一種壓差式充電檢測系統的製作方法

2023-05-02 02:00:01 1

本發明涉及電動車領域，特別涉及了一用於電動車的電壓差式充電檢測系統。

背景技術：

隨著社會發展，電動自行車已經成了大眾最普及的交通工作。常用的電動車電池分有鉛酸電池、鋰電池等。電動車的電池充電過程，一般採用滿電檢測方式。目前電動車充電器的滿電檢測多為恆壓式檢測和AD定壓檢測。

恆壓式檢測主要用在無AD檢測功能的非智能檢測電路中，由於沒有AD電壓檢測功能，所以只能靠單一的運放比較器來比較電壓。當電池電壓達在滿壓或比運放比較器中的參考電壓大時，被充電器視為滿電而轉換充電方式。

AD定壓檢測運用於有智能單片機AD功能的充電器中，在充電過程中充電器先採集電池電壓，如果電池電壓等於或大於設定好的電池滿壓範圍則停止充電。

這兩種充電過程中的滿電檢測，由於是人為設置固定的數值，所以無法適用於多種電池組合或多種不同材料的電池的變化需求。因為當電池數量變化後，電壓也會相應的改變，所以預先設置好的固定滿電電壓數值只能適用於其中的一種固定電池組合。不同的電池材料，滿電條件也不一樣。所以固定設置滿電數值不能通用不同材料的電池組。

在電動車充電過程中，充電器所用的UC3842系列的開關電源多以「開關DC電源輸出線」為控制方式。這種方式在大電流變化過程中，由於負載升降的變化很大，所以容易使得UC3842出現超負載後過載保護，長期大波動性工作後，很容易損壞晶片，這不利於UC3842長期使用的穩定性和可靠性。

技術實現要素：

本發明的目的在於針對現有技術中存在的不足，提供了一種設計合理、安全可靠的電壓差式充電檢測系統。通過本發明可以檢測不同電池個數組合以及不同材料的電池組合的電池電壓，檢測精準、誤差小，同時能有效地保護系統電路的UC3842晶片，提高UC3842晶片長期使用的穩定性和安全性。

為了實現上述目的，本發明採用了以下技術方案：

一種壓差式充電檢測系統，包括充電電池、單片機、電壓採集模塊、電流採集模塊、放電模塊以及開關電源；

所述充電電池的正極與開關電源連接；所述充電電池的負極依次串聯有二極體D1和電阻R5；所述電阻R5另一端與開關電源連接後接地；

所述單片機通過電壓採集模塊與充電電池的正極連接；所述單片機通過電流採集模塊與二極體D1的負極連接；所述放電模塊設於充電電池的正負極與開關電源的連接線之間，並與單片機連接。

所述二極體D1為單向導通作用，主要用於增加電池結構中的內阻；R5為充電過程中對電流的採樣電阻。

所述開關電源包括UC3842晶片U1、光耦U2、三極體Q1、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R6以及電容C1；

所述電阻R2一端和單片機連接，另一端和電阻R4串聯連接；所述電阻R4另一端和三極體Q1的發射極連接後接地；所述三極體Q1的基極與電阻R2和電阻R4的連接線相接；所述三極體Q1的集電極和光耦U2的陽極連接；所述光耦U2的陰極和電阻R5串聯連接；所述電阻R5的另一端與電阻R4和三極體Q1的發射極的連接線相接後接地；

所述電阻R3一端接入電壓，另一端與三極體Q1的集電極和光耦U2的陽極的連接線相接；

所述UC3842晶片U1包括引腳1、引腳2、引腳3、引腳4、引腳5、引腳6、引腳7、引腳8；所述引腳4與光耦U2的集電極連接；所述引腳5接地；所述引腳7接入電壓；所述引腳8與電阻R1連接；

所述電阻R1和電容C1串聯連接；所述電阻R1和電容C1的連接線與引腳4和光耦U2的集電極的連接線相交；所述光耦U2的發射極和電容C1的一端連接後接地。

開關電源對充電電池進行充電，單片機通過電壓採集模塊和電流採集模塊分別採集充電電池的電壓和電流，在採集的時候，為了防止外接電源對電池電壓的影響，從而採集到穩定的電壓或電流，通過單片機的控制使開關電源進入半關閉狀態；通過單片機控制到時間點T1時，停止充電並採集此時的最高電壓，然後放電模塊進行瞬間放電，採集此時的最低電壓；用最高電壓值減去最低電壓值，得到電壓差；重複上面的步驟，把每個時間段的電壓差記下來進行比較，電壓差到一定的比率時，判定電池已經有滿電現象，單片機控制停止充電。

在開關電源中，電阻R1與電容C1構成一個RC電路，為UC3842晶片U1的引腳4提供外接參考頻率，調整RC值可以調整開關電源不同的工作頻率；當UC3842晶片U1的引腳4接地時， 其失去工作頻率，則UC3842晶片U1暫停輸出工作。

電阻R3、電阻R6和光耦U2內的二極體為串聯電路，為光耦U2提供一個常開狀態，使得光耦U2內的三極體的集電極和發射極為導通狀態，因此，UC3842晶片U1的引腳4等於接地，使得UC3842晶片U1夫去參考工作頻率，所以暫停引腳6的輸出工作，開關電源進入一個暫停狀態，為半關閉工作狀態。半關閉工作狀態是指只關閉UC3842晶片的RC振蕩，停電源的輸出工作，而UC3842晶片其它部分仍能正常運行。這種工作方式有利於UC3842晶片迅速恢復工作狀態，也有利於單片機靈活控制開和關閉UC3842電源，而不會影響UC3842的正常工作，提高UC3842長期使用的穩定性和安全性。

電阻R4為三極體Q1的基極的下拉電阻，達到提高三極體Q1的穩定性的作用；單片機的控制信號通過電阻R2傳輸到三極體Q1，當電阻R2前端信號為高電平時，三極體Q1的集電極和發射極導通，光耦U2的二極體陽極相當於接地，光耦U2為關閉狀態；因此UC3842晶片U1的引腳4不接地，UC3842晶片U1的引腳4通過電阻R1與電容C1提供一個工作頻率，使UC3842晶片U1能正常控制輸出工作。

與現有技術相比較，本發明具備的有益效果：

1.本發明系統採用壓差式檢測方法，可以檢測不同電池個數組合以及不同材料的電池組合的電池電壓，檢測精準、誤差小。

2.本發明系統採用半關閉開關電源方式檢測，有利於UC3842晶片迅速恢復工作狀態，也有利於單片機靈活控制開和關閉UC3842電源，而不會影響UC3842的正常工作，提高UC3842長期使用的穩定性和安全性。

附圖說明

圖1是本發明電路結構示意圖；

圖2是本發明開關電源電路示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明的結構原理和工作原理做進一步詳細說明。

實施例：

如圖所示，一種壓差式充電檢測系統，包括充電電池、單片機、電壓採集模塊、電流採集模塊、放電模塊以及開關電源；所述充電電池的正極與開關電源連接；所述充電電池的負極依次串聯有二極體D1和電阻R5；所述電阻R5另一端與開關電源連接後接地；所述單片機通過電壓採集模塊與充電電池的正極連接；所述單片機通過電流採集模塊與二極體D1的負極連接；所述放電模塊設於充電電池的正負極與開關電源的連接線之間，並與單片機連接。

所述開關電源包括UC3842晶片U1、光耦U2、三極體Q1、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R6以及電容C1；

所述電阻R2一端和單片機連接，另一端和電阻R4串聯連接；所述電阻R4另一端和三極體Q1的發射極連接後接地；所述三極體Q1的基極與電阻R2和電阻R4的連接線相接；所述三極體Q1的集電極和光耦U2的陽極連接；所述光耦U2的陰極和電阻R5串聯連接；所述電阻R5的另一端與電阻R4和三極體Q1的發射極的連接線相接後接地；

所述電阻R3一端接入電壓，另一端與三極體Q1的集電極和光耦U2的陽極的連接線相接；

所述UC3842晶片U1包括引腳1、引腳2、引腳3、引腳4、引腳5、引腳6、引腳7、引腳8；所述引腳4與光耦U2的集電極連接；所述引腳5接地；所述引腳7接入電壓；所述引腳8與電阻R1連接；

所述電阻R1和電容C1串聯連接；所述電阻R1和電容C1的連接線與引腳4和光耦U2的集電極的連接線相交；所述光耦U2的發射極和電容C1的一端連接後接地。

開關電源對充電電池進行充電，單片機通過電壓採集模塊和電流採集模塊分別採集充電電池的電壓和電流，在採集的時候，為了防止外接電源對電池電壓的影響，從而採集到穩定的電壓或電流，通過單片機的控制使開關電源進入半關閉狀態；通過單片機控制到時間點T1時，停止充電並採集此時的最高電壓，然後放電模塊進行瞬間放電，採集此時的最低電壓；用最高電壓值減去最低電壓值，得到電壓差；重複上面的步驟，把每個時間段的電壓差記下來進行比較，電壓差到一定的比率時，判定電池已經有滿電現象，單片機控制停止充電。

在開關電源中，電阻R1與電容C1構成一個RC電路，為UC3842晶片U1的引腳4提供外接參考頻率，調整RC值可以調整開關電源不同的工作頻率；當UC3842晶片U1的引腳4接地時， 其失去工作頻率，則UC3842晶片U1暫停輸出工作。

電阻R3、電阻R6和光耦U2內的二極體為串聯電路，為光耦U2提供一個常開狀態，使得光耦U2內的三極體的集電極和發射極為導通狀態，因此，UC3842晶片U1的引腳4等於接地，使得UC3842晶片U1夫去參考工作頻率，所以暫停引腳6的輸出工作，開關電源進入一個暫停狀態，為半關閉工作狀態。半關閉工作狀態是指只關閉UC3842晶片的RC振蕩，停電源的輸出工作，而UC3842晶片其它部分仍能正常運行。這種工作方式有利於UC3842晶片迅速恢復工作狀態，也有利於單片機靈活控制開和關閉UC3842電源，而不會影響UC3842的正常工作，提高UC3842長期使用的穩定性和安全性。

電阻R4為三極體Q1的基極的下拉電阻，達到提高三極體Q1的穩定性的作用；單片機的控制信號通過電阻R2傳輸到三極體Q1，當電阻R2前端信號為高電平時，三極體Q1的集電極和發射極導通，光耦U2的二極體陽極相當於接地，光耦U2為關閉狀態；因此UC3842晶片U1的引腳4不接地，UC3842晶片U1的引腳4通過電阻R1與電容C1提供一個工作頻率，使UC3842晶片U1能正常控制輸出工作。