[发明专利]一种用于水下机器人蓄电池组均衡充电控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及水下机器人蓄电池组充电控制领域，具体地说是一种用于水下机器人蓄电池组均衡充电控制系统及方法。

背景技术

随着人们对海洋的探索日益频繁和迫切，水下机器人/潜水器作为一种重要的工具得到了大量的应用。同时对水下机器人/潜水器所携带的供电蓄电池提出了更高要求。

大多水下机器人/潜水器所使用的二次电池均为铅酸电池，它具有电动势高、充放电可逆性好、使用温度范围广、原材料丰富及价格实惠等优点。但是，在日常使用过程中，由于充电不当等原因，铅酸电池的使用寿命往往远达不到其设计寿命。这不仅影响水下机器人/潜水器在水下作业时携带能源量，而且造成了极大的浪费。现有的水下机器人/潜水器大多不具有蓄电池组均衡充电控制的专门系统，这给水下机器人/潜水器蓄电池组合理利用带来诸多不便。

发明内容

针对以上所述水下机器人/潜水器的蓄电池组合理充电需求，设计开发相应的蓄电池组均衡充电控制系统，可以实现蓄电池组均衡充电，延长蓄电池组使用寿命，充分利用能源，有效降低能源损耗。本发明提供一种可实现水下机器人蓄电池组充电过程均衡控制的系统及方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

用于水下机器人蓄电池组均衡充电控制系统，包括220V交流电通过整流滤波电路与隔离式自动充电模块连接，将交流电转换为直流电；隔离式自动充电模块通过二极管与单体蓄电池连接，将输入直流电转换为单体蓄电池充电所需电压，为单体蓄电池充电；其特征在于，均衡充电模块通过功率驱动电路与隔离式自动充电模块连接，采集蓄电池信息，监控蓄电池充电过程。

所述均衡充电模块包括电压采集电路一端连接蓄电池，另一端连接AD转换电路，采集单体蓄电池电压信息，并转换为AD转换电路可接受的模拟量后输入到AD转换电路；

电流采集电路一端连接蓄电池，另一端连接AD转换电路，采集单体蓄电池电流信息，并转换为AD转换电路可接受的模拟量后输入到AD转换电路；

内阻采集电路一端连接蓄电池，另一端连接AD转换电路，采集单体蓄电池内阻信息，并转换为AD转换电路可接受的模拟量后输入到AD转换电路；

温度采集电路一端连接蓄电池，另一端连接AD转换电路，采集单体蓄电池温度信息，并转换为AD转换电路可接受的模拟量后输入到AD转换电路

AD转换电路与嵌入式微处理器连接，将蓄电池电压、电流、内阻、温度信息由模拟量转换为数字量后输入给嵌入式微处理器；

嵌入式微处理器与功率驱动电路连接，对控制隔离式自动充电模块进行控制；

电源变换电路与蓄电池及嵌入式微处理器、AD转换电路连接，将蓄电池提供电压转换为系统所需电压。

所述蓄电池信息包括单体蓄电池电压信息、单体蓄电池电流信息、单体蓄电池内阻信息以及单体蓄电池温度信息。

包括以下步骤：

步骤1：充电开始，隔离式自动充电模块通过整流滤波电路为单体蓄电池进行充电；

步骤2：实时采集单体蓄电池的电压、电流、内阻及温度信息，计算该单体蓄电池容量值；

步骤3：判断如果单体蓄电池容量值达到预设的该单体蓄电池满电容量，则通过功率驱动电路控制隔离式自动充电模块，切断该单体蓄电池的充电过程；否则返回步骤2。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明使用可靠，可延长蓄电池组使用寿命、提高使用效率；

2.本发明应用范围广，本发明不仅可用于水下机器人所用蓄电池均衡充电，还可用于其他应用蓄电池的领域；

附图说明

图1是本发明总体结构框图；

图2是本发明均衡充电模块内部结构图；

图3是本发明控制程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

220V交流电通过整流滤波电路与隔离式自动充电模块连接，将交流电转换为直流电；隔离式自动充电模块通过二极管与单体蓄电池连接，隔离式自动充电模块将输入直流电转换为单体电池充电所需电压，通过恒压限流的方式，自动完成为单体蓄电池充电的过程；均衡充电模块通过功率驱动电路与隔离式自动充电模块连接，均衡充电模块分别采集蓄电池电压、电流、温度以及内阻信息，通过计算蓄电池的容量值监控蓄电池充电过程，在充电完成后关闭该蓄电池的充电模块。

均衡充电模块包括：