CN201118266Y - 牵引式蓄电池用充电机充电控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种牵引式蓄电池用充电机充电控制器，包括：CPU主电路、液晶模块电路、串口通讯电路、电流电压检测模块－A/D输入电路、稳压电路、继电器切换电路、三相切换电路、驱动电路和三相电源检测电路，所述CPU输出端分别与三相切换电路、继电路切换电路、驱动电路、JTAG接口和液晶模块电路输入端电连接，所述A/D输入电路、编程口电路、按钮电路、三相电源检测电路和稳压电路的输出端分别与CPU主电路的输入端电连接。本实用新型由于采用基于WSA曲线+脉冲电流充电曲线的智能充控制技术，使充电机小型化的同时，成本及工程造价降低，有效提高了充电设备的可靠性，并延长了设备的使用寿命，操作更加安全方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种智能充电控制器，特别涉及一种全自动牵引式蓄电池用充电机充电控制器。
背景技术
充电机已经被广泛应用到工业和日常生活的各个领域中，如应用于电动助力车、汽车、轮船、通讯塔、工矿企业等领域。现有技术中，由于大部分此类需要充电的设备体积都比较大，相对要求充电机的充电时间比较长，现有充电机在充电过程中对电能的利用率低，造成了资源的浪费；并且缺乏完善的保护功能，可靠性差，充电期间必须有人工值守，不断地进行充电电流的调整；也很难兼顾保证蓄电池既充足电又避免过充电；另外，蓄电池的过放电、过充电和长期欠充足电都会造成蓄电池的极板提前老化，影响蓄电池的使用寿命。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，克服已有技术的缺点，提供一种低成本、无人值守的小型化全自动牵引式蓄电池用充电机充电控制器。
本实用新型所采用的技术方案是：牵引式蓄电池用充电机充电控制器，包括：CPU主电路、液晶模块电路、串口通讯电路、电流电压检测模块-A/D输入电路、稳压电路、继电器切换电路、三相切换电路、驱动电路和三相电源检测电路，所述CPU输出端分别与三相切换电路、继电路切换电路、驱动电路、JTAG接口和液晶模块电路输入端电连接，所述A/D输入电路、编程口电路、按钮电路、三相电源检测电路和稳压电路的输出端分别与CPU主电路的输入端电连接，由电流、电压检测模块对充电过程中所采集的电流、电压的数据，通过A/D输入电路输入到CPU的12和13管脚，其中采集的电流数据输入到13管脚，电压数据输入到12管脚；CPU对输入的数据进行A/D转换，所得数据通过外设LCD电路显示在液晶显示器上；PWM1和PWM2通过所采集的数据对充电状态进行控制，CPU通过TxD和RxD输出管脚来进行串口通讯。
所述CPU主电路采用MC68HC908MR32单片集成电路；所述串口通讯电路由MAX232CPE芯片构成，外接DB9串口；所述稳压电路由提供稳压的二极管1N4007和IRF840场效应管组成，提供18V稳压电源；所述精确5V电路由两块REF02AP并联而成；所述驱动电路由ULN2004A高电压、大电流达林顿晶体管阵列组成；所述三相电电源检测电路采用TLP521光电偶合电路与CPU相连。
本实用新型的有益效果是：本实用新型由于采用基于WSA曲线+脉冲电流充电曲线的智能充控制技术，使充电机小型化的同时，成本及工程造价降低，有效提高了充电设备的可靠性，并延长了设备的使用寿命，操作更加安全方便。
附图说明
图1是本实用新型组成原理框图；
图2是本实用新型CPU主电路；
图3是本实用新型液晶模块电路；
图4是本实用新型LED显示电路；
图5是本实用新型串口通讯电路；
图6是本实用新型电流、电压检测，A/D输入电路；
图7是本实用新型稳压电路；
图8是本实用新型精确5V电路；
图9是本实用新型继电器切换电路；
图10是本实用新型三相电源切换电路；
图11是本实用新型编程口；
图12是本实用新型驱动电路；
图13是本实用新型三相电源检测电路。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：
如图1所示，智能控制器主要包括以下几个部分：CPU及CPU外围电路、液晶模块电路、A/D输入电路、驱动电路、编程口、按钮电路、三相切换电路、串口通讯电路、稳压电路、三相电源检测电路、继电器切换电路、JTAG电路等。CPU采用Motorola公司生产的MC68HC908MR32单片集成电路，共有56个引脚，集成有32K的FLASH存储器，768字节的RAM，240字节的ROM，16位寻址方式，拥有丰富的外设接口资源和多种节电工作模式，非常适合工业控制方面的应用，CPU外围电路主要包括晶振电路、A/D电路、启动配置跳线、电源引脚等，这些电路通常没有太大变化，主要根据芯片手册来连接，由电流、电压检测模块对充电过程中所采集的电流、电压的数据，通过A/D输入电路输入到CPU的12和13管脚，其中采集的电流数据输入到13管脚，电压数据输入到12管脚；CPU对输入的数据进行A/D转换，所得数据通过外设LCD电路显示在液晶显示器上；PWM1和PWM2通过所采集的数据对充电状态进行控制，CPU通过TxD和RxD输出管脚来进行串口通讯。
如图2所示，MC68HC908MR32是一种专门用于电机驱动的高性能8位单片微机，它具有以下功能：32KFlash存贮器、768字节RAM、10路10位A/D、一个六路12位PWM模块、具有3个电流检测输入端和四个错误信号输入端、支持中心和边沿调整模式、一个串行通讯口SCI和一个串行外围接口SPI、一个4路16位定时器和一个两路16位定时器，时钟发生器模块(可由较低频率晶振产生各种高频率内部时钟)。其贮存温度范围为-55℃～+150℃及工作温度范围为-40℃～+85℃，能适应室外机组的恶劣环境要求，并且MC68HC908MR32Vb型正常工作温度范围在-40℃～+105℃之间，即使在沙漠地带环境下也能正常工作。其在掩膜前可采用FLASH型芯片，有利于开发后小批量试生产。
如图3所示，液晶模块电路外围电路由22K电阻和3296W型10K电位器串联组成，有两个电源输入和两个接地端，DB4～DB7与MC68HC908MR32的7～9I/O口相连；MC68HC908MR32的PTA4～PTA6分别与液晶显示器的E、R/W和RS端口相连。
如图4所示，LED显示电路由ULN2004A芯片和发光二极管组成。ULN2004A芯片的一端与MC68HC908MR32的I/O口相连，另一端连接发光二极管。
如图5所示，串口通讯电路主要由MAX232CPE芯片构成，外接DB9串口。实现串口通讯功能驱动与串口数据接收，集成IC MAX232CPE的芯片必须在+5V电源稳定的情况才会工作。MAX232CPE是16针SMD封装IC，用于完成计算机232端口数据电平转换，并与CMOS电路相连接。
如图6所示，该电路作用是检测电流与电压，并完成A/D输入。模块中的OPA2340为单电源轨至轨运算放大器，是在低电压工作模式下的最优化设计，轨至轨的输入/输出和高效的处理速度，能更好的驱动A/D转换器。
如图7所示，稳压电路，提供18V稳压电源，由提供稳压的二极管1N4007和IRF840场效应管组成。IRF840 MOSFET场效应晶体管在导通时只有一种极性的载流子(多数载流子)参与导电，是单极型晶体管。场效应晶体管是用栅极电压来控制漏极电流的，因此它的一个显著特点是驱动电路简单，驱动功率小。其第二个显著特点是开关速度快，工作频率高，电力MOSFET的工作频率在下降时间主要由输入回路的时间常数决定。
MOSFET的开关速度和其输入电容的充放电有很大关系。使用者虽然无法降低Cin的值，但可以降低栅极驱动回路信号源内阻Rs的值，从而减小栅极回路的充放电时间常数，加快开关速度。
IRF840为单极型器件，没有少数载流子的存储效应，输入阻抗高，因而开关速度可以提高，驱动功率小，电路简单。但是，功率MOSFET的极间电容较大，因而工作速度和驱动源内阻抗有关。和GTR相似，功率MOSFET的栅极驱动也需要考虑保护、隔离等问题。
如图8所示，精确5V电路，由两片REF02AP并联组成。REF02AP可以提供5V的精确电压，REF02AP由一个8V到40V的单电源驱动，最低电流消耗为1mA，良好的设计更能稳定其温度，具有低噪音和低功耗的优点。
如图9所示，继电器切换电路，如果测试正常，则电路板继电器K1吸合，开始充电。如图10所示，为三相切换电路，由三个继电器组成。图11是本实用新型JTAG接口电路。
如图12所示，驱动电路由ULN2004A高电压、大电流达林顿晶体管阵列完成，具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点，适应于各类要求高速大功率驱动的系统。ULN2004A由7组达林顿晶体管阵列和相应的电阻网络以及钳位二极管网络构成，具有同时驱动7组负载的能力，为单片双极型大功率高速集成电路。
如图13所示，是三相电电源检测电路。采用TLP521光电偶合电路与CPU相连。
本实用新型采用WSA曲线+脉冲电流充电曲线，具有随着蓄电池电压的上升，充电电流会逐步下降，当充电完成时，充电机会自动断电的特点。为使蓄电池得到最优充电，控制电路板会根据放电容量和充电时间对充电系数做相应调整。当蓄电池电压达到放电电压时，蓄电池被充入了放电量的96％，该数值和充电系数之间存在一个差值由微处理器自动计算出来，然后对蓄电池继续充电，计算机系统监视充电过程并在蓄电池完全充满电后自动停止充电。
值得指出的是，本实用新型的保护范围并不局限于上述具体实例方式，根据本发明的基本技术构思，本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联想到的实施方式，均属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种牵引式蓄电池用充电机充电控制器，其特征在于：包括：CPU主电路、液晶模块电路、串口通讯电路、电流电压检测模块-A/D输入电路、稳压电路、继电器切换电路、三相切换电路、驱动电路和三相电源检测电路，所述CPU输出端分别与三相切换电路、继电路切换电路、驱动电路、JTAG接口和液晶模块电路输入端电连接，所述A/D输入电路、编程口电路、按钮电路、三相电源检测电路和稳压电路的输出端分别与CPU主电路的输入端电连接，由电流、电压检测模块对充电过程中所采集的电流、电压的数据，通过A/D输入电路输入到CPU的12和13管脚，其中采集的电流数据输入到13管脚，电压数据输入到12管脚；CPU对输入的数据进行A/D转换，所得数据通过外设LCD电路显示在液晶显示器上；PWM1和PWM2通过所采集的数据对充电状态进行控制，CPU通过TxD和RxD输出管脚来进行串口通讯。
2.根据权利要示1所述的牵引式蓄电池用充电机充电控制器，其特征在于：所述CPU主电路采用MC68HC908MR32单片集成电路；所述串口通讯电路由MAX232CPE芯片构成，外接DB9串口；所述稳压电路由提供稳压的二极管1N4007和IRF840场效应管组成，提供18V稳压电源；所述精确5V电路由两块REF02AP并联而成；所述驱动电路由ULN2004A高电压、大电流达林顿晶体管阵列组成；所述三相电电源检测电路采用TLP521光电偶合电路与CPU相连。
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