专利名称：铅酸蓄电池在线保养装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种铅酸蓄电池在线保养装置。
背景技术：
目前，国内以大容量牵引型铅酸蓄电池作为能源的装运搬卸机械所占比例已达到20%。这种机械设备作业任务具有阶段性特点，当一次作业任务完成后，该机械设备可能会放置几天、几周甚至更长时间。在放置期间铅酸蓄电池负极板放电产物硫酸铅就会由微小的颗粒逐渐形成粗大坚硬的硫酸铅晶体，导致蓄电池容量下降甚至失效，降低了电池的使用寿命。当需要再次使用时，需要更换电池，增加了购置电池的费用，同时废弃的蓄电池对环境产生污染。
实用新型内容本实用新型是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种铅酸蓄电池在线保养装置，以持续给蓄电池充放电脉冲，能够有效防止铅酸蓄电池静止状态硫化结晶，延长蓄电池的使用寿命，节约使用成本。本实用新型通过下述技术方案实现一种用于铅酸蓄电池的在线保养装置，其特征在于，包括微控制器、电压检测模块、电源模块、信号指示模块、驱动模块、升压储能模块、充电电子开关、放电电子开关和继电器，所述电压检测模块的输出端与微控制器的A/D米样输入端连接,所述电源模块的输出端与所述微控制器的电源输入端连接，所述微控制器分别通过驱动模块与信号指示模块输入端、充电电子开关控制端、放电电子开关的控制端、继电器的控制端连接，蓄电池的电源输出端通过继电器与充电电子开关的输入端连接，所述充电电子开关的输出端与升压储能模块的输入端连接，所述升压储能模块的输出端通过放电电子开关与蓄电池的输入端连接，所述蓄电池的电能输出端与电源模块的输入端连接。所述升压储能模块包括保险丝F1、一级充电电子开关Q5、二级充电电子开关Q3、储能电容Cl、一级放电电子开关Q6、二级放电电子开关Q2、电流模式升压控制芯片U2、电感LI、双肖特基二极管U1、升压电路电子开关Q1、三极管Q4、电位器R6，保险丝Fl—端与蓄电池的正极连接，另一端与二级充电电子开关Q3的源极连接，所述二级充电电子开关Q3的漏极与升压电路的电感LI连接，所述二级充电电子开关Q3的栅极通过电阻R34与所述一级充电电子开关Q5的漏极连接，所述一级充电电子开关Q5的栅极通过驱动芯片U4与微控制器的充电控制端连接，所述一级充电电子开关Q5的源极接地；所述双肖特基二极管Ul的输出端分别与储能电容Cl正极端和电阻R3连接，所述储能电容Cl的负极端接地，所述储能电容Cl的正极端分别与电阻Rl和二级放电电子开关Q2的源极连接，所述电阻Rl与所述二级放电电子开关Q2的栅极连接，所述二级放电电子开关Q2的漏极通过电阻R9与蓄电池正极连接，所述一级放电电子开关Q6的栅极通过电阻R12和驱动芯片U4与微控制器的放电控制端连接，所述一级放电电子开关Q6的漏极通过电阻R2与所述二级放电电子开关Q2的栅极连接，所述一级放电电子开关Q6的源极接地；所述电流模式升压控制芯片U2的输出端通过电阻R4与所述升压电路电子开关Ql的栅极连接，电阻R3与电位器R6连接，电位器R6 一路通过电阻Rll与芯片U2的电压反馈端连接，电位器R6另一路通过电阻RlO接地。三极管Q4的基极与电阻R14、电容C6连接，三极管Q4的发射极与电阻R15连接，三极管Q4的集电极与电流模式升压控制芯片U2的Vref端连接。所述电压检测模块包括钽电容C10、电容器C11、电阻R26、电阻R27、电阻R29，钽电容ClO和电容器Cll并联后一端分别与电阻R26和电阻R27连接，另一端分别与微控制器的接地端和电阻R29连接，所述电阻R26与微控制器的A/D采样端连接，所述电阻R29与电阻R27连接后与蓄电池正极和负极连接。所述信号指示模块包括红色LED灯、绿色LED灯、黄色LED灯、蜂鸣器，所述红色 LED灯、绿色LED灯、黄色LED灯、蜂鸣器的控制信号输入端分别与驱动芯片U4的红色LED灯、绿色LED灯、黄色LED灯、蜂鸣器的控制信号输出端连接，所述驱动芯片U4的红色LED 灯、绿色LED灯、黄色LED灯、蜂鸣器的控制信号输入端分别通过电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R23与微控制器的红色LED灯、绿色LED灯、黄色LED灯、蜂鸣器的控制信号输出端连接。所述的电源模块包括DC/DC芯片U6和集成稳压芯片U5，所述DC/DC芯片U6的输入端与蓄电池的正极和负极连接，所述DC/DC芯片U6的输出端分别与电流模式升压控制芯片U2电源输入端和集成稳压芯片U5的电源输入端连接，集成稳压芯片U5的电源输出端与微控制器的电源输入端连接。本实用新型具有下述技术效果 本实用新型的蓄电池保养装置在微控制器的控制下持续给蓄电池充放电脉冲，能够有效防止铅酸蓄电池处于静止状态产生硫化结晶，并且当蓄电池电压较低时，及时报警，防止蓄电池过放电，延长了蓄电池的使用寿命，极大地提高大容量牵引型铅酸蓄电池的使用效率。而且，节约了蓄电池的购置费用，节约了使用成本，同时，减少废弃的蓄电池对环境的污染。
图I为本实用新型铅酸蓄电池在线保养装置的电路原理图；图2为电压检测模块的电路图；图3为电源模块的电路图；图4为驱动|旲块和彳目号指旲块的电路图；图5为升压储能模块的电路图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。图I为本实用新型铅酸蓄电池在线保养装置的电路原理图，包括微控制器、电压检测模块、电源模块、信号指示模块、驱动模块、升压储能模块、充电电子开关、放电电子开关和继电器，所述电压检测模块的输出端与微控制器的A/D采样输入端连接，所述电源模块的输出端与所述微控制器的电源输入端连接，所述微控制器分别通过驱动模块与信号指示模块输入端、充电电子开关控制端、放电电子开关的控制端、继电器的控制端连接，蓄电池的电源输出端通过继电器与充电电子开关的输入端连接，所述充电电子开关的输出端与升压储能模块的输入端连接，所述升压储能模块的输出端通过放电电子开关与蓄电池的输入端连接，所述蓄电池的电能输出端与电源模块的输入端连接。其中，驱动模块可选用型号为ULN2003的产品。电源模块将蓄电池的电压转换成微控制器工作所需的电压，为微控制器供电。电压检测模块与蓄电池连接检测蓄电池的电压，并将检测到的蓄电池的电压输入到微控制器的A/D采样输入端，微控制器对此电压值进行判断，当电压值超出蓄电池正常电压值范围时，微控制器通过驱动模块控制信号指示模块中相应的指示灯点亮，并断开主回路的继电 器。当电压值处于蓄电池正常电压值范围内时，微控制器通过驱动模块吸合主回路上的继电器，并控制信号指示模块中相应的指示灯点亮。之后打开充电电子开关，升压储能模块开始工作，将蓄电池两端的电压通过Boost升压电路提升到一定电压后储存到电容中，等待一定时间后关闭充电电子开关。然后打开放电电子开关，储能电容中的高压电能重新回充到蓄电池中，然后关闭放电电子开关。此过程为一个充放电循环。然后进入下一次充放电循环。微控制器控制充电电子开关和放电电子开关，从而控制充放电脉冲频率，通过控制充电电子开关和放电电子开关实现控制升压储能模块对蓄电池发出充电脉冲和放电脉冲。本实用新型的装置中各个模块可以有多种组成。本实施例中，充电电子开关和放电电子开关分别采用M0SFET。本实施例中的升压储能模块的电路图如图5所示，所述升压储能模块包括保险丝F1、一级充电电子开关Q5、二级充电电子开关Q3、一级放电电子开关Q6、二级放电电子开关Q2和Boost升压电路，所述Boost升压电路由储能电容Cl、电流模式控制芯片U2、电感LI、双肖特基二极管U1、升压电路电子开关Q1、三极管Q4、电位器R6及电阻R33、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R34、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6组成。电流模式升压控制芯片U2选用型号为UC3843的产品。保险丝Fl —端与蓄电池的正极连接，另一端与二级充电电子开关Q3的源极连接，所述二级充电电子开关Q3的漏极与升压电路的电感LI连接，所述二级充电电子开关Q3的栅极通过电阻R34与所述一级充电电子开关Q5的漏极连接，所述一级充电电子开关Q5的栅极通过驱动芯片U4与微控制器的充电控制端连接，所述一级充电电子开关Q5的源极接地。所述双肖特基二极管Ul的输出端分别与储能电容Cl正极端和电阻R3连接，所述储能电容Cl的负极端接地，所述储能电容Cl的正极端分别与电阻Rl和二级放电电子开关Q2的源极连接，所述电阻Rl与所述二级放电电子开关Q2的栅极连接，所述二级放电电子开关Q2的漏极通过电阻R9与蓄电池正极连接，所述一级放电电子开关Q6的栅极通过电阻R12和驱动芯片U4与微控制器的放电控制端连接，所述一级放电电子开关Q6的漏极通过电阻R2与所述二级放电电子开关Q2的栅极连接，所述一级放电电子开关Q6的源极接地。所述电流模式升压控制芯片U2的输出端通过电阻R4与所述升压电路电子开关Ql的栅极连接，电阻R3与电位器R6连接，电位器R6 —路通过电阻Rll与芯片U2的电压反馈端连接，电位器R6另一路通过电阻RlO接地。三极管Q4的基极与电阻R14、电容C6连接，三极管Q4的发射极与电阻R15连接，三极管Q4的集电极与芯片U2的VMf端连接。在微控制器的控制下，一级充电电子开关Q5导通控制二级充电电子开关Q3导通，蓄电池的电压通过升压电路提升后加在储能电容Cl两端，对储能电容Cl进行充电。在微控制器的控制下，一级放电电子开关Q6导通控制三极管Q4导通，储能电容Cl放电，通过放电回路的OUT端将能量回充到蓄电池中，完成一个充放电脉冲。微控制器对充放电回路上的一级充电电子开关Q5和一级放电电子开关Q6进行控制，从而控制二级充电电子开关Q3和二级放电电子开关Q2，实现充放电脉冲频率的调整，通过调节升压电路电压反馈电路上电位器R6的阻值控制充放电脉冲幅值。本实施例中的电压检测模块的电路图如图2所示，包括钽电容C10、电容器Cl I、电阻R26、电阻R27、电阻R29。所述钽电容ClO和电容器Cll并联后一端分别与电阻R26和电阻R27连接，另一端分别与微控制器U3的接地端和电阻R29连接，所述电阻R26与微控制 器的A/D采样端连接，所述电阻R29与电阻R27连接后与蓄电池正极和负极连接。蓄电池电压通过电阻R29、电阻R27分压后，电阻R29两端的电压引入到控制器A/D采样端，实现电压检测。微控制器U3可选型号为ATmegal6的产品。所述电源模块的电路图如图3所示，包括DC/DC芯片U6、集成稳压芯片U5，以及组成两个芯片的外围电路。DC/DC芯片U6可选北京鑫达飞电子技术开发有限公司型号为DFA5-110S12-5W的产品，集成稳压芯片U5可选型号为LM7805的产品。所述DC/DC芯片U6的输入端与蓄电池的正极和负极连接，所述DC/DC芯片U6的输出端分别与电流模式升压控制芯片U2电源输入端和集成稳压芯片U5的电源输入端连接，集成稳压芯片U5的电源输出端与微控制器的电源输入端连接。所述DC/DC芯片U6将蓄电池的端电压转换成12V电压，为升压储能模块的电流模式升压控制芯片U2提供12V工作电源，然后通过集成稳压芯片U5转换成5V电压，为控制器提供电源。所述信号指示模块和驱动模块的电路图如图4所示，所述信号指示模块包括红色LED灯、绿色LED灯、黄色LED灯、蜂鸣器和电阻R25、电阻R28、电阻R32。所述驱动模块包括驱动芯片U4及外围电路。驱动芯片U4选用ULN2003的产品。所述红色LED灯、绿色LED灯、黄色LED灯、蜂鸣器的控制信号输入端分别与驱动芯片U4的红色LED灯、绿色LED灯、黄色LED灯、蜂鸣器的控制信号输出端连接，所述驱动芯片U4的红色LED灯、绿色LED灯、黄色LED灯、蜂鸣器的控制信号输入端分别通过电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R23与微控制器的红色LED灯、绿色LED灯、黄色LED灯、蜂鸣器的控制信号输出端连接。信号指示模块在微控制器的控制下，当装置接通电源时红色LED灯亮，当装置正常工作时绿色LED灯亮，当装置检测到蓄电池电压过低时黄色LED灯亮，且蜂鸣器报警。本实用新型的装置是以蓄电池为能源的自源装置，微控制器控制打开充电电子开关通过升压变换将蓄电池电压进行提升后的电压加在储能电容两端，对电容进行充电；一定时间后电容中的能量在微控制器的控制下通过放电电子开关回充到蓄电池中，完成一个充放电脉冲，微控制器对充放电电子开关进行控制，将蓄电池的电能储存在储能电容中，并实现充放电脉冲频率的调整。当蓄电池电压过低、电量不足时，本实用新型的装置可通过信号指示模块产生声光报警，提示人员对蓄电池进行及时充电。本实用新型的蓄电池在线保养装置能够有效防止铅酸蓄电池静止状态硫化结晶，极大地提高大容量牵弓I型铅酸蓄电池的使用效率。
权利要求1.ー种铅酸蓄电池在线保养装置，其特征在干，包括微控制器、电压检测模块、电源模块、信号指示模块、驱动模块、升压储能模块、充电电子开关、放电电子开关和继电器，所述电压检测模块的输出端与微控制器的A/D采样输入端连接，所述电源模块的输出端与所述微控制器的电源输入端连接，所述微控制器分别通过驱动模块与信号指示模块输入端、充电电子开关控制端、放电电子开关的控制端、继电器的控制端连接，蓄电池的电源输出端通过继电器与充电电子开关的输入端连接，所述充电电子开关的输出端与升压储能模块的输入端连接，所述升压储能模块的输出端通过放电电子开关与蓄电池的输入端连接，所述蓄电池的电能输出端与电源模块的输入端连接。
2.根据权利要求I所述的铅酸蓄电池在线保养装置，其特征在于，所述升压储能模块包括保险丝F1、ー级充电电子开关Q5、ニ级充电电子开关Q3、储能电容Cl、一级放电电子开关Q6、ニ级放电电子开关Q2、电流模式升压控制芯片U2、电感LI、双肖特基ニ极管U1、升压电路电子开关Q1、三极管Q4、电位器R6，保险丝Fl —端与蓄电池的正极连接，另一端与ニ级充电电子开关Q3的源极连接，所述ニ级充电电子开关Q3的漏极与升压电路的电感LI连接，所述ニ级充电电子开关Q3的栅极通过电阻R34与所述ー级充电电子开关Q5的漏极连接，所述ー级充电电子开关Q5的栅极通过驱动芯片U4与微控制器的充电控制端连接，所述ー级充电电子开关Q5的源极接地；所述双肖特基ニ极管Ul的输出端分别与储能电容Cl正极端和电阻R3连接，所述储能电容Cl的负极端接地，所述储能电容Cl的正极端分别与电阻Rl和ニ级放电电子开关Q2的源极连接，所述电阻Rl与所述ニ级放电电子开关Q2的栅极连接，所述ニ级放电电子开关Q2的漏极通过电阻R9与蓄电池正极连接，所述ー级放电电子开关Q6的栅极通过电阻R12和驱动芯片U4与微控制器的放电控制端连接，所述ー级放电电子开关Q6的漏极通过电阻R2与所述ニ级放电电子开关Q2的栅极连接，所述ー级放电电子开关Q6的源极接地；所述电流模式升压控制芯片U2的输出端通过电阻R4与所述升压电路电子开关Ql的栅极连接，电阻R3与电位器R6连接，电位器R6 —路通过电阻Rll与芯片U2的电压反馈端连接，电位器R6另一路通过电阻RlO接地。三极管Q4的基极与电阻R14、电容C6连接，三极管Q4的发射极与电阻R15连接，三极管Q4的集电极与电流模式升压控制芯片U2的Vref端连接。
3.根据权利要求2所述的铅酸蓄电池在线保养装置，其特征在于，所述电压检测模块包括钽电容C10、电容器C11、电阻R26、电阻R27、电阻R29，钽电容ClO和电容器Cll并联后一端分别与电阻R26和电阻R27连接，另一端分别与微控制器的接地端和电阻R29连接，所述电阻R26与微控制器的A/D采样端连接，所述电阻R29与电阻R27连接后与蓄电池正极和负极连接。
4.根据权利要求3所述的铅酸蓄电池在线保养装置，其特征在于，所述信号指示模块包括红色LED灯、绿色LED灯、黄色LED灯、蜂鸣器，所述红色LED灯、绿色LED灯、黄色LED灯、蜂鸣器的控制信号输入端分别与驱动芯片U4的红色LED灯、绿色LED灯、黄色LED灯、蜂鸣器的控制信号输出端连接，所述驱动芯片U4的红色LED灯、绿色LED灯、黄色LED灯、蜂鸣器的控制信号输入端分别通过电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R23与微控制器的红色LED灯、绿色LED灯、黄色LED灯、蜂鸣器的控制信号输出端连接。
5.根据权利要求4所述的铅酸蓄电池在线保养装置，其特征在于，所述的电源模块包括DC/DC芯片U6和集成稳压芯片U5，所述DC/DC芯片U6的输入端与蓄电池的正极和负极连接，所述DC/DC芯片U6的输出端分别与电流模式升压控制芯片U2电源输入端和集成稳 压芯片U5的电源输入端连接,集成稳压芯片U5的电源输出端与微控制器的电源输入端连接。
专利摘要本实用新型公开了一种铅酸蓄电池在线保养装置，以持续给蓄电池充放电脉冲，能够有效防止铅酸蓄电池静止状态硫化结晶，延长蓄电池的使用寿命，节约使用成本。电压检测模块的输出端与微控制器的A/D采样输入端连接，电源模块的输出端与所述微控制器的电源输入端连接，微控制器分别通过驱动模块与信号指示模块输入端、充电电子开关控制端、放电电子开关的控制端、继电器的控制端连接，蓄电池的电源输出端通过继电器与充电电子开关的输入端连接，充电电子开关的输出端与升压储能模块的输入端连接，升压储能模块的输出端通过放电电子开关与蓄电池的输入端连接，蓄电池的电能输出端与电源模块的输入端连接。
文档编号H02J7/00GK202423503SQ20112049850
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月5日 优先权日2011年12月5日
发明者朱诗顺, 朱道伟, 杨钢, 骆素君 申请人:朱诗顺, 朱道伟, 杨钢, 骆素君