內(nèi)燃機(jī)車(chē)蓄電池欠壓報(bào)警裝置設(shè)計(jì)

內(nèi)燃機(jī)車(chē)蓄電池欠壓報(bào)警裝置設(shè)計(jì)

摘要：蓄電池的性能影響著機(jī)車(chē)的正常運(yùn)行。使用時(shí)，由于外觀無(wú)損壞，浮充電壓正常，容易忽略。因此，根據(jù)電池的特點(diǎn)，有必要加強(qiáng)電池硬件和欠壓報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)，不斷提高維護(hù)人員的技術(shù)水平和維護(hù)質(zhì)量。為了延長(zhǎng)機(jī)車(chē)的使用壽命，保證機(jī)車(chē)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)車(chē)；蓄電池；報(bào)警裝置1內(nèi)燃機(jī)機(jī)車(chē)蓄電池概述NM500（A）型電池用于機(jī)車(chē)，每套4節(jié)，每輛8節(jié)。電池的額定容量為500Ah（C10），單次額定電壓為2V。這個(gè)電池可以使用10年。蓄電池是一種通過(guò)充電和放電為負(fù)載提供能量的供電設(shè)備。應(yīng)用壽命周期和運(yùn)行可靠性主要取決于其充放電特性。根據(jù)電池自身的特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定是保證其連續(xù)可靠運(yùn)行的重要保證。2硬件設(shè)計(jì)硬件電路主要由單片機(jī)及其外圍電路、模式設(shè)置和柴油機(jī)啟動(dòng)檢測(cè)電路、電池電壓檢測(cè)和報(bào)警值設(shè)置電路、板上繼電器和蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路、LCD驅(qū)動(dòng)電路和電源電路組成。蓄電池電壓通過(guò)分頻器電阻模塊輸入到單片機(jī)AD輸入引腳，蓄電池電壓值通過(guò)單片機(jī)檢測(cè)計(jì)算。報(bào)警值調(diào)節(jié)旋鈕是一種內(nèi)部可變電阻器，通過(guò)旋鈕與單片機(jī)的AD引腳相連。旋轉(zhuǎn)旋鈕會(huì)改變內(nèi)部電阻，從而改變輸出電壓。單片機(jī)的輸出電壓調(diào)節(jié)旋鈕根據(jù)報(bào)警值,并調(diào)整報(bào)警值成比例。報(bào)警裝置硬件架構(gòu)如圖1所示。圖1報(bào)警裝置硬件架構(gòu)2.1單片機(jī)及其外圍電路為了實(shí)現(xiàn)電壓檢測(cè)和液晶顯示功能，設(shè)備硬件電路采用單片機(jī)芯片。整個(gè)硬件電路基于單片機(jī)，用于檢測(cè)電池電壓和模式的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)LCD。ATMEGA128A-AU單片機(jī)的單片機(jī)選型。Atmega128aAuMCU不僅具有兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，具有預(yù)分頻、比較和捕獲功能，而且還具有兩個(gè)8位PWM(脈寬調(diào)制)和6路可編程PWM。模型有6種睡眠模式:怠速模式、ADC(模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器)噪聲抑制模式、節(jié)電模式、斷電模式、待機(jī)模式和擴(kuò)展待機(jī)模式2.2電池電壓檢測(cè)與報(bào)警值設(shè)置電路蓄電池的低壓報(bào)警值會(huì)受到蓄電池類(lèi)型，使用程度，使用溫度和環(huán)境的影響而有所不同。因此，該設(shè)備允許用戶(hù)手動(dòng)微調(diào)電池的預(yù)設(shè)低壓警報(bào)值。電池電壓檢測(cè)與報(bào)警值設(shè)置電路如圖2所示。圖2電池電壓檢測(cè)與報(bào)警值設(shè)置電路圖2將電池電壓除以2千歐和250歐，再除以10F電容器，通過(guò)單片機(jī)接收AD的輸入電壓PAO，通過(guò)單片機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控PAO的電壓時(shí)間。將PA0引腳電壓放大9倍，即電池電壓。用于調(diào)節(jié)報(bào)警值的旋鈕內(nèi)變阻器為RP1。旋轉(zhuǎn)旋鈕時(shí)，RP1電阻成比例變化。RP1中間抽頭與AD的輸入引腳PA1連接，通過(guò)檢測(cè)引腳PA1對(duì)應(yīng)的電壓，按比例調(diào)節(jié)蓄電池的低壓報(bào)警值。3程序設(shè)計(jì)內(nèi)燃機(jī)車(chē)蓄電池欠壓報(bào)警裝置程序流程如圖3所示。圖3內(nèi)燃機(jī)車(chē)蓄電池欠壓報(bào)警裝置程序流程首先，單片機(jī)完成輸入/輸出端口的初始化和配置。判斷當(dāng)前設(shè)置是自動(dòng)模式還是手動(dòng)模式，獲得單片機(jī)采集模式切換和柴油機(jī)啟動(dòng)按鈕的狀態(tài)。為了判斷柴油機(jī)組啟動(dòng)電機(jī)是否處于工作狀態(tài)，單片機(jī)采集電池電壓和預(yù)置報(bào)警值旋鈕，驅(qū)動(dòng)LCD顯示流模式、電池電壓和報(bào)警值。確定設(shè)備是否在2分鐘內(nèi)設(shè)置為自動(dòng)模式。未檢測(cè)到柴油啟動(dòng)按鈕上升沿，電池電壓值低于報(bào)警電壓值3。滿(mǎn)足這三個(gè)條件，繼電器被驅(qū)動(dòng)動(dòng)作，繼電器驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的接觸器動(dòng)作。接觸器將切斷蓄電池的外部電源電路，繼續(xù)采集模式開(kāi)關(guān)和柴油機(jī)啟動(dòng)按鈕的狀態(tài)進(jìn)行循環(huán)。三個(gè)條件不完全滿(mǎn)足，單片機(jī)不驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作，直接繼續(xù)采集模式開(kāi)關(guān)狀態(tài)和柴油機(jī)啟動(dòng)按鈕循環(huán)。4加強(qiáng)內(nèi)燃機(jī)機(jī)車(chē)蓄電池充電維護(hù)4.1正常充電工況4.1.1浮充充電滿(mǎn)足下列任何一種條件時(shí)，充電器應(yīng)采用浮充方式充電。(1)檢查電池電壓是否高于64V，自動(dòng)進(jìn)入浮充狀態(tài);(2)檢查電池是否環(huán)境溫度高于55℃或低于-30℃,并自動(dòng)進(jìn)入浮充電狀態(tài)。充電方式:首先采用75A恒流充電，充電電壓逐漸增大。當(dāng)充電電壓達(dá)到73.3V時(shí)，充電電流逐漸減小。4.1.2快速充電當(dāng)蓄電池電壓低于64V時(shí)，充電器快速充電?？焖俪潆姺绞?先用100A恒流充電，充電電壓逐漸增大；充電電壓達(dá)到75.2v，充電電流逐漸減小。充電電流降至75A，自動(dòng)切換至浮充電模式。4.2維護(hù)充電工況“充電模式”充電器選擇開(kāi)關(guān)置于“維修充電”菜單中。充電器采用平衡充電模式給電池充電。先進(jìn)充電模式:將電池的電流限制在50A。當(dāng)充電電壓達(dá)到75.2V時(shí)，電池將以恒壓充電。整個(gè)充電過(guò)程不少于24h。4.3溫度補(bǔ)償本機(jī)車(chē)共配備32節(jié)蓄電池，電池的最佳工作溫度為25℃，浮充電壓、快速充電電壓、均充電壓均以25℃為基準(zhǔn)，如果溫度不滿(mǎn)足上述要求，則對(duì)充電電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償:浮充溫度補(bǔ)償系數(shù)為-3mV/℃;快速充電和平衡充電的溫度補(bǔ)償系數(shù)為每段4mV/℃。采用00線(xiàn)溫度傳感器檢測(cè)電池周?chē)鷾囟?。?30~55℃的溫度范圍內(nèi)，充電器可以對(duì)電池進(jìn)行充電，以滿(mǎn)足溫度補(bǔ)償要求。當(dāng)溫度低于-30℃或高于55℃時(shí)，終止溫度補(bǔ)償功能，浮動(dòng)電荷的恒壓值為73.3V，快速充電和平衡充電的溫度補(bǔ)償范圍為-5~55℃。當(dāng)溫度低于-5℃或高于55℃時(shí)，終止溫度補(bǔ)償功能，快速充電和平衡充電的恒壓值為75.2V。5結(jié)語(yǔ)總之，在機(jī)車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，如果起動(dòng)發(fā)電機(jī)因故障停止發(fā)電，將向機(jī)車(chē)控制電器供電，以保證機(jī)車(chē)的應(yīng)急運(yùn)行。目前，機(jī)車(chē)蓄電池組低壓報(bào)警裝置以AVR單片機(jī)為控制核心，實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)車(chē)蓄電池組的電壓。當(dāng)蓄電池電壓低于報(bào)警電壓時(shí)，設(shè)備會(huì)提醒工作人員關(guān)閉蓄電池電源電路或給蓄電池充電。在自動(dòng)模式下，設(shè)備將自動(dòng)控制切斷電源。目前，該裝置已投入使用，效果