应 用 与 实践 智能 蓄 电池 充 电机 (212000 江苏镇江华东船舶工业学院电子信息系) 陈红卫 虞平 良 【摘要】 本文介 绍由 MC68705R3s单 片机构成的智能蓄 电池 充电机 的原理 和结构 ,该 充 电机具 有操作方便 、维护 简单、充电时间短 、充电效呆好 等特 点。 关键词 蓄 电池 充电 单片机 , 1引 言 ①过流 保护 、过 充 电保护 、充足 自动停 止 蓄 电池可作为传动 、保护 、控制 、通信等装置的 独立直流 电源 ,常 用作为应急电源和移动电源 ,广 泛 应用于邮电、铁路 、车辆 、船舶 、石油氵 化工 、国防 以及 日常生活中。蓄 电池充电设备的好坏直接影响蓄 电池的容量和使用寿命 ,因 此对 苫 电池充电方法的研 究一直是人们关注的课题 。蓄 电池可分为酸性蓄电池 和碱性 蓄 电池两大类 ,两 类蓄电池的充电原理略有不 同 ,本 文详细介绍酸性蓄电池智能充电机 。 2功 能 该智能充电机能根据蓄电池的充电要求,自 动进 行合理 充 电 ,整 个充 电过程 由 MC68705R3s单 片机 拄制 ,无 需人 工 干预 ;MC6B90sR3s单 片机构成 的 '控 制系统是本充 电机的核心 ,即 充电机控制器 ,它 的 拄制面板如 图 1所 示 。控制面板上有 : ; ②蓄电池 电压数字显示 ⑧ 充电电源指示 、充电方 式指示 、蓄电池充足指 ; 示等。 该充电机的充电方式有 ①初充 电 :指 蓄 电池第 -次 注入 电解液后的充电 ’ 过程 : ②普充电 :又 称复充电 ,它 是指蓄电池正常使用 : 后的充电过程 。 ③均 充 电 :又 称均衡 充电 ,是 为维护蓄 电池而设 置的工作方式 ,一 般每隔 1~2个 月 ,蓄 电池需均衡 充电一次 ,这 样有利于延长蓄 电池的使用寿命 。 3充 电 原 理 将一个充足的苫电池 ,连 续放电至电压到达极限 值 1,75~1.8V`只 时为止,其 放电电流和放电时间的 乘 积 ,即 为 耆 电 池 容 量 ,单 位 为 安 ・小 时 ∶ (A∷ h)。 可见,要 对蓄电池充足 电,必 须有足够 的电流和时间,若 用小电流进行充电,势 必 导致充电时间过分长 :充 电效率祗下 ;若 角大电 流进行充电,可 以缩短充电时间,但 长时间大电流充 电,会 使苫电池在正 、负极板上 产生气泡 ,电 流愈 大 ,气 泡冒得愈厉害 ,并 能导致极板上的活性物质脱 落,缩 短蓄电池的使用寿命 ,充 电效率同样低下。实 验证明,充 电机以蓄电池可按受的充电电流对苫电池 蚀 扭 邯 可 陡 订 时 谰 本 刊 图 1 控制面板示意 囡 ① 蓄 电池 电压显示窗 全 系列高 晶质 工业 控制 ,效 据采集 ,效 字通 讯 ,网 络 ¨¨ : ②普 充 、均 充 、初充、停止 四个触摸按 钮 ; . ⑨ 电源 、充足 、故 障 、普充、均充、初充六个发 欢 逑 联 泵 欢 迎 选 用 光二极管指示灯 。 智能充电机具有 以下功能 : 请订 阅 邮局订 闼号 :1Sˉ 110 12元 ′年 -zs- 《傲计卉机信 息》 1996年 第 12卷 第 4期 进行 充电 ,充 电效率最高 。在充电初始阶段 ,充 电电 流很大 ,需 要降低充 电电压 ,使 其在限流状态下进行 充 电 ,即 恒 流 充 电阶段 ,随 着 充入蓄 电池 电能 的增 加 ,蓄 电池的端 电压不断上升 ,当 电压升高到 2.35~ 2,36V′ 只时 ,需 要转入恒压充电 ,即 恒压充电阶段 转换通道 ,单 片机根据测量的结果 ,作 出判断 ,发 出 控制信号给输出执行电路 ,控 制充电。图中电源变压 ∷ 器是根坶蓄 zC , I 同时当蓄 电池的 电能被充足时 ,蓄 电池两端的电压不 再上升 ,充 电电流逐渐减少 ,并 降至最低值 ,且 几乎 保持不变 。我们设计的充 电机就是 以此 为原理 ,充 电 分两阶段进行 ,第 一 阶段以 0,15~0.2倍 容量数值作 充电电流进行恒流充电 ;第 二 阶段 以 2.7~2.8V'只 端 电压进行恒压充 电 ,直 至充电电流到达 最小值 ,并 保持几 小时不变 ,认 为蓄 电池 已充足 ,充 电过 程结 MC‘ 8,osR3sCPV 束。 。充电机构成 该充 电机 由 MC60TOsR3单 片机 、充 电主 电路 、 直流测量与转换 电路 、输出控 制执行 电路 、电源 电路 及拄制按钮 、显示 电路组成 。其 中充电主电路 由接触 器 、电源变压器 、三 相整流桥 、电流调节器与熔断器 组成 。其组成的原理框图如图 2所 示。 Motoro1a公 司的 MC68705R3s单 片机是 40引 脚陶瓷双立直插封 装 ,内 含有静态 RAM112字 节 ,PRoM3776字 节、 四路 8位 A`D转 换器 ,定 时器以及三个 8位 可编程双 向 I`o口 (A口 tB口 和 C口 )等 。每个 口均 由数 据端 口寄存器和数据方 向寄存器 DDR构 成 ,各 端 口 的输入或输 出由相应 的 DDR位 来决定 ,即 “1” 表 “0” 示输出 , 表示输入 ,其 中 B口 作输出时可承受 10mA灌 电流和 1mA的 拉 电流 ,可 以直接驱动 LEpi 显示 :输 入时则和 TTL、 CMOs所 兼容 。这样构成 充电机控制器 时可利用 MC6870oR3s单 片机 内部资 源 ,不 需扩 展 RAM、 EPRoM、 A`D转 换 器 和 LED显 示器驱动 电路 ,构 成的单片机应用系统主体就 是一片单片机 ,即 工 作在单 片棋式 ,系 统简单 ,故 障 点少 ,可 靠性高 。蓄 电池的端 电压以及充电机对 蓄 电 池的充电电流通过测量与转换 电路进入单片机的 A`D 图2 充电机组成原理框 图 电压进行设计 ,设 计成多级输出 ,降 压后 的交流 三 电经 相整流桥变为直流 电压 ,此 直流 电压 由 Cpu 控制 ,通 过电流调节器 ,加 到蓄 电池正 、负极两端 此 电压必须高于 蓄电池电压 才能对蓄 电池进行 充电 , ; 电源部分是 由大功率管 3055和 △M305构 成 ,完 成把 蓄电池电压变为单片机所需的 +5V工 作电压 ;显 示 电 路完成蓄电池端电压的显示 ;交 流检测电路完成检查 是否有交流 电,若 没有交流 电 ,充 电过程 无法 进行 。 整个充电过程 由控制按钮选择充 电方式 ,单 片机控制 自动完成 充电 ,充 足后断开充电回路并点亮充足指示 灯。 控制充电的程序框图如图 3所 示 。单 片机上 电后 从地址 0080H开 始执行程序 ,首 先进行初始化 ,接 着 采芒葶 电池两端的电压并显示 电压值 ,检 查是否有交 流 电存在 ,若 没有交流电 ,则 只采样并显示蓄 电池两 端 电压 ,同 时点亮故 障灯 ,此 时不能进行充 电,控 制 按钮不起 作用 ,所 有的继 电器和按 触 器都处于断开状 态 ;若 有交流 电,则 点亮 电源指示灯 ,检 查是否运行 有效 ,即 是否已按过充电方式键 ,若 运行有效 ,则 只 接收停 止键 ,其 它三个 充 电方式选择键不起 作用 :若 运行无效 ,则 读取按键 J无 键按下时 ,采 样蓄 电池 电 压并显示 电压 ,继 续读取按键 ,有 键按下时 ,检 查是 北 京市英赛 尔器件集 团 棋拟 器 仵天 地 A'D,D'A大 全 址 J匕 京海淀区自石桥路甲 24号 邮B0:100081 话 :(∷ 010)62171‘ 24“ 2170502,0218‘ 026 传其 :(010)‘ 21716 否为停止键 ,是 停止键时 ,执 行结束停止工 作 ,不 是 停 止键时 ,置 运行有效标 志 ,并 根据充电方 式 ,分 别 执行不同的程序段 ,完 成充电过程 。三种充电方式的 充电过程都分两个阶段 ,即 恒流充 电和恒压充电,初 充电时用较小的电流进行充 电 ,充 电时间相对长些 初充电对 每组蓄电池只有一次 ,这 样处理有利于延长 , 蓄 电池 的寿命 ;普 充 电用正 常 的可接受 电流 进行 充 电 ,这 样 充 电时间不长 ,能 充足蓄 电池 ,充 电效 率 9⒍ ⒓ 元 /年 邮局订阅号:18-110 请订 阅 应 用与 实践 高 ,一 般情况下蓄 电池选择此方式进行充 电 ;均 充电 是在普充 电充足后 ,再 用恒压小 电流继续充电数小时 完成 ,这 种充电方式在维护蓄 电池时选择 ,一 般蓄 电 《≈ 力 系 筑 白 动 化 》 (月 刊 ) 本刊是 电力部的全国性科技期刊 ,首 批 中文核 心 池使用几个 月均 充电一次 ,有 利于延长使用寿命 。 期刊。 专业范囤 :电 力系统分析 ;电 网调度 自动化 ;电 力系统远动 :通 信 、继电保护 ;火 电厂 、水 电厂 、变 电站 自动控制 ;计 算机技术 、现代控制理论 、智能测 仪表在 电力系统中的应用。 主要栏 目:专 家论坛 、专题报告 、专题综述 、学 论文 、・ 应用研 究 、新技术 、新产品 、方 案与设计 、 工程实录 、现场经验 、行业信息。 本刊为大 16开 平装本 ,封 面复膜 ,印 刷精美。邮 发代号 :28ˉ 40,各 地邮局均可订阅。 杂 志 社 地 址 :南 京 市 蔡 家 巷 24号 ,邮 编 210003,电 话 : (025)3429900ˉ 2501,2505。 玖迎订谰 : 199T年 《化 工 自 动 化 及 仪 表 》 《化 工 自动化及仪表 》是创刊 30多 年国内外公开 行 的全 国优秀科技期刊 、美 国 qA来 诉 期刊 、 Ei age0no收 录期刊 。本刊为工业应用性专业科技刊 ,突 出工业性 、实用性 ,重 点刊登 自动化适用技术 甲翅鲥 和企业革新改造经验 ,国 内重大科技成果技术总结及 现代控制理论实际应用等。渎者对象为化 工企业从事 仪表 自动化工作的科技 人员、管理干部 、技术 工 人和 ˉ 院校师生。 I本 图 3充 电机 的程 序框 图 ● 4.结 束语 忄 版废柠,每 册定价 而为欢诌fl,每 焱岿+日 出 ^ 内统一 .50元 ・ 00灬 IVuˉ ,y9z,囹 :IssN1oo~3932,国 ・囹卧 际卟 标fFPJ万 准刊号:Ι Pv兀 :国 囹玑 I号 国内读 :CN能 △039/TQ,报 刊代号:5⒋ 27。 者请到当地邮局订阅 ,国 外读者请到 中国国际图书贸 易总公司 (北 京 399信 箱 ,邮 编 I0044⑶ 订阅。本刊 有广告专栏 ,热 忱为国内外 广大客户服务 。 该充电机从设计至今 已有几年 时间 ,目 前 已形成 多种规格的产品 ,远 销全国各地 。从使用情况看 :该 充电机具 有操作维护简便 ,重 量轻 、体积小 ,产 品性 能稳定 ,工 作安全可靠 ,充 电效率高 ,充 电时间短 充电自动化程度高 ,充 电合理 ,节 能效果 明显 ,能 避 地址 :兰 州西固中路 584号 邮编 :730060 电话 : (0931)7557401ˉ 83544,7577372 传真: (0931)7555083 , 免蓄 电池过 充电等特点 。它改善了蓄电池使用和维护 的条件 ,能 够保 证蓄 电池的容量和使用年限。 参考文献 MC6805单 片机原理 、应 用及技术手胼 陈章龙 SOC51宓 ˉ ” =编 ” 程玮设计话 吉 -书 每 本 ⒛ 冗 (仑 邮 赉 ),,欲 购 肴 汇 挟 至 本 刊 出版 由 ,100080 “ 北 碣r2735硎 扌弟穿 巛引戈计 犭Ⅱ 猕 甩 》 鲸辑 邯 ⅡL(O1 编 复 旦 大学 出版社 请订 阅 邮局订阅号:1g△ 10∶ ⒓ 元∥年 -” -