基于改进型Boost电路的铅酸蓄电池容量检测装置设计作者:高玉峰，刘亚龙，李春平口期:2009-02-26：1009-3664(2008)02-0000基于改进型Boost电路的铅酸蓄电池容量检测装置设计高玉峰，刘亚龙，李春平(装甲兵工程学院，北京100072)摘要：针对铅酸蓄电池容量检测的特点，提出了一利以Boost电路为主电路，应用PI调节和PWM控制技术实现恒流放电的方案。对传统Boost电路进行改进，解决了启动浪涌电流大和蓄电池误接自保护的问题。阐述了放电电阻的优化设计方法,给出了设计准则。仿真和实验均验证了设计的正确性。关键字：Boost;容量检测；铅酸蓄电池；工作区；DesignofAcidBatteryCapacityExaminationInstrumentthatBasedonimprovedBoostTopologyGAOYu-feng,LIChun-ping,LIUYa-long(Academyofarmoredforceengineering,Bei激ng100072,China)Abstract:Dosomeresearchoncapacityexaminationinstrumentespeciallyforacidbattery.TheinstrumentisbasedonimprovedBoosttopology,usingPIandPWMtechnology,itcankeepthedischargingcurrentstable,besidesreducingthesurgecurrent.Givesomecriterionstooptimizethedischargingresistors.Thedesignisverifiedbysimulationandexperiment.Keywords:Boost;capacityexamination;acidbattery;workspace0引言铅酸蓄电池具有优良的供电品质和可移动性，因而被广泛应用于军事装备中。容量检测是判断蓄电池寿命状况的最佳方法，一般采用核对放电法、电导法和对比法。核对放电法，即以恒定电流对蓄电池完全放电的方法，是检测蓄电池容量最直接、最准确、最可靠的方法［4］。传统的核对放电设备普遍采用可变电阻器进行放电。此类设备需要人工调节电阻，自动化程度低、控制精度差。Boost电路为升压型电路，通过调节占空比即可改变蓄电池的放电电流。对主电路进行改进，解决了启动浪涌电流大和误接自保护问题。本文以改进型Boost电路为主电路，采用PI调节和PWM控制技术研制了适合某型军用铅酸蓄电池的容量检测装置。此装置已应用于军用蓄电池的维护保障体系之中，性能稳定、效果良好。1系统结构和工作原理1.1系统结构设计图1系统结构图图1所示的系统结构主要由蓄电池、主电路、控制电路、驭动电路、保护电路、自动关机电路、检测显示电路及电阻负载构成。主电路采用Boost拓扑结构，工作频率为50KHz,主功率器件选用1GBT。控制电路由PI调节器和PWM控制器构成。电流雀尔器件检测蓄电池放电电流信号，经放大滤波后与基准给定信号进行比较,两者误差经PI调节器后控制PWM控制器的输出占空比，进而调节放电电流直至与给定相等。霍尔器件检测的蓄电池放电电流信号为亳伏级脉动信号，并且包含了大量MHz级高频干扰。为此对信号进行了放大和两级滤波，放大倍数K=30,两级低通滤波通带截止频率分别为1.6KHZ和8Hz。主电路为非线性系统，PI调节器的参数采用仿真和实验的方法获得。经实验，当比例常数，积分常数时，能够满足系统性能要求。PWM控制器选用脉宽调制芯片SG3525A。将3525的11、14脚两路输出并联可得到一个0-100%连续可调的占空比。通过对死区电阻的调整，可将占空比限制在70%o在3525的第8脚接一个电解电容，使13脚驱动脉冲软起动,启动时间为3秒，防止开机时冲击电流太大而烧毁IGBTo检测显示电路由ATmegal6.单片机及其外围电路组成，主要完成数据采集、计时、容量计算和显示功能。ATmegal6单片机具有8路10位ADC、32个10口、3个定时/计数器。霍尔器件检测的电流信号经过放大滤波后接入PAO(ADC0)口，系统时钟经1024分频后作为TC1定时器的定时时钟，实现1秒定时。计时结束后进入中断程序。中断程序连续启动1()次AD转换，取平均值计算放电电流大小和已放出电量，并且更新数码管显示。驮动电路采用IGBT专用驰动模块EXB841,驭动信号最大延迟时间为1.5。自动关机电路主要由比较器和继电器组成。当蓄电池平均单格电压下降到1.8V时，切断驱动脉冲和断开主电路，实现自动关机。保护电路由过流、反接、开路保护电路组成，当检测到蓄电池反接、负载电阻开路或功率管过流时自动切断驱动脉冲，同时使主电路处于断开状态。1.2主电路输出特性图2示出Boost电路拓扑结构。在主电路开关管VG导...