? ? 電源模塊m.79868.cn鎳鎘充電電池作為一種堿性電池，對(duì)運(yùn)用、辦理和保護(hù)有特殊請(qǐng)求，假如辦理不善、運(yùn)用不當(dāng)、保護(hù)不及時(shí)，很簡(jiǎn)單致使電池老化、失效乃至作廢。對(duì)于部隊(duì)、廠礦很多運(yùn)用并會(huì)集寄存的不一樣品種鎳鎘充電電池，運(yùn)用單片微型計(jì)算機(jī)操控技能，規(guī)劃了電池智能辦理體系，對(duì)鎳鎘充電電池進(jìn)行狀況主動(dòng)檢查、充放電辦理、功用保護(hù)等智能化辦理。

經(jīng)過對(duì)鎳鎘充電電池的主動(dòng)辦理，有用消除鎳鎘充電電池運(yùn)用辦理上的盲目性和隨意性，進(jìn)步鎳鎘充電電池的運(yùn)用效能，延伸鎳鎘充電電池的運(yùn)用壽命。

鎳鎘充電電池對(duì)運(yùn)用、辦理和保護(hù)的特殊請(qǐng)求首要表現(xiàn)在：

1)請(qǐng)求在適合的溫度條件和非酸性環(huán)境下寄存;

2)電池長(zhǎng)時(shí)間寄存時(shí)應(yīng)定時(shí)進(jìn)行保護(hù)，新電池啟用前要進(jìn)行初始容量康復(fù);

3)功用區(qū)別較大的單體電池不能同組運(yùn)用或同組充電，作廢電池(或毛病電池)不能與堪用電池混用;

4)電池充電前應(yīng)當(dāng)先對(duì)其放電至停止電壓，以消除鎳鎘充電電池也許發(fā)生的“回憶效應(yīng)”，而且要防止對(duì)電池過充、過放;

5)盡量選用脈沖充電方法，以進(jìn)步電池的充電功率，延伸電池的運(yùn)用壽命。

規(guī)劃制造的鎳鎘充電電池智能辦理體系，經(jīng)過對(duì)電池的會(huì)集寄存和主動(dòng)充放電辦理， 能夠滿意鎳鎘充電電池對(duì)運(yùn)用、辦理和保護(hù)的特殊請(qǐng)求。

體系效果及功用

鎳鎘充電電池智能辦理體系，用于對(duì)很多運(yùn)用并會(huì)集寄存的鎳鎘充電電池進(jìn)行智能化辦理。首要完結(jié)電池寄存、電池主動(dòng)檢查和主動(dòng)充放電辦理、電池保護(hù)和初始容量康復(fù)、電池毛病檢查及指示報(bào)警、電池極性反接指示報(bào)警、電池空載指示和溫度操控等功用。體系功用框圖如圖1 所示。

圖1 體系功用框圖

體系構(gòu)成及原理

體系由操控模塊、電池檢查模塊、充放電模塊、電池切換模塊、溫度操控模塊、電池寄存模塊和電源模塊構(gòu)成。其間，操控模塊由單片機(jī)及外圍電路構(gòu)成，用于完成充放電操控、電池切換操控、溫度操控、電池檢查和指示操控;充放電模塊由充放電電路構(gòu)成， 用于完成充電電池的充電和放電;切換模塊由繼電器及其操控驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，用于完成電池單體間的主動(dòng)切換或手動(dòng)切換。溫度操控模塊由溫度傳感器、軸流電扇及操控電路構(gòu)成，用于對(duì)電池寄存環(huán)境溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)操控。體系開端作業(yè)并經(jīng)過自檢后，先對(duì)電池狀況進(jìn)行檢查，除掉毛病電池并糾正反接電池，然后進(jìn)入電池辦理期間，按次序?qū)﹄姵貑误w進(jìn)行充電和放電。一個(gè)辦理周期完畢后，體系經(jīng)過必定時(shí)間的延時(shí)后，開端下一個(gè)辦理周期。體系原理框圖如圖2 所示。

圖2 體系原理框圖

硬件規(guī)劃

1、操控模塊規(guī)劃

挑選AT89S52單片機(jī)作為操控單元。單片機(jī)的P0 口用于數(shù)碼顯現(xiàn)與鍵盤掃描。其間P0.0～P0.3 用于輸出與電池編碼對(duì)應(yīng)的4 位二進(jìn)制數(shù)， 并經(jīng)74LS248 變換后形成7 段碼后，送到數(shù)碼管顯現(xiàn)。P0.3、P0.4 受計(jì)時(shí)器T0 操控，循環(huán)輸出00、01、10、11 4 個(gè)2 位二進(jìn)制數(shù)， 并經(jīng)譯碼器74LS139 譯碼后，作為掃描信號(hào)，對(duì)數(shù)碼管和矩陣鍵盤一起進(jìn)行掃描。P0.5、P0.6 用于對(duì)2×4 矩陣鍵盤各按鍵狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。P1 口用于接連輸出8 位二進(jìn)制數(shù)，并經(jīng)兩級(jí)譯碼器74LS154 進(jìn)行級(jí)聯(lián)譯碼后，最多可輸出256 路操控信號(hào)，完成順次對(duì)256 個(gè)電池單體進(jìn)行主動(dòng)切換操控。P2 口用于對(duì)充電電池狀況(空載、毛病、充電滿、放電完)進(jìn)行檢查，并對(duì)電池充電和放電進(jìn)行操控。P3 口首要用于電池狀況(空載、充溢、毛病、反接)監(jiān)測(cè)、指示和報(bào)警。

2、電池切換模塊規(guī)劃

電池切換模塊由驅(qū)動(dòng)電路和繼電器構(gòu)成的切換電路陣列構(gòu)成。其間，每個(gè)切換電路單元對(duì)應(yīng)一個(gè)電池單體。驅(qū)動(dòng)電路首要由反向器74LS04 和三極管S9013 構(gòu)成， 受P1 口輸出的操控信號(hào)操控，對(duì)繼電器的開、閉狀況進(jìn)行操控。選用可一起變換兩路信號(hào)的雙觸電繼電器4137， 完成對(duì)充放電回路和電池狀況檢查回路一起進(jìn)行切換。運(yùn)用外部中止INT1 的中止操控功用，并經(jīng)過單片機(jī)的P3.6 對(duì)兩個(gè)切換按鍵狀況進(jìn)行檢查判別，一起運(yùn)用“上移”和“下移”按鍵，完成電池單體間的手藝切換。電池單體間的切換單元電路如圖3所示。

圖3 電池切換單元電路

3、充放電模塊規(guī)劃

充放電模塊由充電電路、放電電路和充放電操控電路構(gòu)成。由單片機(jī)輸出的充電或放電操控信號(hào)別離操控充電或放電電路對(duì)電池進(jìn)行充電或放電。電池充放電電路如圖4 所示。

1、控制模塊設(shè)計(jì)

選擇AT89S52單片機(jī)作為控制單元。單片機(jī)的P0 口用于數(shù)碼顯示與鍵盤掃描。其中P0.0～P0.3 用于輸出與電池編碼對(duì)應(yīng)的4 位二進(jìn)制數(shù)， 并經(jīng)74LS248 轉(zhuǎn)換后形成7 段碼后，送到數(shù)碼管顯示。P0.3、P0.4 受計(jì)時(shí)器T0 控制，循環(huán)輸出00、01、10、11 4 個(gè)2 位二進(jìn)制數(shù)， 并經(jīng)譯碼器74LS139 譯碼后，作為掃描信號(hào)，對(duì)數(shù)碼管和矩陣鍵盤同時(shí)進(jìn)行掃描。P0.5、P0.6 用于對(duì)2×4 矩陣鍵盤各按鍵狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。P1 口用于連續(xù)輸出8 位二進(jìn)制數(shù)，并經(jīng)兩級(jí)譯碼器74LS154 進(jìn)行級(jí)聯(lián)譯碼后，最多可輸出256 路控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)依次對(duì)256 個(gè)電池單體進(jìn)行自動(dòng)切換控制。P2 口用于對(duì)充電電池狀態(tài)(空載、故障、充電滿、放電完)進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)電池充電和放電進(jìn)行控制。P3 口主要用于電池狀態(tài)(空載、充滿、故障、反接)監(jiān)測(cè)、指示和報(bào)警。

2、電池切換模塊設(shè)計(jì)

電池切換模塊由驅(qū)動(dòng)電路和繼電器組成的切換電路陣列組成。其中，每個(gè)切換電路單元對(duì)應(yīng)一個(gè)電池單體。驅(qū)動(dòng)電路主要由反向器74LS04 和三極管S9013 組成， 受P1 口輸出的控制信號(hào)控制，對(duì)繼電器的開、閉狀態(tài)進(jìn)行控制。采用可同時(shí)轉(zhuǎn)換兩路信號(hào)的雙觸電繼電器4137， 實(shí)現(xiàn)對(duì)充放電回路和電池狀態(tài)檢測(cè)回路同時(shí)進(jìn)行切換。利用外部中斷INT1 的中斷控制功能，并通過單片機(jī)的P3.6 對(duì)兩個(gè)切換按鍵狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)判斷，同時(shí)利用“上移”和“下移”按鍵，實(shí)現(xiàn)電池單體間的手工切換。電池單體間的切換單元電路如圖3所示。

圖3 電池切換單元電路

3、充放電模塊設(shè)計(jì)

充放電模塊由充電電路、放電電路和充放電控制電路組成。由單片機(jī)輸出的充電或放電控制信號(hào)分別控制充電或放電電路對(duì)電池進(jìn)行充電或放電。電池充放電電路如圖4 所示。

圖4 電池充放電電路

4、電壓檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)

電壓檢測(cè)模塊由三端穩(wěn)壓電路、分壓電路和比較電路組成。三端穩(wěn)壓電路由LM317 及其外圍電路組成，其輸出的電壓經(jīng)分壓電路分壓后，作為基準(zhǔn)電壓，分別送到由LM339組成的比較器的一端，從電池正極采集的電壓送到比較器電路的另一端，從各比較器的輸出的電平狀態(tài)，可對(duì)當(dāng)前電池的電量情況及放置狀態(tài)進(jìn)行判斷。這些狀態(tài)信號(hào)作為檢測(cè)信號(hào)，再送回單片機(jī)，由單片機(jī)控制充放電電路工作，并對(duì)電池狀態(tài)進(jìn)行指示。電池電壓檢測(cè)電路如圖5 所示。

圖4 電池充放電電路

4、電壓檢查模塊規(guī)劃

電壓檢查模塊由三端穩(wěn)壓電路、分壓電路和對(duì)比電路構(gòu)成。三端穩(wěn)壓電路由LM317 及其外圍電路構(gòu)成，其輸出的電壓經(jīng)分壓電路分壓后，作為基準(zhǔn)電壓，別離送到由LM339構(gòu)成的對(duì)比器的一端，從電池正極收集的電壓送到對(duì)比器電路的另一端，從各對(duì)比器的輸出的電平狀況，可對(duì)當(dāng)時(shí)電池的電量狀況及放置狀況進(jìn)行判別。這些狀況信號(hào)作為檢查信號(hào)，再送回單片機(jī)，由單片機(jī)操控充放電電路作業(yè)，并對(duì)電池狀況進(jìn)行指示。電池電壓檢查電路如圖5 所示。

圖5 電池電壓檢查電路

軟件規(guī)劃

體系的軟件由監(jiān)控程序、主動(dòng)辦理程序、體系自檢子程序、電池檢查子程序、手藝切換中止子程序、按鍵及數(shù)碼管掃描子程序等構(gòu)成。體系開端作業(yè)后，首要調(diào)用體系自檢子程序，若體系或某個(gè)模塊作業(yè)不正常，體系在宣布報(bào)警聲的一起，數(shù)碼管閃爍顯現(xiàn)毛病模塊代碼。若體系及各模塊均作業(yè)正常，則體系調(diào)用電池檢查子程序，對(duì)體系各電池單體的毛病、反接以及空載狀況進(jìn)行檢查判別，并同步顯現(xiàn)所檢查電池單體的位置代碼，對(duì)檢查到的毛病電池和反接電池進(jìn)行指示報(bào)警。等一切電池檢查完畢，體系主動(dòng)進(jìn)入電池主動(dòng)辦理程序，對(duì)電池進(jìn)行主動(dòng)循環(huán)充放電辦理。在主動(dòng)辦理程序中，體系先對(duì)電池進(jìn)行放電，放電到停止電壓后再進(jìn)行充電。一起在充電的過程中，運(yùn)用軟件延時(shí)，使鎳鎘充電電池在充電空隙進(jìn)行時(shí)間短放電，從而以脈沖充電方法，有用地進(jìn)步電池充電功率，最大極限地消除鎳鎘充電電池也許呈現(xiàn)的極化景象。體系作業(yè)流程圖如圖6 所示。

6

圖6 體系作業(yè)流程圖

其他功用

1、溫度操控

鎳鎘充電電池對(duì)寄存環(huán)境溫度有必定請(qǐng)求，所以體系中規(guī)劃了溫度操控模塊，對(duì)電池所處環(huán)境溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和操控。溫度操控模塊由溫度傳感器、信號(hào)處理電路、A/D變換電路、繼電器及操控電路和軸流電扇等構(gòu)成， 當(dāng)環(huán)境溫度到達(dá)設(shè)置的上限溫度時(shí)， 由單片機(jī)操控繼電器閉合，進(jìn)而操控軸流電扇滾動(dòng)，為電池寄存環(huán)境通風(fēng)降溫。環(huán)境溫度到達(dá)適宜溫度后， 單片機(jī)操控繼電器斷開， 軸流電扇停止?jié)L動(dòng)。這樣，確保電池寄存環(huán)境溫度一向堅(jiān)持在適宜的范圍內(nèi)。

2、電池保護(hù)

對(duì)新啟用的鎳鎘充電電池或發(fā)生極化景象的鎳鎘充電電池， 通常要進(jìn)行充放電保護(hù)， 首要對(duì)電池進(jìn)行初始容量康復(fù)和效能激活。保護(hù)方法是，對(duì)電池接連進(jìn)行3 次深度放電和充電。因?yàn)轶w系一旦發(fā)動(dòng)， 并經(jīng)過電池檢查后，會(huì)一向處于電池主動(dòng)辦理狀況，假如需求對(duì)某個(gè)電池進(jìn)行保護(hù)，可經(jīng)過操作“上移”和“下移”按鍵，操控體系切換到需求保護(hù)的電池， 然后按下“ 保護(hù)” 按鈕， 體系會(huì)中止主動(dòng)辦理， 進(jìn)入電池保護(hù)程序。保護(hù)完畢后， 體系繼續(xù)進(jìn)行主動(dòng)辦理。

定論

首要，體系為會(huì)集放置并統(tǒng)一辦理的鎳鎘充電電池供給了一個(gè)空間獨(dú)立、溫度恒定的寄存環(huán)境，消除了酸性、高溫等不利因素對(duì)鎳鎘充電電池也許發(fā)生的不良影響。其次，電池充放電辦理和保護(hù)過程中選用脈沖充放電方法，不只進(jìn)步了電池的充放電功率，而且能夠堅(jiān)持或康復(fù)鎳鎘充電電池的功用。第三，體系選用先放電、后充電的方法進(jìn)行充放電辦理，能夠消除鎳鎘充電電池也許發(fā)生的“回憶效應(yīng)”，進(jìn)步充電電池的運(yùn)用效能。第四，對(duì)電池充電停止和放電停止電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)操控，防止了電池過充、過放，可延伸鎳鎘充電電池的運(yùn)用壽命。第五，選用先檢查、后辦理和單體充放電的運(yùn)轉(zhuǎn)形式，杜絕了功用區(qū)別較大的單體鎳鎘充電電池同組運(yùn)用或同組充電問題的發(fā)生。了解更多電源模塊信息請(qǐng)點(diǎn)擊http://m.79868.cn/news/industry.html

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