一種新型的蓄電池充放電綜合控制設備

由于軍事應用中一些不斷電設備耗能較大，因而普遍采用串連電池組的模式避免過高的電流。串連電池組的充放電與單一電池的充放電有所不同，電池組內(nèi)不同電池的差異如果不被重視就會造成電池組使用效率降低，減少蓄電池的使用壽命；考慮軍用設備的應用環(huán)境的特殊要求，目前市場上還沒有一種可以滿足這些需求的綜合充放電控制設備，因而這里設計一種可以很好滿足這些需求的新型蓄電池充放電綜合控制設備。

1 系統(tǒng)設計概述

該蓄電池充放電綜合控制設備以MC68HC908SR12單片機為控制核心，采用FPGA輔助控制設計。主要包括電源電路、恒流恒壓充電控制單元、平衡放電控制單元、中央控制單元、FPGA輔助控制單元、溫度檢測電路、人機接口電路等。蓄電池充放電綜合控制設備主要針對軍事應用中一些不斷電設備耗能較大，普遍采用蓄電池串聯(lián)供電的情況設計的。在設計過程中著重考慮蓄電池的平衡特性，以提高串聯(lián)蓄電池供電組的工作效率、延長其使用壽命。圖1是其系統(tǒng)框圖。

2 硬件設計

下面對充放電綜合控制設備的硬件設計過程進行概述說明。

2.1 電源電路

使用開關現(xiàn)代電子技術作為充電器的供電設備。開關電源采用脈沖調(diào)制方式PWM(Pulse Width Modulation)和MOSFET，BTS，IGBT等電子器件進行設計。開關電源集成化程度較高，具有調(diào)壓、限流、過熱保護等功能。與線性電源相比其輸入電壓范圍寬(通?？蛇_交流85～265 V)、體積小、重量輕、效率高。同時，其易于FPGA輔助控制單元對其進行控制。

2.2 充電控制單元

充電控制單元采用目前較成熟的恒流恒壓充電電路來設計完成。圖2是電路原理圖。恒流恒壓電路由Motorola公司的MC68HC908SR12單片機片內(nèi)模擬電路模塊和片外的MOSFET開關管、肖特基二極管、濾波電感、濾波電容等器件組成。模擬電路模塊是Motorola公司的MC68HC908SR12單片機的特有部件，它由輸入多路開關、兩組可程控放大器、片內(nèi)溫度傳感器、電流檢測電路等組成?？沙炭胤糯笃骺偡糯蟊稊?shù)為1～256。放大器的輸入可選擇為2路模擬輸入腳(ATD0，ATD1)、片內(nèi)溫度傳感器、模擬地輸入(VSSAM)。ATD0和VSSAM間可接一個電流檢測電阻，用于測量外部電流，它還連接至電流檢測電路，可在電流超過指定值時產(chǎn)生中斷并輸出信號。

在充電開始前的預處理階段，根據(jù)檢測到的不同電池特性，軟件選擇相應的充電算法，充電算法由單片機和FPGA輔助控制單元實現(xiàn)。在充電開始后，軟件定時采集感應電阻R上的電壓值，經(jīng)過計算，設置SR12單片機的輸出控制參數(shù)。同時，電流檢測電路實時檢測充電電流，在電流超過指定值時產(chǎn)生中斷并由SR12單片機控制及時關斷充電電流，實現(xiàn)恒流恒壓的充電控制