充电电池电源模块智能管理系统

    电源模块www.gztoppower.com镍镉充电电池作为一种碱性电池，对运用、办理和保护有特殊请求，假如办理不善、运用不当、保护不及时，很简单致使电池老化、失效乃至作废。对于部队、厂矿很多运用并会集寄存的不一样品种镍镉充电电池，运用单片微型计算机操控技能，规划了电池智能办理体系，对镍镉充电电池进行状况主动检查、充放电办理、功用保护等智能化办理。

经过对镍镉充电电池的主动办理，有用消除镍镉充电电池运用办理上的盲目性和随意性，进步镍镉充电电池的运用效能，延伸镍镉充电电池的运用寿命。

镍镉充电电池对运用、办理和保护的特殊请求首要表现在：

1)请求在适合的温度条件和非酸性环境下寄存;

2)电池长时间寄存时应定时进行保护，新电池启用前要进行初始容量康复;

3)功用区别较大的单体电池不能同组运用或同组充电，作废电池(或毛病电池)不能与堪用电池混用;

4)电池充电前应当先对其放电至停止电压，以消除镍镉充电电池也许发生的“回忆效应”，而且要防止对电池过充、过放;

5)尽量选用脉冲充电方法，以进步电池的充电功率，延伸电池的运用寿命。

规划制造的镍镉充电电池智能办理体系，经过对电池的会集寄存和主动充放电办理， 能够满意镍镉充电电池对运用、办理和保护的特殊请求。

体系效果及功用

镍镉充电电池智能办理体系，用于对很多运用并会集寄存的镍镉充电电池进行智能化办理。首要完结电池寄存、电池主动检查和主动充放电办理、电池保护和初始容量康复、电池毛病检查及指示报警、电池极性反接指示报警、电池空载指示和温度操控等功用。体系功用框图如图1 所示。

图1 体系功用框图

体系构成及原理

体系由操控模块、电池检查模块、充放电模块、电池切换模块、温度操控模块、电池寄存模块和电源模块构成。其间，操控模块由单片机及外围电路构成，用于完成充放电操控、电池切换操控、温度操控、电池检查和指示操控;充放电模块由充放电电路构成， 用于完成充电电池的充电和放电;切换模块由继电器及其操控驱动电路构成，用于完成电池单体间的主动切换或手动切换。温度操控模块由温度传感器、轴流电扇及操控电路构成，用于对电池寄存环境温度进行监测操控。体系开端作业并经过自检后，先对电池状况进行检查，除掉毛病电池并纠正反接电池，然后进入电池办理期间，按次序对电池单体进行充电和放电。一个办理周期完毕后，体系经过必定时间的延时后，开端下一个办理周期。体系原理框图如图2 所示。

图2 体系原理框图

硬件规划

1、操控模块规划

挑选AT89S52单片机作为操控单元。单片机的P0 口用于数码显现与键盘扫描。其间P0.0～P0.3 用于输出与电池编码对应的4 位二进制数， 并经74LS248 变换后形成7 段码后，送到数码管显现。P0.3、P0.4 受计时器T0 操控，循环输出00、01、10、11 4 个2 位二进制数， 并经译码器74LS139 译码后，作为扫描信号，对数码管和矩阵键盘一起进行扫描。P0.5、P0.6 用于对2×4 矩阵键盘各按键状况进行监测。P1 口用于接连输出8 位二进制数，并经两级译码器74LS154 进行级联译码后，最多可输出256 路操控信号，完成顺次对256 个电池单体进行主动切换操控。P2 口用于对充电电池状况(空载、毛病、充电满、放电完)进行检查，并对电池充电和放电进行操控。P3 口首要用于电池状况(空载、充溢、毛病、反接)监测、指示和报警。

2、电池切换模块规划

电池切换模块由驱动电路和继电器构成的切换电路阵列构成。其间，每个切换电路单元对应一个电池单体。驱动电路首要由反向器74LS04 和三极管S9013 构成， 受P1 口输出的操控信号操控，对继电器的开、闭状况进行操控。选用可一起变换两路信号的双触电继电器4137， 完成对充放电回路和电池状况检查回路一起进行切换。运用外部中止INT1 的中止操控功用，并经过单片机的P3.6 对两个切换按键状况进行检查判别，一起运用“上移”和“下移”按键，完成电池单体间的手艺切换。电池单体间的切换单元电路如图3所示。

图3 电池切换单元电路

3、充放电模块规划

充放电模块由充电电路、放电电路和充放电操控电路构成。由单片机输出的充电或放电操控信号别离操控充电或放电电路对电池进行充电或放电。电池充放电电路如图4 所示。

1、控制模块设计

选择AT89S52单片机作为控制单元。单片机的P0 口用于数码显示与键盘扫描。其中P0.0～P0.3 用于输出与电池编码对应的4 位二进制数， 并经74LS248 转换后形成7 段码后，送到数码管显示。P0.3、P0.4 受计时器T0 控制，循环输出00、01、10、11 4 个2 位二进制数， 并经译码器74LS139 译码后，作为扫描信号，对数码管和矩阵键盘同时进行扫描。P0.5、P0.6 用于对2×4 矩阵键盘各按键状态进行监测。P1 口用于连续输出8 位二进制数，并经两级译码器74LS154 进行级联译码后，最多可输出256 路控制信号，实现依次对256 个电池单体进行自动切换控制。P2 口用于对充电电池状态(空载、故障、充电满、放电完)进行检测，并对电池充电和放电进行控制。P3 口主要用于电池状态(空载、充满、故障、反接)监测、指示和报警。

2、电池切换模块设计

电池切换模块由驱动电路和继电器组成的切换电路阵列组成。其中，每个切换电路单元对应一个电池单体。驱动电路主要由反向器74LS04 和三极管S9013 组成， 受P1 口输出的控制信号控制，对继电器的开、闭状态进行控制。采用可同时转换两路信号的双触电继电器4137， 实现对充放电回路和电池状态检测回路同时进行切换。利用外部中断INT1 的中断控制功能，并通过单片机的P3.6 对两个切换按键状态进行检测判断，同时利用“上移”和“下移”按键，实现电池单体间的手工切换。电池单体间的切换单元电路如图3所示。

图3 电池切换单元电路

3、充放电模块设计

充放电模块由充电电路、放电电路和充放电控制电路组成。由单片机输出的充电或放电控制信号分别控制充电或放电电路对电池进行充电或放电。电池充放电电路如图4 所示。

图4 电池充放电电路

4、电压检测模块设计

电压检测模块由三端稳压电路、分压电路和比较电路组成。三端稳压电路由LM317 及其外围电路组成，其输出的电压经分压电路分压后，作为基准电压，分别送到由LM339组成的比较器的一端，从电池正极采集的电压送到比较器电路的另一端，从各比较器的输出的电平状态，可对当前电池的电量情况及放置状态进行判断。这些状态信号作为检测信号，再送回单片机，由单片机控制充放电电路工作，并对电池状态进行指示。电池电压检测电路如图5 所示。

图4 电池充放电电路

4、电压检查模块规划

电压检查模块由三端稳压电路、分压电路和对比电路构成。三端稳压电路由LM317 及其外围电路构成，其输出的电压经分压电路分压后，作为基准电压，别离送到由LM339构成的对比器的一端，从电池正极收集的电压送到对比器电路的另一端，从各对比器的输出的电平状况，可对当时电池的电量状况及放置状况进行判别。这些状况信号作为检查信号，再送回单片机，由单片机操控充放电电路作业，并对电池状况进行指示。电池电压检查电路如图5 所示。

图5 电池电压检查电路

软件规划

体系的软件由监控程序、主动办理程序、体系自检子程序、电池检查子程序、手艺切换中止子程序、按键及数码管扫描子程序等构成。体系开端作业后，首要调用体系自检子程序，若体系或某个模块作业不正常，体系在宣布报警声的一起，数码管闪烁显现毛病模块代码。若体系及各模块均作业正常，则体系调用电池检查子程序，对体系各电池单体的毛病、反接以及空载状况进行检查判别，并同步显现所检查电池单体的位置代码，对检查到的毛病电池和反接电池进行指示报警。等一切电池检查完毕，体系主动进入电池主动办理程序，对电池进行主动循环充放电办理。在主动办理程序中，体系先对电池进行放电，放电到停止电压后再进行充电。一起在充电的过程中，运用软件延时，使镍镉充电电池在充电空隙进行时间短放电，从而以脉冲充电方法，有用地进步电池充电功率，最大极限地消除镍镉充电电池也许呈现的极化景象。体系作业流程图如图6 所示。

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图6 体系作业流程图

其他功用

1、温度操控

镍镉充电电池对寄存环境温度有必定请求，所以体系中规划了温度操控模块，对电池所处环境温度进行监测和操控。温度操控模块由温度传感器、信号处理电路、A/D变换电路、继电器及操控电路和轴流电扇等构成， 当环境温度到达设置的上限温度时， 由单片机操控继电器闭合，进而操控轴流电扇滚动，为电池寄存环境通风降温。环境温度到达适宜温度后， 单片机操控继电器断开， 轴流电扇停止滚动。这样，确保电池寄存环境温度一向坚持在适宜的范围内。

2、电池保护

对新启用的镍镉充电电池或发生极化景象的镍镉充电电池， 通常要进行充放电保护， 首要对电池进行初始容量康复和效能激活。保护方法是，对电池接连进行3 次深度放电和充电。因为体系一旦发动， 并经过电池检查后，会一向处于电池主动办理状况，假如需求对某个电池进行保护，可经过操作“上移”和“下移”按键，操控体系切换到需求保护的电池， 然后按下“ 保护” 按钮， 体系会中止主动办理， 进入电池保护程序。保护完毕后， 体系继续进行主动办理。

定论

首要，体系为会集放置并统一办理的镍镉充电电池供给了一个空间独立、温度恒定的寄存环境，消除了酸性、高温等不利因素对镍镉充电电池也许发生的不良影响。其次，电池充放电办理和保护过程中选用脉冲充放电方法，不只进步了电池的充放电功率，而且能够坚持或康复镍镉充电电池的功用。第三，体系选用先放电、后充电的方法进行充放电办理，能够消除镍镉充电电池也许发生的“回忆效应”，进步充电电池的运用效能。第四，对电池充电停止和放电停止电压进行实时监测操控，防止了电池过充、过放，可延伸镍镉充电电池的运用寿命。第五，选用先检查、后办理和单体充放电的运转形式，杜绝了功用区别较大的单体镍镉充电电池同组运用或同组充电问题的发生。了解更多电源模块信息请点击http://www.gztoppower.com/news/industry.html

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