锌银蓄电池智能充电机设计

或 电流 大 小 可 以改 变 振 荡 频 率 的 大 小 ， 电 路 中 该 Ｓ ３２ Ｇ ５ ５生成 的 Ｐ ＷＭ 控 制 脉 冲 频 率 可通 过 式 （ ） １ 计算 ： Ｆ一１ ［ １ Ｏ ７ 。 Ｒ ） 。 ／ Ｃ （ ． Ｒ ＋３ ２ ］ － （） １
另外 ， Ｇ３ ２ Ｓ ５ ５还 能 够 直 接 驱 动 变 小 功 率 变 压 器 。如 图 ２所 示 ， 变 压 器 Ｔ 将 一 次 绕 组 的两 端 分
ｓ ｏ ｔ ｏ ｎ ｓ ｏ ｈ ａ ｓ ｎ ｆ ｈ ｒ ｉ ｇ ｏ ｎ ａ ｕ ａ ｅ ｈ ｒ ｉｇ ｂ ｏ ｇ ｔｂ ｈ ｏ ｔ ｇ ｔ ｔ ｎ ． Ｔｗｏ ｓ ｔ ｈ ｔ ｂ ｓ ｏ ｏ ａ ｈ ｒｃ ｍｉ ｇ ｆｔ ｅ ｆ ｌｅ ｅ ｄ ｏ ａ ｇ ｎ ｒ ｕ ｓ ｔ ｒ ｔ ｄ ｃ ａ ｇ ｎ ｒ ｕ ｈ ｙ ｔ ｅ ｖ ｌａ ｅ ｍｕ ａ ｉ ｓ ｃ ｏ ｗｉ ｕ ｅ ｆｒ ｔ — ｃ ｔ ｎ ｃ ｎ ｕ ｔ ｎ ａ ｅ ａ ｄ ｄ ｔ ｈ ｏ ｖ ｎ ｉ ｎ ｌＢ ｉ ｏ ｄ ｃ ｉ ｒ ｄ ｅ Ｏ ｔ ｅｃ ｎ ｅ ｔ ａ ＵＣＫ ｈ ｒ ｉ ｇ ｃ ｒ ｕ ｔ ｏ ｏ ｏ ｃ ａ ｇ ｎ ｉｃ ｉ ，Ｔｈ ｅ ｉ ｎ ｅ ｉｉｄ ｂ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓ ｏ ｖ ｓ ｔ ｅｐ ｏ ｌ ｍ ｅｄ ｓｇ ，ｖ ｒｆ ｙ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ，ｓ ｌｅ ｈ ｒ ｂ ｅ ｅ
／
片
ＭＤ电压、 电流采 样
— —
Ｊ
ｌ
设 计采 用 Ｓ ３ ２ Ｇ ５ ５作为 Ｑ 管 Ｐ ＷＭ 脉 宽专用 驱
动芯 片 ， Ｇ ５ ５是 电 流型 Ｐ Ｓ ３２ ＷＭ 波 产 生控 制器 ， 对
机
Ｊ 压 电
于 Ｎ 沟道 ＭＯ Ｆ Ｔ特别适 用 。芯 片 内部 带有振 荡 ＳＥ
ｉ ｐ ｏ ｏ ｅ ．Ｔｈ ｉ ｅ －ｉ ｃ ｂ ｔｅ ｙ ｃ ａ ａ ｔｒｓ ｉｓ ｉ ａ ａｙ ｅ ｓ ｒｐ ｓｄ ｅｓｌ ｒｚｎ ａ ｔ ｒ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔ ｓ ｎ ｌ ｚ ｄ。Ｆｕ ｚ ｌ ｏ ｉ ｍ ｏ ｔｏ ｎ ｖ ｃ ｚ ｙ ａｇ ｒ ｈ ｃ ｎ ｒ ｌ ｄ ＭＣＵ ｔ ｌ ｇ ｎ ｏ ｔｏ ｒ ｓ ｄ ｔ ｔ ａ ｉ ｅｌ ｅ ｔｃ ｎ ｒ ｌ ｅ ｕ ｅ Ｏ ｎ ｉ ａ
ｏ ｒｖ ａ ａ ｉ ｔ ｆｔ ｅ ｄ ｉ ｅ ｃｒ ｕ ｔｔ ａ ｓ ｏ ｍｅ ． ｆｄ ｉ ｅ ｃ ｐ ｂ ｌ ｙ ｏ ｈ ｒ ｉｃ ｉ ｒ ｎ ｆ ｒ ｒ ｉ ｖ
Ｋ ｅ ｒ ｓ：ｎｅｌ ｅ ｔｃ ａ ｇｎ ｙ ｗｏ ｄ ｉｔｌｇ ｎ ｈ ｒ ｉｇ；ｚｎ —ｉ ｅ ａ ｔｒ ；ＤＣ／ ｉ ｉｃｓｌ ｒｂ ｔｅｙ ｖ ＤＣ；Ｆｕ ｚ ｌｏ ｉ ｍ ｚｙａｇ ｒ ｈ ｔ
２３ ３
电 电流值 以程 序 方式 写 入 单 片 机 ， 电 时 按设 定 值 充
送人 Ｐ ＷＭ 波 发生 电路 ， 产生 Ｐ ＷＭ 波控 制 Ｄ ／ Ｃ Ｃ Ｄ 电路输 出平 稳 充 电 电压 。并 对 输 出 电流 、 电压 进 行
采样 后 反馈 到主 控 电路 单 片 机 中 ， 而 实现 闭环 控 从 制 。控制 总体 电路 框 图如 图 ２所示 。单 片机通 过 高 精 度 Ａ／ Ｄ采样 转换 器 ＡＤＣ ７ ５分 别对 电源输 出 电 ７０ 压 Ｕ和输 出 电流 ｉ 行 采 样 检 测 ， 用 Ｆ ｚｙ算 法 进 采 ｕｚ
寿命 。 一
是其 成功 运用 的重 要装 置 。现 有 的充 电机大 多数 采
用普 通 的充 电方法 ， 电 电流 不稳 或充 电冲击 力 大 ， 充 而 且充 电时 间长 ， 电过程 中需人 工监 控 ， 易 出现 充 容
电池欠 充 、 充 和对 电池 寿 命 造成 破 坏 的现 象 。笔 过
器 ， Ｃ 分 别 为振荡 器 的振荡 电阻 和 电容 ， Ｒ ，ｚ 振荡 器
图 １ 总 系统 结 构 图
Ｆｉ ． Ｓ ｓｅ ｂ ｏ ｋ ｄ ａ ｒ ｍ ｇ１ ｙ ｔｍ ｌ ｃ ｉｇ ａ
的振荡 频率 ｆ由外 接 电阻 Ｒ 和 电容 ｃ 获 得 ， 一 厂
．
１ （ Ｔ 。通过 调节 Ｓ ３ ２ ／ ＲＴＣ ） Ｇ ５ ５第 ６脚 Ｒ 上 的阻值 ｌ
第２ ９卷 第 ４期
２１ ０ ２年 ７月
河 北 工 业 科 技
Ｈｅ ｅ Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＩ ｄ ｓ ｒ ｌ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｂ ｉ ｏ ｒ ａ ｎ ｕ ｔｉ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ａ Ｓ
Ｖｏ ． ９ ＮＯ ４ Ｉ２ 。 ．
Ｊ ｌ ０ ２ ｕｙ２ １
中图分 类号 ： Ｍ９ ２ Ｔ １ 文献标 志码 ： Ａ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｍ ａ ｔｚｎ － ｉ ｅ ａ ｔ ｒ ｈ ｒ ｅ ｓｇ ｆｓ ｒ ｉ ｃ ｓｌ ｒ ｂ ｔ ｅ ｙ ｃ ａ ｇ ｒ ｖ
Ｍ ＥＮＧ ｅ— ｎ Ｗ ｉｙａ ，ＺＨ ＯＵ — ｎ ，ＣＨＥＮ ｎｇ ｐ 。，ＣＡＩＬｉ － Ｄａ ｐｅ ｇ Ｎｉ － ｏ ｎｇ ｙｕｎ 。 （ ． ｐ ｉ Ｅｑ ｉｍｅ ｔＦａ ｔｒ ｆＡｉｃａｔＳ ａｉｎ Ｆ ｕ ，Ｓ ｉａｈ ａ ｇ Ｈｅ ｅ ５ ０ １ １ Ｒｅ ａｒ ｕｐ ｎ ｃｏ ｙｏ ｒｒｆ ｔｔ ｏ ｒ ｈｊ ｚ ｕ ｎ ｂ ｉ ０ ７ ，Ｃｈｎ ； ． ｓ ｃａｉｎｏ ｃ ｉｅ ｙＩｄ ｓ ｏ ｉ ０ ｉａ ２ Ａｓｏ ｉｔ ｆＭａｈ ｎ ｒ ｎ ｕ — ｏ
作者简介： 盂维艳（９２ ， 河北石家庄人， １７ ） 一 女， 工程师， 主要从事 电器设 备方面的 研究ａ
通 过操作 部 分可设 定充 电时 间 、 电 电压和 电流 ， 充 通 过 微处 理器 来控制 设 备 自动 充 电 ， 事先 把 设 定 的 充
第 ４期
Baidu Nhomakorabea
孟维艳等
锌 银 蓄 电 池 智 能 充 电机 设 计
芯 片两 输 出引脚 产生 相位差 为 １ ０的 Ｐ ８。 ＷＭ 波经 变 压 器后产 生 两路反 向互 补 方波 来 控 制 ＭＯＳ Ｅ 的 Ｆ Ｔ
制发生器 ｒ 压哇 － ＿
萱
导通 与关 闭 。 ２ ２ Ｓ ３ ２ ＷＭ 波 产 生 控 制 驱 动 电 路 ． Ｇ ５ ５Ｐ
ｍｏｎｉｏ ｈｅ ｓ ａ ｅｏｆｃ ｒ ｅ， ａ ｄ ｅ ｍ ｅ ｅ ｈａ ｇｉ ｏｇｒ ｍ ｓ ａ ｏｐ ｅ Ｏ ｉ ｐ ｏｖ ｈｅ ｃ ｒ ｅ ｓａ ｌｔ ｔ ｒ ｔ ｔ ｔ ｈａ ｇ ｎ ｓ ｇ ｎｔ ｄ ｃ ｒ ｎｇ ｐｒ ａ ｉ ｄ ｔ ｄ ｔ ｍ ｒ ｅ ｔ ｈａ ｇ ｔ ｂｉｉｙ。ｗｈｉｈ ｖｅ ｃ ｅ ｈ ｃ ｏ ｒｏｍ ｓｔ ｅ
别直 接 接 到 Ｓ ５ ５的 ２个 输 出端 １ Ｇ３ ２ １和 １ ４引 脚 上 ， 在死 区时 间 内可 以实 现变 压器 的 自动 复位 。 则
２ ３ 充 电方 案分 析 ． 锌银 蓄 电 池 的氧 化银 电极充 电如 图 ３所 示 ， 因 氧化 银 电极 特 性该 曲线 具有 阶梯 型 特 征 ， 充 电阶 各 段所 对应 的化 学反应 方程 式如 下所示 。
由于锌 银 蓄 电池 高 能量 、 高功率 比的特点 ， 越来 越 广 泛地应 用 在军 事科技 及许 多领 域上 ， 而 ， 电 然 蓄
池 的稳 定性 和 寿命 是 其 性 能 的重 要 指标 ， 电 机却 充
者在 分析锌 银 蓄电 池特性基 础上 采用 单 片机核心 控 制技术 ， 合模糊 算法 控制 ， 配 实现 蓄 电池充 电智 能控 制 ， 高控 制精 度 。采 用分 段充 电方 案 ， 提 保证 充 电质 量 ， 到 锌 银 蓄 电 池 充 电性 能 指 标 ， 高 了 电 池 达 提
ｔｙｉ ｂ ｉ ｏ ｉｃ ．Ｓ ｉａ ｈ ａ ｇ Ｈｅ ｅ ５ ０ 。Ｃｈｎ ； ．Ｃｏｌｇ ｆＩ ｆｒ ｔ ｎＳ ｉｎ ｅａ ｄＥｎ ｉｅ ｒｎ ｒ ｎ Ｈｅ ｅ ｖｎ ｅ ｈｊ ｚ ｕ ｎ ｂ ｉ ０ ５ Ｐｒ ｉ ０ １ ｉａ ３ ｌ ｅｏ ｎ ｏ ｍａｉ ｃｅ ｃ ｎ ｇｎ ｅｉｇ。Ｈｅ ｅ ｉｅ ｓｔ ｅ ｏ ｂｉ Ｕｎｖ ｒｉｙ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ，Ｓ ｉａ ｈ ａ ｇ Ｈｅ ｅ ５ ０ ８．Ｃｈｎ ） ｈｊ ｚ ｕ ｎ ｂ ｉ ０ １ ｉ ０ ｉａ
数 据采 样之 后 与给定 值 比较 ， 而调 整 和 控 制 充 电 从 机充 电工作 状态 。同 时 系统 也 对 电 池 的 电压 、 流 电 进 行 显示 和监 控 。系统 结构 图如 图 １ 示 。 所
控 制 ， Ｄ Ａ 模 块 转 化 后 控 制 Ｓ ５５ 经 ／ Ｇ３ ２ 。实 现 Ｐ ＷＭ 脉 冲信 号 的 生 成 。本 系 统 设 计 时 由 Ｓ ５ ５ Ｇ３ ２
Ａｂｓｒ ｃ ： ｓ ｒ ｉｃｓｌｅ ａｔｒ ｈ ｒ ｅ ａ ｅ ｎ ｓｎ ｌ－ｈ ｐａ ｄａ ｐｉａｉｎ ｓ ｅ ｉｃ ｉｔｇ ａｅ Ｗ Ｍ ｏ ｔｏｌｒＳ ５ ５ ｔ ａ ｔ Ａ ｍａｔｚｎ－ ｉ ｒｂ ｔｅｙ ｃ ａ ｇ ｒｂ ｓ ｄｏ ｉｇ ｅｃ ｉ ｎ ｐ ｌ ｔｏ － ｐ ｃｆ ｎｅ ｒｔｄ Ｐ ｖ ｃ ｉ ｃ ｎ ｒ ｌ Ｇ３ ２ ｅ
２ 蓄 电 池 充 电 机 控 制 电 路 设 计
２ １ 充 电 机 主 控 制 电 路 设 计 ．
充 电机 的控 制 电路 主要 由充 电控制 和采样 控 制 ２部 分 构 成 ， 处 理 器 是 其 核 心 处 理 部 分 。 采 用 微 ＡＶＲ 高速微 控 制 器 ＡＴｍｅ ａ ６ ｇ ｌ 。设 计 时 通 过 控 制
１ 整 体 设 计
是： －。 地３ 穆 Ｏ
责任 编 辑 ． 李 穆
压 锌银单电池智／ 以 显 和 作 Ｄ分构 成电 采 、片 、能充 电机设计 由 Ｄ／ 、 。 样 蓄 机Ｄ 及 示 操 Ｃ部 电流 Ａ 等Ｃ １
一 、 ｒ 川 １ 。 ＿． 、 从 业 小 ， ｒ “琳 卜寸 日 肌 。
文 章 编 号 ：０ ８１３ （０ Ｚ ０ —３ —４ １ ０ — ５ ４ ２ １ ） ４ ２ ２０
锌 银 蓄 电池 智 能充 电机设 计
孟 维 艳 周 大 鹏 陈宁 坡 。蔡 凌 云。 ， ， ，
（ ． 空 四站装 备修 理 厂 ， 北 石 家庄 １航 河 ０ ０ ７ ； ． 北 省 机 械 行 业协 会 ， 北 石 家庄 ５０１２河 河 ００ ５ ； ５ ０ １
的 Ｂ Ｋ 充 电电路 中设计 ２只开 关管轮 流 导通 方式 ， 开 关 管工 作在 轮 流 导通 状 态 ， ＵＣ 使 并通 过 实验
进 行 验 证 ， 决 了 驱 动 电路 变 压 器 驱 动 能 力 问题 。 解
关 键词 ： 能充 电 ； 银蓄 电池 ； Ｃ Ｄ Ｆ ｚｙ算 法 智 锌 Ｄ ／ Ｃ￣ ｕ ｚ
３ 河北科 技 大学信 息科 学与 工程 学 院 ， ． 河北石 家庄
００ １） ５ ０ ８
摘 要 ： 绍 了一种基 于单片机 与专 用 集 成 Ｐ 介 ＷＭ 控 制 器 Ｓ ５ ５的锌 银 蓄 电池 充 电机 。、 分 析 Ｇ３ ２ 在
锌 银 蓄 电池 特性 基础 上 ， 采用模 糊 算法控 制和 单 片机 智 能控 制 ， 充 电状 态 实时监 控 ， 采 用 分段 对 并 式 充电方 案 ， 高充 电稳 定性 ， 提 克服 了电压 突 变等 带 来的充 电假 结束 或 不饱 和 的缺点 。通过在 常 规