蓄电池快速充电机设计方案

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[摘 要]本文为了解决当前镍镉电池、镍氢电池、锂电池的充电问题，需要对充电过程进行更精确的监控，以缩短充电时间、达到最大的电池容量，并防止电池损坏。根据快速充电理论，采用单片机控制的快速充电机，并对其功能和方法作了较为详细的论述，研究方案表明，用单片机控制快速充电效果显著。

中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）40-0306-01

一、充电功能

蓄电池快速充电机采用正脉冲、间歇、负脉冲相结合的均衡充电方式给电动叉车蓄电池快速充电，通过反复冲放电，实现每个电池组中每个蓄电池电量相同，使电池组每个蓄电池充电达到均衡；并完全充满充电机还具有自动监测电池充电功能，保证充电过程中电池组的安全，解决铅酸电池在充电过程中产生的失水、极化、不均衡、鼓起等问题，还能消除电流的硫化现象，提高蓄电池的容量和使用寿命。

二、充电机整体设计方案

充电机以单片机为核心，通过对蓄电池组相关参数的检测、计算处理，控制DC/DC变换器和蓄电池组充放电路，由充电机输出满足蓄电池快速充电的正、负脉冲电压、电流信号。

总体方案框图如下：

充电机整体方案框图

交流电通过EMI滤波器（electromagnetie intyference 电磁干扰）滤除来自电网的电磁噪声干扰信号，抑制充电机工作时自身在输入端产生的终端噪声。再通过功率因数电路进行功率因数补偿，将功率因数值提高到0.9以上。由于充电机采用大电流正负脉冲充电，要求供电电源具有很高的稳定性和可靠性，方案采用DC/DC变换器为蓄电池充放电路供电。

单片机通过对蓄电池的充电电压、充电电流、温度等参数的检测，并计算处理来控制DC/DC变换器及蓄电池充放电电路，使充电机输出波型达到快速充电要求。单片机与显示屏、输入键盘模块及电量管理模块进行相互通信，使得人机界面更加人性化，收费方式更加灵活。

三、充电机控制系统

充电机控制系统框图如下：

充电机控制系统框图

采样电路完成对蓄电池的充电电流、充电电压等参数的采样，采用单闭环PI（proportional integral 比例积分）调节的PWM（pulse width modulation 脉宽调制）控制方式来控制DC/DC变换器中的开关管的开通与关断，从而得到充、放电路所需的恒流限压供电。同时根据产参数的设定，单片机输出控制信号，控制充、放电路的开关管的开通与关断，实现对蓄电池的整个充电、停电和放电过程。通过单片机与显示和键盘模块之间的相互通信，实现对充电电压、充电电流等充电参数显示。

三、结论

本设计以单片机芯片为核心，通过电压变换电路，以实现不同类型的电池充电。在充电过程中实时检测电池的充电情况，电池充 满后能自动报警及停止充电， 且设备中带有自检及多种保护功能，从 而提高了充电效率和充电容量，延长了电池的使用寿命。

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