见图5。开关电源芯片L4960的输出电压范围为5.1～40V,选用2.25V作为对各单只蓄电池的充电电压。并联一个7905芯片,提供-5V的电压,接到开关电源芯片L4960的4引脚上,就可以实现L4960芯片的输出电压在0～35V连续调节。
2.2.2 蓄电池组的分只监测与控制
LM393型双电压比较器,DZ-160型三触点型中间继电器主要用来完成蓄电池主充、均充状态控制。其分只监测与控制流程见图6。
3 蓄电池输出设计
传统蓄电池组充电方式是对蓄电池组整体进行充电,蓄电池只需首尾引出正负极接线桩头即可。而分只同时均充是对每一个电池单体进行独立充电管理,因此需要对原有的蓄电池结构进行改造。在原有的蓄电池基础上为每一电池单体增加一对输出桩头(正负极),为了方便充电,将每个单体电池的输出桩头分别引出并接到标准VGA式USB接口处,如图7所示。
4 结语
U PS蓄电池分只同时均充电路可以在根本上保证蓄电池单体容量和端电压的一致性,提高了UPS的工作性能和寿命。这种分只同时充电模式可以广泛应用于用12V蓄电池组作为直流电源的所有系统。
参考文献
[1]邱望标,黄克.基于模糊控制的电动汽车蓄电池组管理系统[J].机械与电子,1996,1
[2]邱望标,徐苏恒,李茜.移动通讯基站蓄电池组管理系统的远程控制模块设计[J].贵州大学学报(自然科学版),2009,(04):78-81
智能电池充电 篇6
关键词：智能充电,正激变换,控制策略,模块设计
随着石油能源不断消耗,电动汽车以其节能环保特性被世界各国研究和推广。然而动力电池一直是制约电动汽车发展的最大瓶颈。阀控免维护铅酸蓄电池(VRLA)[1]凭借其制造成本低、容量大、电压稳定等优点成为电动汽车的主要动力设备。但若蓄电池使用不当,其寿命会大大缩短。经研究发现,充电过程对电池寿命影响最大,放电过程影响相对较小。因此充电系统,对蓄电池的寿命起决定性影响。
传统的充电方法是通过加大充电电流,达到快速充电的目的。但大电流充电必然会导致蓄电池过流、过温、极板极化等现象,严重影响蓄电池寿命。若以小电流慢充,虽然对蓄电池寿命影响较小,但充电时间会相对延长。为解决充电时间与电池寿命的矛盾问题,通过对蓄电池充电过程内部化学特性的了解,提出一种新的充电控制策略,实现蓄电池高效、快速、无损害充电。
1 充电控制策略
1.1 快速充电技术的理论基础
20世纪60年代,美国科学家马斯以最低析气率为前提,提出蓄电池能够接受的最大充电电流和可以接受的充电电流曲线,其方程为
i=I0e-at (1)
式中,i为任意时刻t时的蓄电池可接受充电电流;I0为最大可接受充电电流;a为衰减率常数,也称为充电可接受比。
1972年,马斯又在第二届电动汽车大会上提出了著名的马斯三定律[2],奠定了快速充电的基础。
第一定律:一个蓄电池以任何给定电流放电,它的充电接受率a和放电容量C的平方根成反比,即
式中,K为放电电流常数;C为蓄电池放电的容量。
第二定律:对于任何给定的放电深度,一个蓄电池的充电接受率a和放电电流Id的对数成线性关系。即
a=K2lgkId (3)
式中,K2为放电量常数,视放电深度而定;k为放电常数。
第三定律:一个蓄电池经几种放电率放电,其充电接受电流是各个放电率下接受电流之和。即
It=I1+I2+I3+… (4)
式中,I1,I2,I3,…为各放电率下的充电电流。
马斯三定律表明,在充电过程中,当充电电流接近蓄电池可接受充电电流曲线时,适时的停止充电,并在停止过程中加入放电脉冲,可以消除极化现象,提高蓄电池的充电接受能力,从而大幅提高充电速度,对蓄电池的容量和寿命不造成影响。
1.2 充电控制策略
根据马斯三定律的理论基础,实验以12 V/12 AH铅酸蓄电池为对象,设计的充电控制策略,将充电过程分为三个阶段:大电流恒流、正负脉冲快速充电、恒压补足充电,如图1所示。该蓄电池额定电压为12 V,充满电时端电压约为14.7 V,放完电时端电压约为10.8 V,充放电过程中电池温度若达到45 ℃,蓄电池极化现象严重、极板活性物质开始脱落。
充电过程三个阶段具体控制策略如下:
(1)大电流恒流阶段。充电初期,当电池端压小于12 V时,表示电池电量较低,可以采用大电流进行恒流充电,使蓄电池在较短的时间内尽量充入较多的电量。当蓄电池的端电压上升到14.7 V时,水开始分解,产生极化和析气现象,此时停止充电。一段时间后,转入下一阶段。
(2)正负脉冲快速充电阶段。在脉冲的停歇阶段,随着充电电流的消失,极化现象部分消失。接着再放电,使蓄电池反向通过较大电流,可以消除析气现象产生的气体,并进一步消除极化现象,使蓄电池接受电量的速度加快。将此阶段再细分为三级,使充电电流接近蓄电池可接受充电电流,从而在快速充电的同时,不会对蓄电池造成损坏。
(3)恒压补足充电阶段。经过前两个阶段以后,并不能保证蓄电池电量已充满。此时,还应进行恒压补足充电。此阶段充电电流逐渐减小,当检测到电流下降到某一阈值时,停止充电。此时也标志着充电过程完全结束。
2 硬件电路设计
2.1 系统结构
系统结构如图2所示,主要由功率变换电路和智能控制电路[3]组成。功率变换的作用是向蓄电池提供所需的电压、电流;智能控制电路的作用是检测蓄电池的电流、电压、温度等参数,通过数字PI闭环调节,按照提出的充电控制策略,来实现蓄电池智能充电。
2.2 功率变换电路
由于系统电路功率约在150 W,故采用成本较低的单端正激DC/DC变换电路,如图3所示。首先将220 V,50 Hz工频交流市电连接EMI滤波器,经过整流滤波,接入DC/DC单端正激变换电路,再通过LC滤波后得到直流电源。调节单片机的PWM占空比,来控制N-MOS管Q3的导通关断,进而得到所需的直流电压和电流。同时利用两个N-MOS管Q1和Q2的间歇导通和关断来控制充电和放电脉冲的幅值和时间。Q1导通Q2关断时,实现正脉冲充电;Q2导通Q1关断时,实现负脉冲放电。
2.3 智能控制电路及辅助电源
智能控制电路由STC12C5A60S2单片机、外围电路及检测回路组成智能控制电路。检测电路将采集的当前蓄电池电流、电压及温度送入单片机A/D口,并与系统的设定值进行比较,采用数字PI调节PWM占空比,实现充电过程中的恒流、恒压。并通过控制Q1,Q2两个N-MOS管的导通和关断,来实现正负脉冲快速充电。液晶显示当前的充电状态及电压、电流、温度值。如果超过设定的阈值,报警电路[4]开始工作并停止充电,以实施保护。
为防止高频功率电路对数字控制电路的干扰,系统利用高速光耦将两个电路隔离。因此,智能控制电路[5]必须单独供电,辅助电源模块如图4所示。利用小功率交流变压器将交流市电降压到12 VAC,整流滤波后利用L7805实现+5 VDC稳压输出。
3 系统软件设计
系统软件的主要功能:通过对蓄电池电压、电流的检测使其进入相应的充电阶段,在相应的阶段内,利用数字PI控制算法不断调节单片机的PWM输出占空比,以实现所要求的恒定电流或电压值。同时检测各阶段蓄电池的温度值,若超过45 ℃,则报警并停止充电,此时启动散热风扇,给蓄电池降温,直到温度恢复到20 ℃以内。具体控制流程,如图5所示[5]。
4 结束语
系统采用单片机数字PI控制技术与高效、低损耗的DC/DC变换电路相结合。由于单片机运算速度的限制,不可能实现精确的电压和电流输出,但对于蓄电池来说适当的电压和电流的纹波,反而有利于消除充电过程中的极化现象,更有利于充电的进行。与传统恒压恒流充电器充电相比,开发的智能充电器具有以下优点:充电速度显著提高,充电安全,电池升温低,减少了对蓄电池容量和寿命的影响;同时利用价格低廉的单片机来代替昂贵的电源管理IC,实现电源智能化管理,使其具有很强的市场竞争力。
文中完成对12 V/12 Ah蓄电池进行充电控制及其控制策略的开发、研究,该系统及其控制策略对电动车动力蓄电池充电系统的开发、应用,具有实际借鉴意义。
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智能电池充电 篇7
矿灯是矿井下工作所必需的重要设备, 其安全性能的好坏紧系着矿下工人的生命安全。随着大容量锂电池和大功率LED照明技术的出现, 新型冷光源锂电池供电的矿灯日益推广, 由于这种基于上述新技术的矿灯和以往矿灯相比无论是使用寿命还是安全性上都有很大的改善.但煤炭生产企业常常忽视锂电池矿灯的使用寿命所带来的安全问题, 为节省生产成本, 锂电池矿灯常常被超期使用, 带来很大的安全隐患。
虽然国家煤矿安全监察局发布的《安标国家矿用产品安全标志中心文件》 (矿安标字[2007]3号) 明确规定了锂电池矿灯的使用要求[1], 由于监管困难各种安全标准很难落实。为此, 设计一种具有安全监管的锂电池矿灯智能充电系统对煤矿的安全生产意义重大。
2 具有安全监管的锂电池矿灯智能充电系统架构
具有安全监管的锂电池矿灯智能充电系统整体架构如图1所示。
系统包括充电架、矿灯充电管理PC机和矿灯生产厂家管理PC机。充电架上的充电控制模块通过线路复用技术能够与矿灯之间进行数据交换, 读取或写入矿灯内的出厂日期、充电次数等与矿灯使用安全相关的数据;充电架与充电管理PC机之间采用RS485现场总线按主从方式进行数据传输, 监管矿灯的出厂日期、充电次数、维修记录等;矿灯生产厂家的管理PC机通过远程网络能够访问矿灯充电管理PC机内的数据库, 已实现对本厂生产的矿灯使用情况跟踪监控, 杜绝超期服役等不安全现象的出现。
3 具有安全监管记录功能的矿灯
根据具有安全监管的锂电池矿灯智能充电系统架构要求, 矿灯要具有自动上报电子编号、出厂日期电子记录、充电次数电子记录、电池类型和计时等智能功能, 矿灯内部电路原理框图如图2所示。
矿灯内的控制电路采用C8051F410单片机对矿灯工作过程进行智能管理。C8051F410是完全集成的低功耗混合信号片上系统型MCU, 其内部的UART0用于矿灯和充电模块的数据传输, ADC0用于检测充电端口电压和电池电压, 32 KB的片内FLASH存储器中的部分页用于存储记录矿灯的电子编号、出厂日期、充电次数和电池类型等电子数据, RTC实时时钟用来产生精确的定时;按键处理电路和LED数码显示构成矿灯使用中的人机接口, 可实现矿灯编号、当前时间、剩余电量及设置参数的显示, 当按键停止操作10 s后自动关断显示, 进入省电状态;大功率LED驱动电路用来控制LED恒流发光;线路复用控制电路用来管理充电和通信中的线路分时使用。
矿灯内部还根据所使用锂电池的特性设有充电次数和使用时间函数关系, 矿灯能够自动计算剩余充电次数和使用时间, 如果超期或超限, 自动关闭充电开关禁止充电, 矿灯将无法使用, 达到自动安全监管目的。
4 智能充电架
智能充电架上由24个四单元充电模块组成, 每个充电模块内部电路原理如图3所示[2,3]。C8051F310单片机是四单元充电模块的核心部件, UART0经RS485接口电路挂接到现场总线上, 与充电管理PC机进行数据通信, 可以接受充电管理PC机的各种命令和参数设置操作, 并能将模块的各个端口工作状态上传给充电管理PC机;C8051F310单片机根据矿灯电池类型和充电进程 (涓流充电、恒流充电和恒压充电) 产生四路PWM信号分别送给四个PWM驱动电路, PWM驱动电路将PWM信号功率放大并进行滤波处理供充电使用, 线路复用控制电路按照单片机指令将充电信号或通信数据送到充电/数据复用线路;由于C8051F310单片机只有一个串行口 (UART0) , 为此使用外部中断INT0和定时器T2通过模拟串口的方式设计了虚拟的串口UART1, 解决四单元充电模块与矿灯之间信息传输问题;四个充电端口上的输出电压和电流通过充电电压/充电电流检测电路处理后送给C8051F310单片机的ADC。
四单元充电模块能够通过线路复用技术与矿灯之间进行数据传输, 来确认矿灯的电池类型、出厂日期、充电次数, 从而决定按照什么样的参数为矿灯充电, 如果该矿灯是超期或超限服役要做出记录 (该记录生产厂家的管理PC机能够通过Internet远程访问, 如果发现矿灯到达使用时限能够及时通知用户) , 并禁止充电, 以实现安全监管。
5 数据通信
智能充电架与充电管理PC机之间通信采用工业通用MODBUS现场总线协议[4], 每个充电架同时可挂接24个四单元智能充电模块, 每个充电管理PC机设计最多可挂接100个充电架 (需加RS485集线器) , 可同时管理9 600盏矿灯充电。
充电管理PC机与矿灯生产厂家管理PC机之间通过Internet远程连接, 采用TCP/IP协议互访。矿灯生产厂家管理PC机和充电管理PC机的数据库都是使用SQL SERVER 2000开发的。数据库中保存着矿灯充电实时数据、矿灯使用信息等。Web 服务器主要用于提供Web Service 服务, 为矿灯生产厂家等远程用户提供B/S 数据浏览服务[5]。
6 结 论
具有安全监管的锂电池矿灯智能充电系统在矿灯充电过程中通过线路复用技术引入信息交换和认证机制, 有效地防止了矿灯超期或超限服役问题;通过网络数据库技术和现场总线技术解决了传统的矿灯生产、使用和安全监管过程脱节问题, 做到监管、生产、维修、使用透明化, 达到煤矿安全生产的目的。
摘要：介绍一种具有安全监管的锂电池矿灯智能充电系统, 该系统通过线路复用技术能够实现充电台架与矿灯之间进行数据交换, 使用现场总线技术进行多台充电台架的集中管理, 应用网络数据库技术实现矿灯生产厂家对所销售矿灯工作状况进行随时查询, 从安全监管的角度解决了矿灯使用情况的智能管理问题。
关键词：矿灯,锂电池,充电,安全监管
参考文献
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智能电池充电 篇8
矿用电机车作为重要的煤矿机电运输装备, 一般分为架线电机车和铅酸蓄电池组 (电瓶) 电机车两大类。从煤矿安全生产的角度来看, 铅酸蓄电池电机车具有机动、灵活、供电成本低、无火花易防爆等优点, 所以煤矿企业的轨道电机车多数采用铅酸蓄电池型。由多节铅酸蓄电池进行串并联连接 (串联为了提高电压, 并联为了增加容量) , 就构成了铅酸蓄电池组, 矿用电机车的动力电源就是铅酸蓄电池组。铅酸蓄电池组是依靠充电装置对其进行反复充电而实现电能量的重复利用的。因此, 充电器装置是与铅酸蓄电池组配套使用的煤矿重要电气装备, 充电器装置的性能好坏直接影响到铅酸蓄电池的运行效率、使用寿命及运行的可靠性。 对矿用电机车充电器装置的设计至关重要, 这一设备近年来于越来越受到煤矿企业的广泛关注。笔者在分析目前矿用铅酸蓄电池组充电器诸多不足的基础上, 设计了一种新型的智能充电器, 不仅解决了常用铅酸蓄电池组充电器存在的问题, 还能够为蓄电池组的充电过程提供有效保护, 满足实际运行的需要。
1 矿用铅酸蓄电池组充电器存在的问题
目前, 矿用铅酸蓄电池组充电器的主要问题首先是充电电压不能够满足蓄电池组的相关要求, 以20 t矿用电机车所用的NG-500型铅酸蓄电池组为例, 蓄电池组由100个蓄电池单节串联组成, 单节蓄电池额定电压为2.0 V, 要求的最高浮充电电压为2.5 V, 蓄电池最低亏电电压为1.75 V, 这样蓄电池组在工作时的额定电压为2.0 V×100=200 V, 供电电压范围为 (1.75～2.5 V) ×100=175～250 V。煤矿井下多数采用AC 220 V或AC 380 V经过不可控整流二极管充电, 充电电压为220 V×0.9=198 V或380 V×1.35=513 V, 可见充电电压不太合适, 压差 (输入电压与蓄电池电压的差值) 太大。对于铅酸蓄电池来说, 用这么大的压差给蓄电池充电, 非常容易造成电池过充电, 引起发热和极板老化, 严重影响蓄电池的使用寿命, 增加蓄电池的报废率, 既增加煤矿装备的成本, 也不利于节能和环保。
针对上述问题, 有的厂家进行了一些技术改进, 使用晶闸管相控整流器代替简单的二极管整流器, 也增加了对输出电压、电流的控制调节, 有一定的效果, 其电气原理如图1所示。
由于晶闸管相控整流器的输出电压为300 Hz的脉动直流电压, 脉动较大, 对蓄电池充电仍然有一定的不利因素。如果在直流侧增设平滑滤波电抗器, 必然增加充电器的体积和重量。在该方案中, 由于输入变压器的存在, 也大大增加了设备的体积和重量。因此, 充电模式粗犷、体积大、重量重是这种传统蓄电池充电器的缺点, 有待改进。
其次, 无法实现对蓄电池组的多段恒流充电过程。当蓄电池组严重亏电 (用电时间过长导致输出电压过低) 时, 必须严格控制充电电流, 往往是以降低充电器的输出电压来限制充电电流, 而且要求充电电压的脉动要尽量小, 否则很容易导致充电电流过大、蓄电池过热严重、极板老化变形等问题, 致使蓄电池的寿命大为缩短。传统的充电器都使用模拟电子控制电路, 很难实现多段恒流充电功能, 更不可能实现充电电流与蓄电池电压自适应的充电工况, 这也是传统充电器的一个明显缺点。
2 铅酸蓄电池组理想的充电特性和智能充电功能
为了实现对铅酸蓄电池组高效、安全的充电, 就必须关注其充电电流, 对充电电流进行严格而有效的限制, 避免充电电流过大。尤其是在蓄电池组亏电相对严重时, 限制充电电流就显得尤其重要了;对于充电电压来说, 必须对输入的充电电压进行合理而有效的变换 (也称为电能变换) , 以获得最佳的蓄电池浮充电压。
在蓄电池的多种充电方法中, 以两段充电法为最实用, 它可以很好地满足上述关于蓄电池充电电流和电压特性的要求。两段充电法在充电过程中的电压和电流特性 (即电压与电流量与时间的关系曲线) 如图2所示。其中, u0为充电之前蓄电池组的残留电势 (也称剩余电势) 。在充电过程中, 先用恒定电流对蓄电池充电, 这个过程是一个强制充电电流恒定的过程, 这时蓄电池的电势 (或电压) 会逐渐增长, 这个阶段称作强制恒定电流充电阶段;当蓄电池组的输出电压达到需要值时, 再以恒定电压对蓄电池组充电, 这个阶段称作恒定电压浮充阶段。恒定电流强充和恒定电压浮充2个阶段的转换, 可以由蓄电池充电器的控制系统进行合理控制, 以实现2个阶段平稳切换或过渡、避免充电系统振荡和不会对蓄电池组产生冲击电流为目标。
这里介绍的铅酸蓄电池智能充电器在设计上采用了以上描述的两段式充电法, 沿用原来矿用蓄电池组充电器的输入电压, 可以适用于AC 220 V/AC 380 V的输入电压, 通过基于电力电子功率变换器的内部电能变换, 实现先恒流、后恒压的蓄电池理想充电特性, 为矿用铅酸蓄电池组充电。
针对蓄电池的类型、环境温度、使用程度 (电池的新旧程度) , 应该有不同的充电曲线。也就是说, 蓄电池的充电特性受上述3个方面的影响很大。以环境温度为例, 如阀控式密封免维护铅酸蓄电池, 在低温 (-25 ℃) 、常温 (25 ℃) 、高温 (40 ℃) 下的充电特性就有很大差别。一般说来, 随着环境温度的升高, 充电电流应该减小, 浮充电压应该降低。因此, 充电器在实现不同的充电特性曲线时, 上述3个方面的因素都应该考虑在内。这也是智能充电的一大体现。
蓄电池充电器一方面完成对蓄电池的充电, 另一方面应该兼顾对蓄电池的管理, 以此来保护蓄电池。蓄电池充电器可以对充电电压和电流进行实时监视, 对异常的充电情况 (如恒定电流难以控制、恒定浮充电压难以维持等) 给出报警指示, 同时停止输出以保护蓄电池。该充电器可以单独提供蓄电池状态检测单元, 对单节蓄电池在充电过程中的参数进行实时采集、存储与纪录, 然后通过USB接口实现信息的地面转储功能, 再配套提供蓄电池组地面软件分析系统, 分析蓄电池组, 包括单节电池的工作情况, 及时判断出不良 (已损坏或部分损坏) 单节蓄电池, 提醒维护与检修人员对电池进行及时更换。这是智能充电的又一大体现。
该蓄电池充电器充分考虑了在煤矿井下应用的实际情况, 在设计过程中, 针对抗震动冲击、防潮湿、防护、电磁兼容抗干扰等多方面采取了相应的设计措施。
3 新型充电器的技术方案和特点
这里给出了为煤矿井下铅酸蓄电池组设计的新型充电器方案, 可以称为新型智能充电器, 其额定容量为10 kVA, 输出电压的允许变化范围为±5%。恒流过程中的充电电流可以在120 A以下任意设定, 一般设定为25 A、50 A、100 A三种。恒压过程中的充电电压可以在180～280 V之间灵活设定。该充电器具有输入过压、欠压保护, 输出过压、欠压和短路保护, 输入过流保护等完善的功能。各种保护的门限值可以在一定范围内调整, 具有很大的灵活性。
铅酸蓄电池智能充电器由主电路和控制器2个部分组成, 如图3所示。其中主电路采用全控桥式DC/DC变换电路, 采用高频变压器隔离变换, 变压器二次侧使用全波整流电路, 经过 LC滤波后形成充电电压和充电电流 (按照设定值输出) , DC/DC变换器的主控器件为绝缘栅极晶体管IGBT, 其开关频率为20 kHz。
图3中, C1和C2分别为输入侧、输出侧滤波电容;C3为IGBT功率模块吸收电容;Tr为非晶态铁芯的高频变压器, 其原、副边匝数分别为N1和N2;D1和D2为快速整流型 (快恢复型) 二极管;L为输出侧高频滤波电感 (使用非晶态铁芯) 。取输入直流电压为Uin, 输出电压为Uout, 全波整流的输出电压为ud, 其平均值为
由式 (1) 可知, 在恒压充电过程中, 通过改变IGBT功率开关器件的占空比d, 充电器的输出电压可以实现连续调节。针对不同的输入电压, 如前面描述的AC 220 V或AC 380 V电压, 都可以输出蓄电池组所需要的最佳浮充电压。在恒流充电过程中, 同样按照上述方法, 靠调节占空比d达到改变输出电压Uout、进而实现调节充电电流的目标, 实际上是靠实时控制输出电压与蓄电池组负载电势之间的压差来实现恒定的充电电流的。需要强调的是, 恒流充电时, 充电器提供给蓄电池负载的输出电压是逐渐变化的 (如按照指数曲线上升) , 也就是说, 恒流充电是以输出电压的实时变化来保证输出充电电流的恒定的。
C1和C2均选取大容量的电解电容, 以达到吸收无功能量、对输入和输出能量进行缓冲的目的。C3选取高频无感电容, 以吸收IGBT开关器件在开关过程中在直流母线上形成的过电压尖峰。为防止输入电压直接投切到主回路上瞬间对C1造成过电流冲击, 充电器中还引入了对C1的预充电电路FC, 在投切输入电源到主电路之前, 先通过预充电电路用蓄电池组的电势电压对C1进行预充电, 当C1上的电压达到一定值后, 再将输出侧电源切换到输入侧电源上。
铅酸蓄电池智能充电器的控制器由功能设定与状态显示单元、主控单元、数据采集单元、脉冲控制单元组成, 如图4所示。功能设定与状态显示单元将需要设定的各项参数 (包括设定电压和电流值、保护限制值、充电特性曲线等) 通过输入键盘和电位器设定, 并将设定值经过必要的变换和处理后显示出来。该单元可以将这些参数通过现场总线 (CAN总线) 传送至主控单元。主控单元可以对接收到的输入设定值进行分析处理, 以生成相应的控制信号, 发送到脉冲控制单元, 形成对IGBT功率器件控制的触发脉冲信号。该单元还可以综合脉冲控制单元和数据采集单元传送来的信息, 再将信息发送到状态显示单元。脉冲控制单元生成脉冲驱动信号, 控制IGBT按照设定的占空比d输出脉冲宽度调制 (PWM) 波信号;同时通过设定的特性曲线, 再综合检测到的输出电压和电流值, 实现恒流充电和恒压充电2个充电阶段的平稳过渡。数据采集单元实时采样输出电压和电流量, 同时对这些采样值与设定的各种故障限制值进行实时比较, 作出判断, 将判断结果通过总线实时发送给主控单元, 进行相应的故障保护、报警等处理。
控制器的各个单元之间可通过CAN总线实时交换数据和信息, 实时综合设定值、反馈值。控制器完成闭环调节, 实现PI运算, 并给出需要的输出信号。通过对输出值的实时判断, 再综合输出故障限制值, 输出保护信号, 完成对系统的保护功能。特别是恒流充电和恒压充电这2个阶段的平稳过渡和实时切换, 是该控制器应用多CPU微机控制和CAN总线交换数据信息的重要体现。主控单元负责整个控制系统的统一管理和信息处理, 相当于上位机;其它各单元在上位机的统一管理下, 分别完成独立的分模块功能, 相当于下位机。该控制器各CPU分工协作, 工作简单, 软、硬件资源配置合理, 保证了充电控制的准确性、实时性和可靠性。
该矿用铅酸蓄电池智能充电器与传统的充电器方案相比较, 存在明显的技术优势, 具体体现在:
(1) 体积小, 重量轻, 实现了充电器的小型化与轻量化。同样的输出功率 (容量) , 体积可以缩小为原来的1/3, 重量可以减轻为原来的1/4。
(2) 控制系统方面:全数字化微机控制代替了传统的模拟控制。
(3) 主电路改进方面:IGBT高频整流电路代替了晶闸管工频相控整流电路, 高频DC/DC功率变换电路代替了相控调压AC/DC变换电路。
(4) 功能扩展方面:微机控制实现了智能充电、充电特性多段、自适应、多变量控制调整充电曲线, 延长了蓄电池的运用寿命。
(5) 蓄电池管理方面:运行状态检测与故障诊断, 可寻找不良电池, 利于检修作业, 降低蓄电池的报废率, 节约了成本, 利于环保。
4 结语
本文提出的矿用电机车铅酸蓄电池智能充电器技术方案, 集电力电子变流技术、微型计算机控制技术、现场总线网络技术、机电一体化技术于一体, 很好地解决了目前煤矿井下铅酸蓄电池组充电过程中存在的过电压、过电流充电而造成蓄电池发热报废的问题。通过采用多段充电法, 在保证蓄电池充电质量和速度的前提下, 全面为蓄电池组的充电过程提供了有效保护。经过实际的井下安装调试和运行试验, 该充电器的抗震、防潮、电磁兼容性、可靠性等方面的设计都能满足实际运用的要求, 有望在煤矿系统推广应用。
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日本充电电池两位数增长 篇9
便携产品、笔记本电脑、PC、汽车电子等广泛应用的充电电池，去年日本各生产公司销售均有增长。主流锂离子电池用于便携产品的正向大容量发展，而汽车电子用的则走向高功率。但是电池曾引起笔记本电脑起火而被迫召回，手机用也有因发热而召回的，这不免影响到公司经营，而且电池安全性也特别引起了人们的关注。
据日本经济省的统计，2007年日本充电电池销量同比增长2.2%，达18亿个，销售值则增长16.5%，达6668.4亿日元。按产品销量计，锂离子电池占63.2%，镍氢电池19.6%，镍镉电池15.1%。世界电池总销量为40.1亿个 (2006年) 其中锂离子电池占52%，镍氢电池29%，镍镉电池19%。
无论国内外，三洋公司产量均占世界之首。公司注力于锂离子电池的投资，如今月生产能力为锂离子电池7000万个，镍镉电池4200万个，镍氢电池4000万个。Sony公司也以锂离子电池为中心，产地位于日本福岛、中国无锡和新加坡 (今年开始投产) ，产量日本占50%，中国35%，新加坡15%。松下电池工业预计今年小型充电电池销售稳好，生产于日本守口公司本部工厂、和歌山工厂和中国无锡三处，锂离子电池年生产能力将从2500万个提高到今年的3700万个。
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