羅倩倩，李正鵬

（湖北文理學(xué)院 物理與電子工程學(xué)院，湖北 襄陽(yáng) 441053）

蓄電池充放電控制器的作用就是防止蓄電池的過充電和過放電，若對(duì)蓄電池進(jìn)行過充，蓄電池容易硫化，嚴(yán)重情況甚至爆炸。若蓄電池過放，根據(jù)鉛酸蓄電池的放電特性，若放電深度達(dá)到容量的10%，循環(huán)使用壽命最多500次，有效的防止蓄電池過充電和過放電是蓄電池使用壽命的保證。因此，一款好的蓄電池充放電控制器能夠有效的延長(zhǎng)蓄電池壽命。

1 蓄電池的充放電特性

充放電控制器對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，蓄電池電壓會(huì)逐漸上升，當(dāng)上升到過充門限電壓值時(shí)，控制器斷開充電線路，此時(shí)蓄電池得不到充電，電壓會(huì)逐漸下降，又回到過充門限值以下。同樣蓄電池進(jìn)行負(fù)載放電時(shí)，蓄電池電壓會(huì)逐漸下降，當(dāng)下降到過放門限電壓值時(shí)，控制器斷開放電線路，此時(shí)蓄電池由于斷開負(fù)載電壓會(huì)逐漸上升，電壓又回到過放門限電壓值之上，然后控制器檢測(cè)到電壓在過放門限值之上，會(huì)接通放電線路，對(duì)負(fù)載繼續(xù)放電。如此反復(fù)，直到電壓徹底進(jìn)入過放門限值以下。這樣就形成了對(duì)蓄電池的二次過放，會(huì)造成蓄電池的很大損壞。同樣，在過充門限值上下切換，也會(huì)對(duì)蓄電池造成一定程度的損壞。這是不想要的效果。

2 利用施密特觸發(fā)器解決問題

如何避免在門限值上下切換這種令人頭痛的問題，可以利用施密特觸發(fā)器的特性，將切換工作模式的臨界門限電壓值由一個(gè)變成上下兩個(gè)門限。從充電狀態(tài)切換到過充狀態(tài)需要一個(gè)較高的門限，這個(gè)“較高”是相對(duì)于原先的單個(gè)門限值來說的；從過充狀態(tài)再跳回充電狀態(tài)，需要實(shí)際電壓低于一個(gè)相對(duì)原先單門限更低的值，高低門限的差值至少要大于“當(dāng)控制器在兩種充電模式間切換時(shí)造成的前后電壓差值的典型大小”。傳輸特性示意圖如圖1所示。

圖1 施密特觸發(fā)器的傳輸特性

3 施密特觸發(fā)器的軟件設(shè)計(jì)

采用軟件方式實(shí)現(xiàn)雙門限的觸發(fā)方式，稱為“軟件施密特觸發(fā)器”。編寫“軟件施密特觸發(fā)器”的關(guān)鍵要點(diǎn)是明確“兩態(tài)”和“兩限”，“兩態(tài)”是指當(dāng)前狀態(tài)處于兩種狀態(tài)的哪一種。數(shù)值當(dāng)前正從小變大或從大變小，這都是隨機(jī)和局部的，并不能以此作為決定當(dāng)前狀態(tài)的依據(jù)。唯一有資格決定當(dāng)前狀態(tài)的就是上一次的狀態(tài)。根據(jù)記錄的當(dāng)前狀態(tài)決定下一步的監(jiān)測(cè)對(duì)象，這是最可靠的方法。就拿蓄電池過充為例，假設(shè)蓄電池處于過充狀態(tài)，那么現(xiàn)在需要監(jiān)測(cè)的就是下門限；一旦電壓低于下門限值，當(dāng)前的狀態(tài)就變成充電狀態(tài)。于是，就需要監(jiān)測(cè)上門限了。這里說的“兩限”，就是上下兩個(gè)門限。

下面，采用偽代碼實(shí)現(xiàn)過充門限施密特觸發(fā)器。GCMX_Volt Mode為一全局變量，用于保存上次的狀態(tài)結(jié)果。G CFH_VOLT是下門限值，GC_Volt是上門限值，Battery_Volt是控制器測(cè)的蓄電池電壓值。

if（GCM X_Volt Mode）

{

if（Battery_Volt

{

/S E T_C D Z T_M O D E L //進(jìn)入充電狀態(tài)，執(zhí)行充電狀態(tài)相應(yīng)動(dòng)作

GCMX_Volt Mode=0;

}

else

{

SET_GCZT_MODEL//進(jìn)入過充狀態(tài)，執(zhí)行過充狀態(tài)相應(yīng)動(dòng)作

}}

else

{

if（Batte ry_Volt>G C_Volt）

{

SET_GCZT_MODEL //進(jìn)入過充狀態(tài)，執(zhí)行過充狀態(tài)相應(yīng)動(dòng)作

GCMX_Volt Mode=1;

}

else

{

SET_CDZT_MODEL //進(jìn)入充電狀態(tài)，執(zhí)行充電狀態(tài)相應(yīng)動(dòng)作

}

}

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)蓄電池進(jìn)行過充和過放保護(hù)是充放電控制器的一個(gè)重要基本的功能，通過施密特觸發(fā)器的軟件實(shí)現(xiàn)使蓄電池的保護(hù)更加完美、更加完善，能夠有效的延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。文中提出的施密特軟件實(shí)現(xiàn)方法可以廣泛的應(yīng)用于需要蓄電池保護(hù)的相關(guān)產(chǎn)品上，值得推廣。

[1]中國(guó)太陽(yáng)能利用協(xié)會(huì).新編太陽(yáng)能產(chǎn)品設(shè)計(jì)與太陽(yáng)能利用新技術(shù)新工藝實(shí)務(wù)全書[M].北京：中國(guó)科技文化出版社，2007.

[2]江海波，王卓然，耿德根.深入淺出AVR單片機(jī)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.