专利名称：温度自动补偿蓄电池三段式充电回路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电池充电技术领域，具体是一种温度自动补偿蓄电池三段式充电回路。
背景技术：
铅酸蓄电池在充电过程中，由于存在极化现象，会有一定的温升。温度过高，会直接影响充电效率，同时对电池损坏很大，缩短寿命。所以，在充电过程中，应绝对避免电池温度太高。随着季节变化，蓄电池的环境温度变化很大，夏天经常在35°C左右，冬天则常在5°C左右。虽然电池的工作范围很宽，可在-15°C +45°C范围内运行，但是电池运行的最佳环境温度为25 °C左右，如果环境温度变化较大，必须对蓄电池充电终止电压进行温度补偿， 充电电压温度补偿系数大约在-3 _5mV/°C，特别是在夏天，此时，若对充电电压不进行调整，必将引起蓄电池过充电和过热，恶性循环的结果是电池的使用寿命降低、甚至损坏。
发明内容为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型提供一种蓄电池三段式充电回路，将充电过程分为恒流、恒压、浮充三个充电阶段，提高蓄电池的使用寿命。本实用新型是通过如下技术方案实现的温度自动补偿蓄电池三段式充电回路，包括蓄电池温度检测电路、蓄电池电压检测电路，分别与蓄电池温度检测电路、蓄电池电压检测电路连接的单片机；在单片机与蓄电池之间连接有三段式充电控制电路，三段式充电回路将充电过程分为恒流、恒压、浮充三个充电阶段。具体步骤是单片机根据实时温度和所选蓄电池参数确定蓄电池充电恒压限定电压Umax，恒流限定电流Imax，蓄电池浮充电压Uf和浮充电流If 蓄电池充电恒压阶段限定电压Umax=U25max+ (Τ-25) Δ Ub式中U25max为25°C时蓄电池恒压限定电压值，T为实时环境温度，Δ U为温度补偿系数；蓄电池浮充电压UF=U25F+(T-25)AUb式中U25F为25°C时蓄电池浮允电压值。蓄电池恒流限定电流Imax和浮充电流If由所选蓄电池决定，不随温度改变；单片机根据浮充电压Uf和充电电流检测信号Ui,确定蓄电池所处充电阶段；然后上式确定当前最佳充电电压和最佳充电电流。本实用新型的有益效果是将充电过程分为恒流、恒压、浮充三个充电阶段，单片机根据蓄电池所处充电阶段确定当前最佳充电电压和最佳充电电流，提高蓄电池的使用寿命O
以下结合附图
对本实用新型作进一步说明。[0015]图I是本实用新型原理框图；图2是三段式充电控制电路图。
具体实施方式
如图I所示，温度自动补偿蓄电池三段式充电回路有一蓄电池温度检测电路、蓄电池电压检测电路,分别与蓄电池温度检测电路、蓄电池电压检测电路连接的单片机；在单片机与蓄电池之间连接有三段式充电控制电路，三段式充电回路将充电过程分为恒流、恒压、浮充三个充电阶段。三段式充电回路以单片机为控制核心，首先通过蓄电池温度检测电路检测温度T并传递给单片机，单片机根据实时温度和所选蓄电池参数确定蓄电池充电恒压限定电压Umax，恒流限定电流Imax，蓄电池浮充电压Uf和浮充电流IF。蓄电池充电恒压限定电压=Umax=U25max+ (τ-25) Δ Ub·[0020]式中U25max为25°C时蓄电池恒压限定电压值，T为实时环境温度，Δ U为温度补偿系数。蓄电池浮充电压UF=U25F+(T-25)AUb式中U25F为25°C时蓄电池浮允电压值。蓄电池恒流限定电流Imax和浮充电流If由所选蓄电池决定，不随温度改变。单片机根据浮充电压Uf和充电电流检测信号Ui,确定蓄电池所处充电阶段，根据蓄电池所处充电阶段确定当前最佳充电电压和最佳充电电流。如图2所示，三段式充电回路由蓄电池温度检测电路、蓄电池电压检测电路、单片机和三段式充电控制电路组成。I、蓄电池温度检测电路由蓄电池的基本特性知道，蓄电池的容量与温度有密切关系，为了保证真正对蓄电池充满电，提高系统的效率，需要对蓄电池的工作温度进行检测，以有利于保护蓄电池系统。蓄电池温度检测电路采用集成温度传感器LM94022采集蓄电池温度，集成温度传感器LM94022将温度转化为电压信号，然后输入单片机芯片(PIC16F877)的A/D采样口 ANl(RAl)。2、蓄电池电压检测电路蓄电池电压检测电路采用光耦隔离U2，蓄电池电压通过光耦隔离U2(4N35)并线形转换成0-5V之间变化的直流电压，送到单片机的A/D转换接口 AN2 (RA2)。3、三段式充电控制电路三段式充电控制电路采用U3、U4、U5和U6四个电压比较器，U3和U4串联，U5和U6串联，U3和U5的3脚接单片机，U4和U6的I脚接蓄电池。三段式充电回路将充电过程分为恒流、恒压、浮充三个充电阶段，第一阶段以O. 1C(C为蓄电池的容量)的恒定电流将电池充到约13. 8V ;第二阶段将充电电流减小至约O. 01C，再次将电池电压充到14. 5V ;第二阶段将电压降至约13. 5V，电流减至约500mA对电池进行浮充。a.充电过程当接上蓄电池时，蓄电池开始充电。刚充电时，蓄电池电压很低，充电电流会很大。电流检测电阻两端的产生正压降，U3(LM139)的2、3脚输入电压小于Vz(此输入电压使得U5A的输出等于5V，输入的检测电压大约为O. 5V)，U4(LM139)输出高电平，D5不导通。当充电电流达到设定值时(20A)时，电流检测电阻两端的压降等于Vz，U4开始起控。只要输出电流有一点增加，U4的I脚随即输出低电平，Q1 (TL431)的1，2脚电流增加，输出4，5脚电阻减小，TL3845的2脚电压升高，输出电压下降，最终使电流恒定在设定值(调节R3tl可以微调此电压值)。b.浮充过程随着充电时间的增加，蓄电池两端的电压也渐渐上升，当充电电压达到最高充电电压时。Q1的参考端电压将达到2. 5￥，01开始起控，使电压稳定下来。此时电流不再恒定，而是渐渐减小。当充电电流小于某一值时，电流检测电阻两端的压降小于VZ，U3输出低电压，此时D5关断。同时D6仍然导通，U6(LM139)的3脚电压高于2脚电压，I脚输出高电平，表示已充满，进入浮充状态。同时经R41限流，D8稳压，通过^&使仏的参考端电压增加，从而使 最大充电电压降为浮充电压。调节R 可微调浮充电压。工作过程通过温度传感器检测蓄电池电极温度，将检测到的结果传递给单片机，单片机同时检测蓄电池充电电压和充电电流，根据检测结果输出控制信号，控制充电电压和充电电流，实现精确三段式充电。这种充电回路能够最大化利用风力发电机和太阳能电池产生的电能快速为蓄电池充电，同时由于有严格的充电电压和充电电流控制可以防止过冲损坏蓄电池，浮充阶段的存在保证蓄电池在不使用时也能保持充满状态。
权利要求1.一种温度自动补偿蓄电池三段式充电回路，包括蓄电池温度检测电路、蓄电池电压检测电路，分别与蓄电池温度检测电路、蓄电池电压检测电路连接的单片机；其特征在于在单片机与蓄电池之间连接有三段式充电控制电路，三段式充电回路将充电过程分为恒流、恒压、浮充三个充电阶段。
2.根据权利要求I所述的温度自动补偿蓄电池三段式充电回路，其特征在于所述的蓄电池温度检测电路采用集成温度传感器LM94022采集蓄电池温度，集成温度传感器LM94022将温度转化为电压信号，然后输入单片机。
3.根据权利要求I所述的温度自动补偿蓄电池三段式充电回路，其特征在于所述的蓄电池电压检测电路采用光耦隔离U2，蓄电池电压通过光耦隔离U2并线形转换成0-5V之间变化的直流电压，送到单片机的A/D转换接口。
4.根据权利要求I所述的温度自动补偿蓄电池三段式充电回路，其特征在于所述的三段式充电控制电路采用U3、U4、U5和U6四个电压比较器，U3和U4串联，U5和U6串联，U3和U5的3脚接单片机，U4和U6的I脚接蓄电池。
专利摘要本实用新型公开了一种温度自动补偿蓄电池三段式充电回路，涉及电池充电技术领域。该回路有一蓄电池温度检测电路和蓄电池电压检测电路，分别与蓄电池温度检测电路、蓄电池电压检测电路连接的单片机；在单片机与蓄电池之间连接有三段式充电控制电路，三段式充电回路将充电过程分为恒流、恒压、浮充三个充电阶段。优点是将充电过程分为恒流、恒压、浮充三个充电阶段，单片机根据蓄电池所处充电阶段确定当前最佳充电电压和最佳充电电流；提高蓄电池的使用寿命。
文档编号H02J7/00GK202495779SQ20112054015
公开日2012年10月17日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年12月21日
发明者代洪, 周天沛 申请人:徐州工业职业技术学院