[實用新型]一種災害地質監測儀器專用的智能蓄電池管理器

有效

• 申請號: 201120346543.0
• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號: CN202206161U
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 亢俊健;李亞梅;張新東;郭偉;李聚光
• 申請（專利權）人: 石家莊經濟學院
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/04;H02H7/18;G01R31/36
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 楊欽祥

技術領域

本實用新型涉及一種蓄電池智能管理設備，具體應用于為野外災害地質監測儀器供電的蓄電池智能充電及電池壽命監測管理。

背景技術

普通的野外災害地質監測儀器都采用蓄電池供電，野外工作的特殊性，使得蓄電池狀態的好壞直接關系到儀器性能優劣以及測試成本的高低。因此，如何保證監測系統長時間且穩定的電源供應是一個極為關鍵的問題，這就對蓄電池的充電方式以及壽命管理提出了較高的要求，要求既可以實現智能充電、斷電，又可以實時監測蓄電池的當前壽命，使儀器使用者能掌握蓄電池的使用情況，提高使用可靠性。

但是，現有蓄電池的充電設備，包括恒壓充電方式和恒流充電方式，充電模式單一，皆無法實現對充電電壓或充電電流大小的控制，例如對于恒壓充電，初始充電電壓大小的設置很重要，如果初始電壓設置的過大或過小，均會造成電池容量及壽命減少。而且，現有的蓄電池充電器的智能化程度較低，無法根據具體電池的不同特性進行充電，無電池維護功能，也不能夠動態顯示充電電壓和電流的大小，無法了解電池充電過程和使用狀況，電池充滿后不能自動斷電，降低了電池的使用率。因此，現有蓄電池的充電設備無法滿足野外災害地質監測的需求。

通過對蓄電池容量進行監測可以實現電池壽命的監測，常用的方法是在蓄電池充放電過程中分別對電流和電壓進行積分運算，但此法誤差較大。在鉛酸蓄電池的老化進程中，極板的硫化、活性物質的脫落、電解液的干涸等隨時間推移而加劇，這些變化會導致蓄電池容量減小，內阻逐漸變大。由此可見，蓄電池內阻可作為判定蓄電池容量大小和其性能狀態的有效指標，對蓄電池內阻進行精確測量可實現其性能狀態的有效評估。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種具有多種充電方式、電池充滿后能夠自動斷電、且具有控制維護功能，對蓄電池內阻進行測量具有監測電池壽命功能的災害地質監測儀器專用的智能蓄電池管理器。

為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是：本實用新型由中央控制模塊、充電方式轉換模塊、自動斷電模塊、電壓采集模塊、電流采集模塊、測量內阻模塊、鍵盤輸入模塊和LCD顯示模塊組成；所述充電方式轉換模塊的輸入端接交流電源，其輸出端接蓄電池，其控制端接中央控制模塊的輸入端；所述自動斷電模塊的輸入端接中央控制模塊的輸出端，其輸出端接充電方式轉換模塊的輸入端；所述電壓采集模塊、電流采集模塊的輸入端分別接充電方式轉換模塊的輸出端，其輸出端接中央控制模塊的相應輸入端；所述測量內阻模塊與蓄電池雙向連接，并且其輸出端接中央控制模塊的輸入端；所述鍵盤輸入模塊的輸出端接中央控制模塊的輸入端；所述中央控制模塊的輸出端接LCD顯示模塊的輸入端。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本實用新型可以對蓄電池的能量實現最優化管理。與現有技術相比，本實用新型的優點在于：

1、本實用新型采用功耗低的MSP430F169單片機為主控芯片，使智能電池管理器體積小、重量輕、功耗低；2、針對鉛酸蓄電池的特點，設計了四階段充電模式，該模式對電池具有維護功能，能夠電池延長電池的放電時間，提高電池的充電效率及使用壽命；3、系統實時監測充電狀態，能夠對充電電流和充電電壓過大有保護功能，避免大電流或大電壓損壞電池；4、充滿后能自動斷電，避免過沖對電池的損傷；5、利用鎖相放大技術，并在電路設計時減小電路的相移誤差，實現對蓄電池微內阻的精確測量，同時為解決小內阻導致的測量導線阻抗問題，采用四線交流法進行測量，即將信號注入回路與信號測量回路分開，以減少測量誤差。實現了電池壽命狀態的監測；6、采用LCD實現人機交互，動態顯充電狀態及電池壽命監測情況。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構框圖；

圖2是本實用新型的單片機控制電路原理圖；

圖3是本實用新型的測量內阻模塊的電路原理圖；

圖4是本實用新型的工作流程圖；

圖中，模擬開關U1為差分4通道數字控制模擬開關4052，函數發生器U2為單片精密函數發生器ICL8038，U3、U4為儀表放大器INA122，平衡調制器U5為AD630，U6為蓄電池，單片機U7的型號為MSP430F169，液晶屏LCD１為北京友力發科貿有限公司的YLF12864J液晶屏，開關電源ADJ為脈寬調制芯片UPC494。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

本實用新型智能電池管理器即可以實現智能充電根據電池狀態自動選擇充電方式，以延長電池壽命，又可以監測電池當前壽命，使用戶能掌握電池的使用情況，提高可靠性。