一种MCU控制的电池充电方法与流程

一种mcu控制的电池充电方法
技术领域
1.本发明涉及低压蓄电池充电，尤其涉及一种mcu控制的电池充电方法。


背景技术：

2.传统24v-48v低压蓄电池的充电方法如下：1）恒流充电：恒流充电对于即将饱和的电池来说是非常危险的，这样有可能会导致电池过充损坏，实用性不高；2）恒压充电：恒压充电对于在电池电压比较低的情况下，会使电池两端电压很高，对于电池在充电的时候有很大的损伤，减少电池使用寿命，实用性不高。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种mcu控制的、安全、可靠的电池充电方法。
4.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种mcu控制的电池充电方法，充电电路包括主电路和控制电路，主电路包括直流转换电路、控制电路包括微控制器、电池电压采样电路和充电电流检测电路；电池电压采样电路的采样信号输出端和充电电流检测电路的采样信号输出端分别接微控制器；当采样的电池电压低于电池额定浮充值时，微控制器控制主电路保持充电电流不变，充电电压随着电池电压升高而增加，以恒流模式充电；采样的电池电压达到额定浮充值时，微控制器控制主电路保持充电电压不变，控制充电电流逐渐减小，以恒压模式充电。
5.以上所述的电池充电方法，电池电压采样电路包括电阻分压电路和第一滤波电路，电阻分压电路的第一端接直流转换电路输出端的正极，第二端接地；电阻分压电路的电压信号输出端通过第一滤波电路接微控制器的电压采样信号输入端。
6.以上所述的电池充电方法，电池电压采样电路包括第一双串联开关二极管、第一电容和第四电阻；第一滤波电路包括第五电阻和第二电容；电阻分压电路包括第一电阻和第三电阻；第一电阻的第一端接直流转换电路输出端的正极，第二端通过第三电阻接地；第一电容和第四电阻串接后与第一电阻并接；第一电阻的第二端接第五电阻的第一端，第五电阻的第二端接微控制器的电压采样信号输入端；第四电容接在第五电阻的第二端与地之间，第一双串联开关二极管的阳极接地，阴极接辅助电源正极，中心引脚接第五电阻的第二端。
7.以上所述的电池充电方法，充电电流检测电路包括差分放大电路、电流采样电阻和第二滤波电路；直流转换电路输出端的负极接地，并通过电流采样电阻接电池的负极；差分放大电路的第一输入端接电池的负极，第二端接地；差分放大电路的输出端通过第二滤波电路接微控制器的电流采样信号输入端。
8.以上所述的电池充电方法，充电电流检测电路包括第二双串联开关二极管，差分
放大电路包括运算放大器、运算放大器的同相输入端通过第十电阻接电池的负极，通过第九电阻接地；运算放大器的反相输入端通过第八电阻接地，通过第七电阻接运算放大器的输出端；第二滤波电路包括第六电阻和第三电容，运算放大器的输出端通过第六电阻接微控制器的电流采样信号输入端，第三电容接在微控制器的电流采样信号输入端与地之间；第二双串联开关二极管的阳极接地，阴极接辅助电源正极，中心引脚接微控制器的电流采样信号输入端。
9.以上所述的电池充电方法，直流转换电路包括变压器、原边电路和副边电路；原边电路包括开关管，开关管的第一端通过变压器原边绕组接直流电源输入端正极，另一端接地，控制端接微控制器的pwm驱动信号输出端；副边电路包括整流电路和输出电容，变压器副边绕组的第一端接整流电路的输入端，整流电路的输出端接电池的正极；变压器副边绕组的第二端接地，并通过电流采样电阻接电池的正极；输出电容接在整流电路的输出端与地之间。
10.以上所述的电池充电方法，原边电路包括rcd吸收电路、第十二电阻、第十三电阻和第十四电阻，rcd吸收电路包括第三二极管、第四电容和第十一电阻；所述的开关管为mos管，变压器原边绕组的第一端接直流电源输入端正极，第二端接mos管的漏极，mos管的源极通过第十四电阻接地； mos管的栅极通过第十二电阻接微控制器的pwm驱动信号输出端，并通过第十三电阻接mos管的源极；第三二极管的阳极接变压器原边绕组的第二端，第三二极管的阴极通过第十一电阻接变压器原边绕组的第一端；第四电容与第十一电阻并接。
11.本发明提高了电池的充电的稳定性，可以防止过充对电池造成的损伤，有效地保护电池充电的安全性，提高电池的使用寿命。
附图说明
12.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
13.图1是本发明实施例电池充电电路的原理框图。
14.图2是本发明实施例电池充电电路的电路图。
具体实施方式
15.本发明实施例电池充电电路的结构如图1和图2所示，充电电路包括主电路和控制电路，主电路包括ac-dc整流电路，直流转换电路、控制电路包括微控制器（mcu）、电池电压采样电路和充电电流检测电路。直流转换电路的输入端接ac-dc整流电路的输出端。电池电压采样电路的采样信号输出端和充电电流检测电路的采样信号输出端分别接微控制器。
16.直流转换电路包括变压器、原边电路和副边电路。原边电路包括mos管q1、第三二极管d3、第四电容c4、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13和第十四电阻rs2。第三二极管d3、第四电容c4和第十一电阻r11组成rcd吸收电路。
17.变压器原边绕组t1-a的第一端接ac-dc整流电路的输出端正极vdc，第二端接mos管q1的漏极，mos管q1的源极通过第十四电阻rs2接地。 mos管q1的栅极通过第十二电阻r12接微控制器的pwm驱动信号输出端mcu-pwm，并通过第十三电阻r13接mos管q1的源极。第三二极管d3的阳极接变压器原边绕组t1-a的第二端，第三二极管d3的阴极通过第十一电阻r11接变压器原边绕组t1-a的第一端。第四电容c4与第十一电阻r11并接。
18.副边电路包括整流二极管d4和输出电容ce1，变压器副边绕组t1-b的第一端接整流二极管d4的阳极，整流二极管d4的阴极作为直流转换电路输出端的正极v0接电池bat的正极。变压器副边绕组t1-b的第二端接地，并通过电流采样电阻rs1接电池的负极bat-。输出电容ce1接在整流二极管d4的阴极与地之间。
19.电池电压采样电路包括电阻分压电路第一双串联开关二极管d1、第一电容c1、第四电阻r4和第一滤波电路。第一滤波电路包括第五电阻r5和第二电容c2。电阻分压电路包括由r1、r2串联组成第一电阻和第三电阻r3。
20.第一电阻的第一端接直流转换电路输出端的正极vo，第二端通过第三电阻r3接地。第一电容c1和第四电阻r4串接后与第一电阻并接。第一电阻的第二端（电阻分压电路的电压信号输出端）接第五电阻r5的第一端，第五电阻r5的第二端接微控制器的电压采样信号输入端mcu-vbat。第四电容c4接在第五电阻r5的第二端与地之间，第一双串联开关二极管d1的阳极接地，阴极接辅助电源正极mcu_3.3v，中心引脚接第五电阻r5的第二端,即微控制器的电压采样信号输入端mcu-vbat。
21.充电电流检测电路包括差分放大电路、电流采样电阻rs1、第二双串联开关二极管d2和第二滤波电路。
22.差分放大电路包括运算放大器u1-b、运算放大器u1-b的同相输入端通过第十电阻r10接电池的负极bat-，通过第九电阻r9接地。运算放大器u1-b的反相输入端通过第八电阻r8接地，通过第七电阻r7接运算放大器u1-b的输出端。第二滤波电路包括第六电阻r6和第三电容c3，运算放大器u1-b的输出端通过第六电阻r6接微控制器的电流采样信号输入端mcu_is，第三电容c3接在微控制器的电流采样信号输入端mcu_is与地之间。第二双串联开关二极管d2的阳极接地，阴极接辅助电源正极mcu_3.3v，中心引脚接微控制器的电流采样信号输入端mcu_is。
23.本发明以上实施例的电池充电电路工作时，电池电压采样电路检测电池的电压，反馈给微控制器，微控制器通过内部比较后输出pwm波形控制直流转换电路（直流转换器）输出电压给电池充电；电流检测电路通过采样输出电流反馈给微控制器，当检测的电池电压低于电池额定浮充值时，保持充电电流不变，充电电压随着电池电压升高而增加，以恒流模式充电，以增加电池的充电速率；当电池的电压达到额定浮充值时，保持充电电压不变，控制充电 电流逐渐减小，以恒压模式充电，采用电池的充电先恒流充电、后恒压充电的二段式充电模式，可以有效保护电池充电的安全性。
24.电池电压采样电路检测电池两端的电压反馈给微控制器，电阻r1、r2阻值是100k，电阻r3的阻值是7.5k，电阻r4阻值是20k。电容c1是105/100v，电容c2是102/50v。
25.电压采样值电流检测电路把流经采样电阻rs1给电池充电的电流is转换为电压，经过放大滤波后，反馈给微控制器。采样电阻rs1阻值是10毫欧，电阻r7、r9阻值是100k，电阻r8、r10阻值是1k，运算放大器u1是lm2904，电阻r6阻值是1k，电容c3是105/50v。
26.电流采样值：微控制器根据采样到的电池电压值与电流值，输出对应的pwm驱动信号控制mos管的通断，以控制直流转换器输出稳定的直流电压给电池充电，同时根据检测到的电压电流来实现电池充电的恒流充电、恒压充电。
27.本发明解决了电池的充电稳定性以及过充对电池造成损伤的问题，有效地保护电池的安全，可以提高电池的使用寿命。