行业动态

1.本实用新型属于电子技术领域，具体涉及一种智能蓄电池充放电一体机。

背景技术：

2.在变电站中，供电系统中的继电保护及自动控制装置的供电电源需要不间断的供电，在交流供电断电时，站内的继电保护及自动控制装置的供电也不能间断，因此，采用蓄电池组构成的直流供电系统作为惟一备用电源，在交流系统停电时，由蓄电池组维持直流系统的不间断供电。

3.对于投运的蓄电池组，应定期对蓄电池组进行充放电试验，通过充放电试验检验出蓄电池组中是否存在容量不足或内阻变大的蓄电池；在正常运行中的蓄电池组，为了检验其实际容量，将蓄电池组脱离运行，以规定的放电电流进行恒流放电，在放电的过程中对蓄电池组端电压、放电电流、放电时间进行测量和记录。

4.目前市场上的充放电一体机普遍采用ptc热敏电阻作为负载，由于ptc热敏电阻受温度影响较大，导致设置的充放电电流与实际出现严重偏差，尤其是在开机阶段，而充放电电流会影响到检测结果，因此保持充放电电流稳定很重要。

技术实现要素：

5.本实用新型需要解决的技术问题是提供一种充放电电流稳定，精度高的蓄电池组的智能蓄电池充放电一体机。

6.为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：

7.一种智能蓄电池充放电一体机，所述充放电一体机的电路包括cpu电路、485通讯接口电路、充电机、电压采集电路、电流采集电路、模数转换电路以及恒流放电电路，所述cpu电路由单片机及其外围电路组成，所述cpu电路和485通讯接口电路双向连接，485通讯接口电路输出连接充电机，cpu电路输出连接恒流放电电路，cpu电路和模数转换电路双向连接，模数转换电路输入连接电压采集电路和电流采集电路的输出；所述恒流放电电路由pwm电路和放电电流主控电路组成，pwm电路的输出连接放电电流主控电路的输入，所述放电电流主控电路包括多路并联的放电电路组成，并联的放电电路一部分由单片机直接控制，一部分由pwm电路控制；所述单片机根据设定的充放电电流对蓄电池组进行智能充放电，通过电压采集电路和电流采集电路，实时采集蓄电池组充放电时的电压电流，放电时经过计算输出放电电流控制信号至放电电路，同时输出pwm信号到pwm电路，对恒流放电电路的放电电流进行精确控制，充电时输出充电电流信号到485通讯接口电路，对充电机进行控制。

8.进一步的，所述pwm电路包括放大电路、脉宽调制电路以及放电电流反馈放大电路，单片机根据设定的放电电流，计算出需要分配给pwm电路的电流，转换为pwm信号输出至放大电路，经放大电路处理后输出至脉宽调制电路，脉宽调制电路输出固定频率的脉宽信号至放电电流主控电路，放电电流反馈放大电路的输出并入放大电路，调节占空比。

9.进一步的，所述放电电流主控电路包括放电电路，所述放电电路由16路固定电流放电电路和2路可调电流放电电路组成，每路固定电流放电电路包括ptc热敏电阻、igbt、光耦、或门以及电阻，单片机输出的控制信号经锁存芯片输出后驱动光耦，光耦输出驱动igbt，放电电流经igbt以及ptc热敏电阻由蓄电池组正极流向负极，每路可调电流放电电路包括ptc热敏电阻和igbt，igbt受pwm电路控制，放电电流经igbt以及ptc热敏电阻由蓄电池组正极流向负极。

10.更进一步的，所述放电电流主控电路还包括驱动电源控制电路，所述驱动电源控制电路用于控制igbt的驱动电源，所述驱动电源控制电路由继电器k1、光耦u16以及电阻r38、二极管d7组成，单片机提供驱动信号控制光耦u16导通，光耦u16驱动继电器k1，继电器k1控制电源接入状态。

11.进一步的，所述充放电一体机的电路还包括电压采集电路、电流采集电路以及模数转换电路，所述电压采集电路以及电流采集电路的输出连接模数转换电路的输入，模数转换电路和cpu电路双向连接，所述电压采集电路和电流采集电路采集的蓄电池组的充放电电流和电压，经模数转换电路转换为数字信号输入单片机。

12.进一步的，所述485通讯接口电路包括485收发器芯片及其外围元件，所述485收发器芯片采用半双工485通讯芯片max3485。

13.进一步的，所述充放电一体机的电路还包括以太网通讯电路以及rs232通讯接口电路，所述以太网通讯电路包括以太网控制器芯片及其外围元件，网络变压器及接口一体元件，所述以太网控制器芯片输入端连接单片机，输出端连接网络变压器及接口一体元件，所述rs232通讯接口电路包括rs232收发芯片hin202eibnz及其外围元件，其提供2路rs232通讯接口，用于和上位机、指纹识别模块或者电池电压巡检仪连接。

14.进一步的，所述充放电一体机的电路还包括键盘电路、显示电路、报警电路、温度检测电路以及sd卡电路，所述键盘电路输出连接cpu电路的输入，cpu电路的输出连接报警电路和显示电路，温度检测电路以及sd卡电路与cpu电路双向连接，键盘电路用于参数和充放电电流的设定，显示电路用于设定显示和各种数据显示，温度检测电路用于检测工作环境温度，报警电路用于对报警事件发出警报，sd卡电路用于存储各种数据。

15.进一步的，所述充放电一体机的电路还包括实时时钟电路，所述实时时钟电路连接cpu电路，为系统提供实时时钟。

16.进一步的，所述充放电一体机的电路还包括散热风扇电路，所述散热风扇电路的输入连接cpu电路的输出，所述散热风扇电路包括光耦u17、继电器k2、电阻r39以及二极管d8，单片机的控制信号经光耦u17隔离驱动继电器k2，进而控制散热风扇，二极管d8为继电器快释二极管，电阻r39为限流电阻。

17.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

18.本实用新型通过单片机自带pwm功能，对放电电流进行调节，保持放电电流恒定，通过485通讯连接充电机，充电电流由单片机进行设定，充电过程中实时检测充电电流和电压，可随时调整充电参数，由于本实用新型集成了充电和放电控制功能，由同一单片机控制，可实现蓄电池组的免人工干预自动充放电试验，可根据设定情况进行多次充放电。

附图说明

19.图1是本实用新型原理框图；

20.图2是本实用新型cpu电路、温度检测电路、键盘电路、显示电路、报警电路原理图；

21.图3是本实用新型流pwm电路原理图；

22.图4是本实用新型放电电流主控电路原理图；

23.图5是本实用新型电压采集电路原理图；

24.图6是本实用新型电流采集电路原理图；

25.图7是本实用新型模数转换电路原理图；

26.图8是本实用新型散热风扇电路原理图；

27.图9是本实用新型485通讯电路原理图；

28.图10是本实用新以太网通讯电路原理图；

29.图11是本实用新型sd卡接口电路原理图；

30.图12是本实用新型rs232通讯接口电路原理图；

31.图13是本实用新型实时时钟电路原理图。

具体实施方式

32.下面结合附图对实用新型做进一步详细描述：

33.本实用新型是一种用于电站蓄电池组维护的仪器，具体为蓄电池充放电一体机，该充放电一体机采用atmegal128单片机，对蓄电池组的充放电过程进行监测和控制，放电采用恒流放电，放电电流和充电电流可设定，可调节，稳定可靠。本机操作需要指纹识别，安全性好。

34.如图1所示，本实用新型所述放电仪的电路包括cpu电路、温度检测电路、键盘电路、显示电路、rs232通讯接口电路、485通讯接口电路、充电机、实时时钟电路、电压采集电路电流采集电路、模数转换电路、报警电路、以太网通讯电路、sd卡电路、散热风扇电路以及恒流放电电路，所述cpu电路由单片机及其外围电路组成，所述cpu电路和485通讯接口电路双向连接，485通讯接口电路输出连接充电机，cpu电路输出连接恒流放电电路，cpu电路和模数转换电路双向连接，模数转换电路输入连接电压采集电路和电流采集电路的输出；所述恒流放电电路由pwm电路和放电电流主控电路组成，pwm电路的输出连接放电电流主控电路的输入，所述放电电流主控电路包括多路并联的放电电路组成，并联的放电电路一部分由单片机直接控制，一部分由pwm电路控制；所述单片机根据设定的充放电电流对蓄电池组进行智能充放电，通过电压采集电路和电流采集电路，实时采集蓄电池组充放电时的电压电流，放电时经过计算输出放电电流控制信号至放电电路，同时输出pwm信号到pwm电路，对恒流放电电路的放电电流进行精确控制，充电时输出充电电流信号到485通讯接口电路，对充电机进行控制。

35.如图3所示，所述pwm电路包括放大电路、脉宽调制电路以及放电电流反馈放大电路，所述放大电路以及电流反馈放大电流由运放u6a-u6d及其外围电容电阻构成，所述脉宽调制电路包括脉宽调制芯片sg3524、光耦u18以及电容c20-c21、电阻r32-r36，稳压管d5-d6，用于输出固定频率的脉宽调制信号，经光耦隔离后输入放电电流主控电路。具体的，单片机根据设定的放电电流，计算出需要分配给pwm电路的电流，转换为pwm信号输出至放大

电路，经放大电路处理后输出至脉宽调制电路，脉宽调制电路输出固定频率的脉宽信号至放电电流主控电路，放电电流反馈放大电路的输出并入放大电路，为脉宽调制电路提供放电电流的反馈信号，调节占空比，从而让蓄电池组的放电电流维持恒定。

36.如图4所示，所述放电电流主控电路包括放电电路，所述放电电路由16路固定电流放电电路和2路可调电流放电电路组成，每路固定电流放电电路包括ptc热敏电阻、igbt、光耦、或门以及电阻，单片机输出的控制信号先经锁存芯片74hc573，然后输出后驱动光耦，这样可以释放单片机的端口，改端口可以用作他用。光耦输出驱动igbt，放电电流经igbt以及ptc热敏电阻由蓄电池组正极流向负极，每路可调电流放电电路包括ptc热敏电阻和igbt，igbt受pwm电路控制，放电电流经igbt以及ptc热敏电阻由蓄电池组正极流向负极。

37.当光耦损坏不受控时，放电电流主控电路可能会对蓄电池过放电，为了保证放电安全，所述放电电流主控电路还包括驱动电源控制电路，用于控制经光耦输出的igbt的驱动电压，所述驱动电源控制电路由继电器k1、光耦u16以及电阻r38、二极管d7组成，单片机提供驱动信号控制光耦u16导通，光耦u16驱动继电器k1，继电器k1控制电源接入状态。从而保证即使光耦输出端短路，也不会造成蓄电池组过放电。本实用新型采用ptc热敏电阻作为功耗元件，体积小、重量轻、散热快、无污染。放电电流可以以0.1a为基本单位连续可设定，从而适应不同容量蓄电池对放电电流的精确要求。

38.如图1、图5、图6和图7所示，本实用新型还包括电压采集电路、电流采集电路以及模数转换电路，所述电压采集电路以及电流采集电路的输出连接模数转换电路的输入，模数转换电路和cpu电路双向连接，所述电压采集电路和电流采集电路采集的蓄电池组的充放电电流和电压，经模数转换电路转换为数字信号输入单片机。所述电压采集电路由电压传感器、电阻r15-r17、可调电阻rw1、电解电容e3、电容c11组成，所述电压传感器采集的电压经由电阻r15、可调电阻rw1、电阻r16串联构成的分压电路分压后输入模数转换电路，所述电流采集电路由电流传感器、电阻r18-r20、可调电阻rw2、电解电容e4、电容c12组成，所述电压传感器采集的电流经由电阻r18、可调电阻rw2、电阻r19串联构成的分压电路转换成电压后输入模数转换电路，所述模数转换电路由模数转换芯片ad7705及其外围元件组成，输入的电压信号经模数转换电路转换后输入单片机。

39.如图1和9所示，本实用新型的485通讯接口电路和cpu电路双向连接，所述485通讯接口电路所述485通讯接口电路包括485收发器芯片及其外围元件，所述485收发器芯片采用半双工485通讯芯片max3485。

40.所述485通讯接口电路用于连接单片机和充电机，提供485通讯服务，如图2所示，485通讯接口电路连接单片机的15脚、27脚和28脚，单片机根据放电数据以及充电电流来优化充电参数，可自动完成一次或多次放/充电过程。对充电电流、充电时长、充电容量、均充电压、浮充电压等进行实时监测，以便进行记录或进行优化，单片机可以控制充电机的工作状态，按照：恒流

‑‑‑

恒压

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涓流浮充的充电原则进行充电。充电结束的判断可以根据充电时间、充电容量等参数进行控制充电机关闭。也可以根据单体电池电压上限来进行控制，前提是需要接入电压巡检仪。

41.如图10和图12所示，本实用新型所述以太网通讯电路包括以太网控制器芯片及其外围元件，网络变压器及接口一体元件，所述以太网控制器芯片输入端连接单片机，输出端连接网络变压器及接口一体元件，所述rs232通讯接口电路包括rs232收发芯片

hin202eibnz及其外围元件，其提供2路rs232通讯接口，用于和上位机、指纹识别模块或者电池电压巡检仪连接。通过以太网通讯电路可以远程控制及数据传输等。通过232通讯接口电路可连接电池电压巡检仪，将单体电池电压参与进充放电过程，更加科学合理。

42.如图1、图2和图11所示，本实用新型所述键盘电路输出连接cpu电路的输入，cpu电路的输出连接报警电路和显示电路，温度检测电路以及sd卡电路与cpu电路双向连接，温度检测电路用于检测工作环境温度，采用ds18b20温度传感器，电路结构简单，报警电路用于对报警事件发出警报，sd卡电路用于存储各种数据，方便插拔，便于数据导入到上位机。键盘电路用于参数和放电电流的设定，显示电路用于设定显示和各种数据显示(放电电流、电池组总电压、放电时长、放电容量、机内温度，启动时间等)，可随时了解设备运行状况。

43.如图1和图13所示，所述实时时钟电路连接cpu电路，为系统提供实时时钟。

44.如图8所示，本实用新型所述散热风扇电路的输入连接cpu电路的输出，所述散热风扇电路包括光耦u17、继电器k2、电阻r39以及二极管d8，单片机的控制信号经光耦u17隔离驱动继电器k2，进而控制散热风扇，二极管d8为继电器快释二极管，电阻r39为限流电阻。

技术特征：

1.一种智能蓄电池充放电一体机，其特征在于：所述充放电一体机的电路包括cpu电路、485通讯接口电路、充电机、电压采集电路、电流采集电路、模数转换电路以及恒流放电电路，所述cpu电路由单片机及其外围电路组成，所述cpu电路和485通讯接口电路双向连接，485通讯接口电路输出连接充电机，cpu电路输出连接恒流放电电路，cpu电路和模数转换电路双向连接，模数转换电路输入连接电压采集电路和电流采集电路的输出；所述恒流放电电路由pwm电路和放电电流主控电路组成，pwm电路的输出连接放电电流主控电路的输入，所述放电电流主控电路包括多路并联的放电电路组成，并联的放电电路一部分由单片机直接控制，一部分由pwm电路控制；所述单片机根据设定的充放电电流对蓄电池组进行智能充放电，通过电压采集电路和电流采集电路，实时采集蓄电池组充放电时的电压电流，放电时经过计算输出放电电流控制信号至放电电路，同时输出pwm信号到pwm电路，对恒流放电电路的放电电流进行精确控制，充电时输出充电电流信号到485通讯接口电路，对充电机进行控制。2.根据权利要求1所述的一种智能蓄电池充放电一体机，其特征在于：所述pwm电路包括放大电路、脉宽调制电路以及放电电流反馈放大电路，单片机根据设定的放电电流，计算出需要分配给pwm电路的电流，转换为pwm信号输出至放大电路，经放大电路处理后输出至脉宽调制电路，脉宽调制电路输出固定频率的脉宽信号至放电电流主控电路，放电电流反馈放大电路的输出并入放大电路，调节占空比。

3.根据权利要求2所述的一种智能蓄电池充放电一体机，其特征在于：所述放电电流主控电路包括放电电路，所述放电电路由16路固定电流放电电路和2路可调电流放电电路组成，每路固定电流放电电路包括ptc热敏电阻、igbt、光耦、或门以及电阻，单片机输出的控制信号经锁存芯片输出后驱动光耦，光耦输出驱动igbt，放电电流经igbt以及ptc热敏电阻由蓄电池组正极流向负极，每路可调电流放电电路包括ptc热敏电阻和igbt，igbt受pwm电路控制，放电电流经igbt以及ptc热敏电阻由蓄电池组正极流向负极。4.根据权利要求3所述的一种智能蓄电池充放电一体机，其特征在于：所述放电电流主控电路还包括驱动电源控制电路，所述驱动电源控制电路用于控制igbt的驱动电源，所述驱动电源控制电路由继电器k1、光耦u16以及电阻r38、二极管d7组成，单片机提供驱动信号控制光耦u16导通，光耦u16驱动继电器k1，继电器k1控制电源接入状态。5.根据权利要求4所述的一种智能蓄电池充放电一体机，其特征在于：所述充放电一体机的电路还包括电压采集电路、电流采集电路以及模数转换电路，所述电压采集电路以及电流采集电路的输出连接模数转换电路的输入，模数转换电路和cpu电路双向连接，所述电压采集电路和电流采集电路采集的蓄电池组的充放电电流和电压，经模数转换电路转换为数字信号输入单片机。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种智能蓄电池充放电一体机，其特征在于：所述485通讯接口电路包括485收发器芯片及其外围元件，所述485收发器芯片采用半双工485通讯芯片max3485。7.根据权利要求6所述的一种智能蓄电池充放电一体机，其特征在于：所述充放电一体机的电路还包括以太网通讯电路以及rs232通讯接口电路，所述以太网通讯电路包括以太网控制器芯片及其外围元件，网络变压器及接口一体元件，所述以太网控制器芯片输入端连接单片机，输出端连接网络变压器及接口一体元件，所述rs232通讯接口电路包括rs232

收发芯片hin202eibnz及其外围元件，其提供2路rs232通讯接口，用于和上位机、指纹识别模块或者电池电压巡检仪连接。8.根据权利要求7所述的一种智能蓄电池充放电一体机，其特征在于：所述充放电一体机的电路还包括键盘电路、显示电路、报警电路、温度检测电路以及sd卡电路，所述键盘电路输出连接cpu电路的输入，cpu电路的输出连接报警电路和显示电路，温度检测电路以及sd卡电路与cpu电路双向连接，键盘电路用于参数和充放电电流的设定，显示电路用于设定显示和各种数据显示，温度检测电路用于检测工作环境温度，报警电路用于对报警事件发出警报，sd卡电路用于存储各种数据。9.根据权利要求8所述的一种智能蓄电池充放电一体机，其特征在于：所述充放电一体机的电路还包括实时时钟电路，所述实时时钟电路连接cpu电路，为系统提供实时时钟。10.根据权利要求9所述的一种智能蓄电池充放电一体机，其特征在于：所述充放电一体机的电路还包括散热风扇电路，所述散热风扇电路的输入连接cpu电路的输出，所述散热风扇电路包括光耦u17、继电器k2、电阻r39以及二极管d8，单片机的控制信号经光耦u17隔离驱动继电器k2，进而控制散热风扇，二极管d8为继电器快释二极管，电阻r39为限流电阻。

技术总结

本实用新型公开了一种智能蓄电池充放电一体机，包括CPU电路、485通讯接口电路、充电机、电压采集电路、电流采集电路、模数转换电路以及恒流放电电路，所述CPU电路由单片机及其外围电路组成，所述CPU电路和485通讯接口电路双向连接，485通讯接口电路输出连接充电机，CPU电路输出连接恒流放电电路，CPU电路和模数转换电路双向连接，模数转换电路输入连接电压采集电路和电流采集电路的输出；本实用新型通过单片机自带PWM功能，对放电电流进行调节，保持放电电流恒定，通过485通讯连接充电机，充电电流由单片机进行设定，充电过程中实时检测充电电流和电压，可随时调整充电参数，可实现免人工干预自动充放电试验。人工干预自动充放电试验。人工干预自动充放电试验。

技术研发人员：祁占龙 薛桂琴

受保护的技术使用者：石家庄开发区兴源电子有限公司

技术研发日：2021.08.18

技术公布日：2022/1/21