一种压差式充电检测系统的制作方法

本发明涉及电动车领域，特别涉及了一用于电动车的电压差式充电检测系统。

背景技术：

随着社会发展，电动自行车已经成了大众最普及的交通工作。常用的电动车电池分有铅酸电池、锂电池等。电动车的电池充电过程，一般采用满电检测方式。目前电动车充电器的满电检测多为恒压式检测和AD定压检测。

恒压式检测主要用在无AD检测功能的非智能检测电路中，由于没有AD电压检测功能，所以只能靠单一的运放比较器来比较电压。当电池电压达在满压或比运放比较器中的参考电压大时，被充电器视为满电而转换充电方式。

AD定压检测运用于有智能单片机AD功能的充电器中，在充电过程中充电器先采集电池电压，如果电池电压等于或大于设定好的电池满压范围则停止充电。

这两种充电过程中的满电检测，由于是人为设置固定的数值，所以无法适用于多种电池组合或多种不同材料的电池的变化需求。因为当电池数量变化后，电压也会相应的改变，所以预先设置好的固定满电电压数值只能适用于其中的一种固定电池组合。不同的电池材料，满电条件也不一样。所以固定设置满电数值不能通用不同材料的电池组。

在电动车充电过程中，充电器所用的UC3842系列的开关电源多以“开关DC电源输出线”为控制方式。这种方式在大电流变化过程中，由于负载升降的变化很大，所以容易使得UC3842出现超负载后过载保护，长期大波动性工作后，很容易损坏芯片，这不利于UC3842长期使用的稳定性和可靠性。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供了一种设计合理、安全可靠的电压差式充电检测系统。通过本发明可以检测不同电池个数组合以及不同材料的电池组合的电池电压，检测精准、误差小，同时能有效地保护系统电路的UC3842芯片，提高UC3842芯片长期使用的稳定性和安全性。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种压差式充电检测系统，包括充电电池、单片机、电压采集模块、电流采集模块、放电模块以及开关电源；

所述充电电池的正极与开关电源连接；所述充电电池的负极依次串联有二极管D1和电阻R5；所述电阻R5另一端与开关电源连接后接地；

所述单片机通过电压采集模块与充电电池的正极连接；所述单片机通过电流采集模块与二极管D1的负极连接；所述放电模块设于充电电池的正负极与开关电源的连接线之间，并与单片机连接。

所述二极管D1为单向导通作用，主要用于增加电池结构中的内阻；R5为充电过程中对电流的采样电阻。

所述开关电源包括UC3842芯片U1、光耦U2、三极管Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6以及电容C1；

所述电阻R2一端和单片机连接，另一端和电阻R4串联连接；所述电阻R4另一端和三极管Q1的发射极连接后接地；所述三极管Q1的基极与电阻R2和电阻R4的连接线相接；所述三极管Q1的集电极和光耦U2的阳极连接；所述光耦U2的阴极和电阻R5串联连接；所述电阻R5的另一端与电阻R4和三极管Q1的发射极的连接线相接后接地；

所述电阻R3一端接入电压，另一端与三极管Q1的集电极和光耦U2的阳极的连接线相接；

所述UC3842芯片U1包括引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚5、引脚6、引脚7、引脚8；所述引脚4与光耦U2的集电极连接；所述引脚5接地；所述引脚7接入电压；所述引脚8与电阻R1连接；

所述电阻R1和电容C1串联连接；所述电阻R1和电容C1的连接线与引脚4和光耦U2的集电极的连接线相交；所述光耦U2的发射极和电容C1的一端连接后接地。

开关电源对充电电池进行充电，单片机通过电压采集模块和电流采集模块分别采集充电电池的电压和电流，在采集的时候，为了防止外接电源对电池电压的影响，从而采集到稳定的电压或电流，通过单片机的控制使开关电源进入半关闭状态；通过单片机控制到时间点T1时，停止充电并采集此时的最高电压，然后放电模块进行瞬间放电，采集此时的最低电压；用最高电压值减去最低电压值，得到电压差；重复上面的步骤，把每个时间段的电压差记下来进行比较，电压差到一定的比率时，判定电池已经有满电现象，单片机控制停止充电。

在开关电源中，电阻R1与电容C1构成一个RC电路，为UC3842芯片U1的引脚4提供外接参考频率，调整RC值可以调整开关电源不同的工作频率；当UC3842芯片U1的引脚4接地时， 其失去工作频率，则UC3842芯片U1暂停输出工作。

电阻R3、电阻R6和光耦U2内的二极管为串联电路，为光耦U2提供一个常开状态，使得光耦U2内的三极管的集电极和发射极为导通状态，因此，UC3842芯片U1的引脚4等于接地，使得UC3842芯片U1夫去参考工作频率，所以暂停引脚6的输出工作，开关电源进入一个暂停状态，为半关闭工作状态。半关闭工作状态是指只关闭UC3842芯片的RC振荡，停电源的输出工作，而UC3842芯片其它部分仍能正常运行。这种工作方式有利于UC3842芯片迅速恢复工作状态，也有利于单片机灵活控制开和关闭UC3842电源，而不会影响UC3842的正常工作，提高UC3842长期使用的稳定性和安全性。

电阻R4为三极管Q1的基极的下拉电阻，达到提高三极管Q1的稳定性的作用；单片机的控制信号通过电阻R2传输到三极管Q1，当电阻R2前端信号为高电平时，三极管Q1的集电极和发射极导通，光耦U2的二极管阳极相当于接地，光耦U2为关闭状态；因此UC3842芯片U1的引脚4不接地，UC3842芯片U1的引脚4通过电阻R1与电容C1提供一个工作频率，使UC3842芯片U1能正常控制输出工作。

与现有技术相比较，本发明具备的有益效果：

1.本发明系统采用压差式检测方法，可以检测不同电池个数组合以及不同材料的电池组合的电池电压，检测精准、误差小。

2.本发明系统采用半关闭开关电源方式检测，有利于UC3842芯片迅速恢复工作状态，也有利于单片机灵活控制开和关闭UC3842电源，而不会影响UC3842的正常工作，提高UC3842长期使用的稳定性和安全性。

附图说明

图1是本发明电路结构示意图；

图2是本发明开关电源电路示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的结构原理和工作原理做进一步详细说明。

实施例：

如图所示，一种压差式充电检测系统，包括充电电池、单片机、电压采集模块、电流采集模块、放电模块以及开关电源；所述充电电池的正极与开关电源连接；所述充电电池的负极依次串联有二极管D1和电阻R5；所述电阻R5另一端与开关电源连接后接地；所述单片机通过电压采集模块与充电电池的正极连接；所述单片机通过电流采集模块与二极管D1的负极连接；所述放电模块设于充电电池的正负极与开关电源的连接线之间，并与单片机连接。

所述开关电源包括UC3842芯片U1、光耦U2、三极管Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6以及电容C1；

所述电阻R2一端和单片机连接，另一端和电阻R4串联连接；所述电阻R4另一端和三极管Q1的发射极连接后接地；所述三极管Q1的基极与电阻R2和电阻R4的连接线相接；所述三极管Q1的集电极和光耦U2的阳极连接；所述光耦U2的阴极和电阻R5串联连接；所述电阻R5的另一端与电阻R4和三极管Q1的发射极的连接线相接后接地；

所述电阻R3一端接入电压，另一端与三极管Q1的集电极和光耦U2的阳极的连接线相接；

所述UC3842芯片U1包括引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚5、引脚6、引脚7、引脚8；所述引脚4与光耦U2的集电极连接；所述引脚5接地；所述引脚7接入电压；所述引脚8与电阻R1连接；

所述电阻R1和电容C1串联连接；所述电阻R1和电容C1的连接线与引脚4和光耦U2的集电极的连接线相交；所述光耦U2的发射极和电容C1的一端连接后接地。

开关电源对充电电池进行充电，单片机通过电压采集模块和电流采集模块分别采集充电电池的电压和电流，在采集的时候，为了防止外接电源对电池电压的影响，从而采集到稳定的电压或电流，通过单片机的控制使开关电源进入半关闭状态；通过单片机控制到时间点T1时，停止充电并采集此时的最高电压，然后放电模块进行瞬间放电，采集此时的最低电压；用最高电压值减去最低电压值，得到电压差；重复上面的步骤，把每个时间段的电压差记下来进行比较，电压差到一定的比率时，判定电池已经有满电现象，单片机控制停止充电。

在开关电源中，电阻R1与电容C1构成一个RC电路，为UC3842芯片U1的引脚4提供外接参考频率，调整RC值可以调整开关电源不同的工作频率；当UC3842芯片U1的引脚4接地时， 其失去工作频率，则UC3842芯片U1暂停输出工作。

电阻R3、电阻R6和光耦U2内的二极管为串联电路，为光耦U2提供一个常开状态，使得光耦U2内的三极管的集电极和发射极为导通状态，因此，UC3842芯片U1的引脚4等于接地，使得UC3842芯片U1夫去参考工作频率，所以暂停引脚6的输出工作，开关电源进入一个暂停状态，为半关闭工作状态。半关闭工作状态是指只关闭UC3842芯片的RC振荡，停电源的输出工作，而UC3842芯片其它部分仍能正常运行。这种工作方式有利于UC3842芯片迅速恢复工作状态，也有利于单片机灵活控制开和关闭UC3842电源，而不会影响UC3842的正常工作，提高UC3842长期使用的稳定性和安全性。

电阻R4为三极管Q1的基极的下拉电阻，达到提高三极管Q1的稳定性的作用；单片机的控制信号通过电阻R2传输到三极管Q1，当电阻R2前端信号为高电平时，三极管Q1的集电极和发射极导通，光耦U2的二极管阳极相当于接地，光耦U2为关闭状态；因此UC3842芯片U1的引脚4不接地，UC3842芯片U1的引脚4通过电阻R1与电容C1提供一个工作频率，使UC3842芯片U1能正常控制输出工作。