一種多蓄電池自動連續充電轉換裝置的開發實踐

淮安信息職業技術學院 李瑞金，魏緒懿，張振標，李 健，胡正柏

蓄電池是工業生產中非常重要的電源設備。以汽車工業為例，無論是傳統的發動機驅動型汽車，還是新能源汽車，都離不開蓄電池。而蓄電池的缺點之一，是充電時間長。根據調查，開設汽車檢測與維修專業的大中專院校，汽車實訓整車和發動機實訓臺架是最多也最常用的設備。這些設備的共同特征都要使用蓄電池。以本校汽車工程學院為例，常用的整車有10臺，發動機臺架（能夠起動運行）有20多臺。實踐教學的固有規律，使得這些整車及臺架上的蓄電池需要經常充電。為滿足次日上課需求，實驗員老師必須在下班前將需要充電的蓄電池全部充滿。充電器少、蓄電池多，是另一個現實狀況。因此，在前一個蓄電池充滿電后，必須及時將充電器換至下一蓄電池進行充電，才可在工作時間內保證所有待充蓄電池完成充電。其弊端，一是需要不間斷有人監管；二是在實驗員有上課任務時，會導致來不及全部充電，影響上課需要。因此，開發出一款能夠在工作人員不在現場時間內將所有蓄電池充滿的轉換設備具有現實意義和實用價值。

1 研究目標及主要內容

1.1 研究目標

主要目標是開發一種智能自動充電轉換設備，這種設備具有以下功能：能夠和不同種類的充電器連接，并依靠連接的充電器為蓄電池充電；能夠為多個蓄電池充電，并能檢測蓄電池端電壓；能夠在蓄電池充滿電后自動停止充電；能夠在某個蓄電池充滿電后，根據檢測結果，按次序為下一個欠壓蓄電池充電；能夠防止蓄電池正負極反接。

1.2 主要研究內容

（1）整體方案的設計。根據功能要求，設計出可行的整體方案。對團隊而言，既要符合自身專業能力、利于學識增長，又要根據能力現狀能夠成功開發、提升實踐水平。對產品而言，既能實現便捷地為多臺蓄電池自動輪流不間斷充電，又能夠降低成本，便于技術轉化和產品推廣。

（2）功能框圖的設計。根據功能要求，功能框圖應至少由5個模塊組成。同時，還應結合充電蓄電池進行其他外圍功能的擴展設計。外部框圖如圖1所示，內部功能模塊如圖2所示。

圖1 帶轉換裝置的充電系統框圖

2 具體方案設計

2.1 框圖設計

包括充電轉換裝置在內的充電系統框圖如圖3所示，內部電路設計具體如圖4所示。

2.2 控制邏輯

根據設計目標，采用低成本ATMEL 公司80C51系列單片機和易編程的C程序語言進行控制邏輯設計。程序框圖如圖5所示。

3 結語

通過開發，該蓄電池連續充電轉換裝置能夠使用1臺充電器，同時為多臺（設計為5臺）蓄電池進行連續不間斷充電，不僅節省了蓄電池充電器的采購成本，而且節約了充電管理人員的時間，提高了效率。

圖2 自動充電轉換裝置內部組成模塊

圖3 充電系統框圖

圖4 內部電路設計

圖5 控制邏輯圖