牽引式蓄電池用充電機充電控制器的製作方法
2023-11-03 16:41:37 1
專利名稱：牽引式蓄電池用充電機充電控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種智能充電控制器，特別涉及一種全自動牽引式蓄電 池用充電機充電控制器。
背景技術：
充電機已經被廣泛應用到工業和日常生活的各個領域中，如應用於電動 助力車、汽車、^&船、通訊塔、工礦企業等領域。現有技術中，由於大部分 此類需要充電的設備體積都比較大，相對要求充電機的充電時間比較長，現有充電機在充電過程中對電能的利用率低，造成了資源的浪費；並且缺乏完 善的保護功能，可靠性差，充電期間必須有人工值守，不斷地進行充電電流 的調整；也很難兼顧保證蓄電池既充足電又避免過充電；另外，蓄電池的過 放電、過充電和長期欠充足電都會造成蓄電池的極板提前老化，影響蓄電池 的使用壽命。發明內容本實用新型所要解決的技術問題是，克服已有技術的缺點，提供一種低 成本、無人值守的小型化全自動牽引式蓄電池用充電機充電控制器。本實用新型所採用的技術方案是牽引式蓄電池用充電機充電控制器， 包括CPU主電路、液晶模塊電路、串口通訊電路、電流電壓檢測模塊-A/D 輸入電路、穩壓電路、繼電器切換電路、三相切換電路、驅動電路和三相電 源檢測電路，所述CPU輸出端分別與三相切換電路、繼電路切換電路、驅動 電路、JTAG接口和液晶模塊電路輸入端電連接，所述A/D輸入電路、編程 口電路、按鈕電路、三相電源檢測電路和穩壓電路的輸出端分別與CPU主電路的輸入端電連接，由電流、電壓檢測模塊對充電過程中所採集的電流、電壓的數據，通過A/D輸入電路輸入到CPU的12和13管腳，其中採集的電 流數據輸入到13管腳，電壓數據輸入到12管腳；CPU對輸入的數據進行 A/D轉換，所得數據通過外設LCD電路顯示在液晶顯示器上；PWM1和 PWM2通過所採集的數據對充電狀態進行控制，CPU通過TxD和RxD輸出 管腳來進行串口通訊。所述CPU主電路採用MC68HC908MR32單片集成電路；所述串口通訊 電路由MAX232CPE晶片構成，外接DB9串口；所述穩壓電路由提供穩壓 的二極體1N4007和IRF840場效應管組成，提供18V穩壓電源；所述精確 5V電路由兩塊REF02AP並聯而成；所述驅動電路由ULN2004A高電壓、大 電流達林頓電晶體陣列組成；所述三相電電源檢測電路採用TLP521光電偶 合電路與CPU相連。本實用新型的有益效果是本實用新型由於採用基於WSA曲線+脈衝 電流充電曲線的智能充控制技術，使充電機小型化的同時，成本及工程造價 降低，有效提高了充電設備的可靠性，並延長了設備的使用壽命，操作更加 安全方便。
圖1是本實用新型組成原理框圖；圖2是本實用新型CPU主電路； 圖3是本實用新型液晶模塊電路； 圖4是本實用新型LED顯示電路； 圖5是本實用新型串口通訊電路； 圖6是本實用新型電流、電壓檢測，A/D輸入電路；圖7是本實用新型穩壓電路；圖8是本實用新型精確5V電路；圖9是本實用新型繼電器切換電路；圖10是本實用新型三相電源切換電路；圖ll是本實用新型編程口；圖12是本實用新型驅動電路；圖13是本實用新型三相電源檢測電路。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明 如圖1所示，智能控制器主要包括以下幾個部分CPU及CPU外圍電路、 液晶模塊電路、A/D輸入電路、驅動電路、編程口、按鈕電路、三相切換電 路、串口通訊電路、穩壓電路、三相電源檢測電路、繼電器切換電路、JTAG 電路等。CPU採用Motorola公司生產的MC68HC908MR32單片集成電路，共有 56個引腳，集成有32K的FLASH存儲器，768位元組的RAM， 240位元組的R0M， 16位尋址方式，擁有豐富的外設接口資源和多種節電工作模式，非常適合工 業控制方面的應用，CPU外圍電路主要包括晶振電路、A/D電路、啟動配置跳 線、電源引腳等，這些電路通常沒有太大變化，主要根據晶片手冊來連接， 由電流、電壓檢測模塊對充電過程中所採集的電流、電壓的數據，通過A/D 輸入電路輸入到CPU的12和13管腳，其中採集的電流數據輸入到13管腳， 電壓數據輸入到12管腳；CPU對輸入的數據進行A/D轉換，所得數據通過 外設LCD電路顯示在液晶顯示器上；PWM1和PWM2通過所採集的數據對 充電狀態進行控制，CPU通過TxD和RxD輸出管腳來進行串口通訊。如圖2所示，MC68HC908MR32是一種專門用於電機驅動的高性能8位單片 微機，它具有以下功能32KFlash存貯器、768位元組RAM、 10路10位A/D、 一 個六路12位PWM模塊、具有3個電流檢測輸入端和四個錯誤信號輸入端、支持中心和邊沿調整模式、 一個串行通訊口SCI和一個串行外圍接口SPI、 一個4路16位定時器和一個兩路16位定時器，時鐘發生器模塊(可由較低頻率 晶振產生各種高頻率內部時鐘)。其貯存溫度範圍為一55"C + 15(TC及工 作溫度範圍為一4(TC +85"，能適應室外機組的惡劣環境要求，並且 MC68HC908MR32Vb型正常工作溫度範圍在一40。C + 105。C之間，即使在沙漠 地帶環境下也能正常工作。其在掩膜前可採用FLASH型晶片，有利於開發後 小批量試生產。如圖3所示，液晶模塊電路外圍電路由22K電阻和3296W型10K電位器串聯 組成，有兩個電源輸入和兩個接地端，DB4 DB7與MC68HC908MR32的7 91/0 口相連；MC68HC908MR32的PTA4 PTA6分別與液晶顯示器的E、 R/W和RS埠 相連。如圖4所示，LED顯示電路由ULN2004A晶片和發光二極體組成。ULN2004A 晶片的一端與MC68HC908MR32的I/0口相連，另一端連接發光二極體。如圖5所示，串口通訊電路主要由MAX232CPE晶片構成，外接DB9串口。 實現串口通訊功能驅動與串口數據接收，集成ICMAX232CPE的晶片必須在+5V 電源穩定的情況才會工作。MAX232CPE是16針SMD封裝IC，用於完成計算機232 埠數據電平轉換，並與CMOS電路相連接。如圖6所示，該電路作用是檢測電流與電壓，並完成A/D輸入。模塊中的 0PA2340為單電源軌至軌運算放大器，是在低電壓工作模式下的最優化設計， 軌至軌的輸入/輸出和高效的處理速度，能更好的驅動A/D轉換器。如圖7所示，穩壓電路，提供18V穩壓電源，由提供穩壓的二極體1N4007 和IRF840場效應管組成。IRF840 MOSFET場效應電晶體在導通時只有一種極 性的載流子(多數載流子)參與導電，是單極型電晶體。場效應電晶體是用柵 極電壓來控制漏極電流的，因此它的一個顯著特點是驅動電路簡單，驅動功 率小。其第二個顯著特點是開關速度快，工作頻率高，電力MOSFET的工作頻率在下降時間主要由輸入迴路的時間常數決定。MOSFET的開關速度和其輸入電容的充放電有很大關係。使用者雖然無法 降低Cin的值，但可以降低柵極驅動迴路信號源內阻Rs的值，從而減小柵極 迴路的充放電時間常數，加快開關速度。IRF840為單極型器件，沒有少數載流子的存儲效應，輸入阻抗高，因而 開關速度可以提高，驅動功率小，電路簡單。但是，功率MOSFET的極間電容 較大，因而工作速度和驅動源內阻抗有關。和GTR相似，功率MOSFET的柵極 驅動也需要考慮保護、隔離等問題。如圖8所示，精確5V電路，由兩片REF02AP並聯組成。REF02AP可以提供 5V的精確電壓，REF02AP由一個8V到40V的單電源驅動，最低電流消耗為lmA， 良好的設計更能穩定其溫度，具有低噪音和低功耗的優點。如圖9所示，繼電器切換電路，如果測試正常，則電路板繼電器K1吸合， 開始充電。如圖10所示，為三相切換電路，由三個繼電器組成。圖ll是本實 用新型JTAG接口電路。如圖12所示，驅動電路由ULN2004A高電壓、大電流達林頓電晶體陣列完 成，具有電流增益高、工作電壓高、溫度範圍寬、帶負載能力強等特點，適 應於各類要求高速大功率驅動的系統。ULN2004A由7組達林頓電晶體陣列和 相應的電阻網絡以及鉗位二極體網絡構成，具有同時驅動7組負載的能力， 為單片雙極型大功率高速集成電路。如圖13所示，是三相電電源檢測電路。採用TLP521光電偶合電路與CPU 相連。本實用新型採用WSA曲線+脈衝電流充電曲線，具有隨著蓄電池電壓的 上升，充電電流會逐步下降，當充電完成時，充電機會自動斷電的特點。為 使蓄電池得到最優充電，控制電路板會根據放電容量和充電時間對充電係數 做相應調整。當蓄電池電壓達到放電電壓時，蓄電池被充入了放電量的96%，該數值和充電係數之間存在一個差值由微處理器自動計算出來，然後對蓄電 池繼續充電，計算機系統監視充電過程並在蓄電池完全充滿電後自動停止充 電。值得指出的是，本實用新型的保護範圍並不局限於上述具體實例方式， 根據本發明的基本技術構思，本領域普通技術人員無需經過創造性勞動，即 可聯想到的實施方式，均屬於本發明的保護範圍。
權利要求1.一種牽引式蓄電池用充電機充電控制器，其特徵在於包括CPU主電路、液晶模塊電路、串口通訊電路、電流電壓檢測模塊-A/D輸入電路、穩壓電路、繼電器切換電路、三相切換電路、驅動電路和三相電源檢測電路，所述CPU輸出端分別與三相切換電路、繼電路切換電路、驅動電路、JTAG接口和液晶模塊電路輸入端電連接，所述A/D輸入電路、編程口電路、按鈕電路、三相電源檢測電路和穩壓電路的輸出端分別與CPU主電路的輸入端電連接，由電流、電壓檢測模塊對充電過程中所採集的電流、電壓的數據，通過A/D輸入電路輸入到CPU的12和13管腳，其中採集的電流數據輸入到13管腳，電壓數據輸入到12管腳；CPU對輸入的數據進行A/D轉換，所得數據通過外設LCD電路顯示在液晶顯示器上；PWM1和PWM2通過所採集的數據對充電狀態進行控制，CPU通過TxD和RxD輸出管腳來進行串口通訊。
2. 根據權利要示1所述的牽引式蓄電池用充電機充電控制器，其特徵在 於所述CPU主電路採用MC68HC908MR32單片集成電路；所述串口通訊電路 由MAX232CPE晶片構成，外接DB9串口 ；所述穩壓電路由提供穩壓的二極體 1N4007和IRF840場效應管組成，提供18V穩壓電源；所述精確5V電路由兩 塊REF02AP並聯而成；所述驅動電路由ULN2004A高電壓、大電流達林頓晶體 管陣列組成;所述三相電電源檢測電路採用TLP521光電偶合電路與CPU相連。
專利摘要本實用新型公開了一種牽引式蓄電池用充電機充電控制器，包括CPU主電路、液晶模塊電路、串口通訊電路、電流電壓檢測模塊-A/D輸入電路、穩壓電路、繼電器切換電路、三相切換電路、驅動電路和三相電源檢測電路，所述CPU輸出端分別與三相切換電路、繼電路切換電路、驅動電路、JTAG接口和液晶模塊電路輸入端電連接，所述A/D輸入電路、編程口電路、按鈕電路、三相電源檢測電路和穩壓電路的輸出端分別與CPU主電路的輸入端電連接。本實用新型由於採用基於WSA曲線+脈衝電流充電曲線的智能充控制技術，使充電機小型化的同時，成本及工程造價降低，有效提高了充電設備的可靠性，並延長了設備的使用壽命，操作更加安全方便。
文檔編號H02J7/02GK201118266SQ20072009741
公開日2008年9月17日 申請日期2007年11月1日 優先權日2007年11月1日
發明者崔利民 申請人:天津市詹佛斯科技發展有限公司