[发明专利]一种PWM控制定时放电的蓄电池检测装置

摘要

本发明公开了一种PWM控制定时放电的蓄电池检测装置，包括DSP处理器、PWM高频信号电路、PWM低频信号电路、通断逻辑判断电路、电磁隔离电路、FET放电电路、设定电流模拟量输出电路和放电电流检测反馈电路。本发明利用DSP处理器发出高精度PWM信号，同时控制多组FET场效应管快速通断，实现蓄电池在瞬间以接近短路的定电流输出，通过DSP处理器快速检测电流峰值和衰减变化来判定蓄电池性能状况。本发明可在蓄电池的使用生命周期内任何阶段进行检测，并且由于采用DSP处理器，PWM控制信号精度和电流检测精度都保证了检测结果的准确性和检测范围的广泛性。本发明由于通电时间极短，产生的热量很少，可多次连续检测。

主权项

1.一种PWM控制定时放电的蓄电池检测装置，包括DSP处理器、通断逻辑判断电路、电磁隔离电路、FET放电电路、设定电流模拟量输出电路和放电电流检测反馈电路；其特征在于：所述的DSP处理器的输出端分别与设定电流模拟量输出电路、PWM高频信号电路和液晶显示器连接，其输入端与放电电流检测反馈电路连接；所述的PWM高频信号电路依次与通断逻辑判断电路、电磁隔离电路、FET放电电路和放电电流检测反馈电路串联连接；PWM低频信号电路的输入端分别与设定电流模拟量输出电路和放电电流检测反馈电路的输出端连接，PWM低频信号电路的输出端与通断逻辑判断电路连接；PWM低频信号为125kHz信号，PWM高频信号为2MHz信号；所述的DSP处理器包括DSP28335芯片；所述的设定电流模拟量输出电路包括两个缓冲器芯片74LVC8T245和一个数模转换芯片AD5447；整个装置的工作方法如下：以DSP28335芯片作为中央处理器，以DSP28335芯片的高精度PWM输出口发送125kHz和2MHz两种PWM信号，2MHz的PWM信号通过PWM高频信号电路发送到通断逻辑判断电路；DSP28335芯片以多路数字量IO输出的形式将需要设定的放电电流值编码，并通过设定电流模拟量输出电路以数模转换的形式输出模拟量给PWM低频信号电路，同时PWM低频信号电路接收放电电流检测反馈电路反馈的放电电流模拟量信号，对设定的放电电流和反馈的放电电流进行比较后，产生PWM低频信号输出给通断逻辑判断电路，通断逻辑判断电路的逻辑输出结果由PWM低频信号和PWM高频信号共同决定，并输出给电磁隔离电路，最后控制FET放电电路，完成整个放电过程；FET放电电路通过罗氏线圈检测实际放电电流并反馈给DSP28335芯片和PWM低频信号电路，DSP28335芯片在整个放电过程实时检测实际放电电流值，并将各个时刻的电流值描点成图，生成电流变化曲线，通过液晶显示器显示出来，并在每次放电结束时将电流峰值和变化率与数据库中此类型蓄电池的标准参数进行对比和运算，计算出蓄电池当前的性能状况，将结果上报给上位机及铁路管理平台；所述的设定电流模拟量输出电路的工作方法如下：DSP28335芯片的12路数字量IO引脚D/A B1~12分别接入缓冲器芯片74LVC8T245的输入引脚，从74LVC8T245的输出引脚接入数模转换芯片AD5447的数字量输入端，代表12位数字编码后的设定电流模拟量值0~5V I_Set，对应实际放电电流从0~8000A可调，放电时间由DSP28335芯片的程序设定，为1~10ms；由TL431可调节精密并联稳压器提供基准电压给数模转换芯片AD5447；所述的PWM低频信号电路和放电电流检测反馈电路的工作方法如下：来自设定电流模拟量输出电路的设定电流模拟量值0~5V I_Set和来自放电电流检测反馈电路的实际放电电流检测模拟量I_SetRCOIL通过LM319芯片比较，输出一路PWM信号PWM_C给通断逻辑判断电路，同时实际放电电流检测模拟量I_SetRCOIL又通过IN5819钳位二极管接入DSP28335芯片的模拟量检测引脚，使DSP28335芯片实时检测实际放电电流，并进行相应的运算；其中，实际放电电流检测模拟量I_SetRCOIL是由罗氏线圈感应放电回路的实际电流产生的模拟量输出；所述的FET放电电路的工作方法如下：选择NPN型FET管80个并联在FET放电电路中，分成8组，每组10个，每个FET管承受100A的持续电流和150A的瞬间电流，80个并联的FET管承受8000A以上的持续电流；FET放电电路使用厚铜板连接，并在厚铜板周围放置罗氏线圈采集FET放电电路电流，FET放电电路串联一个1毫欧的康铜丝测量电阻；每个FET管的栅极接通断逻辑判断电路输出的PWM_2信号，漏极接蓄电池正极，源极串联康铜丝测量电阻后接蓄电池负极；所述的电磁隔离电路的工作方法如下：来自通断逻辑判断电路的P+2和P‑2信号为控制FET管导通关断的信号，当其任意一个为高电平时都使位于电磁隔离电路内的相对应开关变压器T3和T5导通，从而控制位于电磁隔离电路内的PNP型三极管Q15的断开，由于通断逻辑判断电路输出的PWM_2信号外接上拉电阻到另一路隔离的12V，所以当PNP型三极管Q15断开时，PWM_2信号为高电平，并输出到FET管的栅极上，控制FET管打开，实现回路放电；所述的PWM高频信号电路和通断逻辑判断电路的工作方法如下：电路中的CLK2MHz和CLK125kHz分别为2MHz频率的PWM高频信号和125kHz频率的PWM低频信号，来自DSP28335芯片的高精度PWM输出引脚；PWM_C为PWM低频信号电路输出的一路PWM控制信号；DSP_EN为来自DSP28335芯片的放电使能信号；P+2和P‑2信号为控制FET管导通关断的信号，输出到下一级的电磁隔离电路；所述的通断逻辑判断电路由两种芯片组成，分别是位于通断逻辑判断电路输入端的74LS74芯片和位于通断逻辑判断电路输出端的74LS11芯片；所述的74LS74芯片为双D触发器，74LS74芯片的上面的触发器B接为二分频电路，使其输出为1MHz的脉冲信号，当74LS11芯片正常工作时，P+2和P‑2信号高低电平以固定频率互相翻转；74LS74芯片的下面的触发器A的输出由CLK125kHz和PWM_C信号共同控制，决定实际放电的时间。