通用智能识别充电器——鱼儿.doc

通用智能识别充电器姓名：于连河 班级：测控0801 学号：3080302009一、工作原理、目的和意义在现今的电子电器高度发展的时代，现代通讯设备、便携式电子产品、笔记本电脑、电动车等普遍使用蓄电池作为电源，应用非常广泛，然而大多数设备中的蓄电池，只能使用专用的充电器进行充电，不能跨平台使用，当家里的电子产品很多时就会需要配备单独的各种各样的专用充电器，很不经济。而且普通的充电器充电策略比较单一，只能进行简单的恒压或者恒流充电，以致充电时间很长，充电效率降低。另外，充电即将结束时，电池发热量很大，从而造成电池极化，影响电池寿命。设计通用型智能充电器时，首先需要充分考虑以下三种用的比较广泛的电池的充电特性，针对每一种电池的特性给出不同的充电模式以及相应的算法，然后在充电时根据自己的电池的特性选择相应的模式。1 镍氢/镍镉电池充电模式 这两种镍类电池具有相似的充电特性曲线，因而可以用一样的充电算法。这2种电池的主要充电控制参数为-V和温度。 对镍氢镍镉电池由预充电到标准充电转换的判据为：单节电池电压水平0.61V；电池温度-50oC。电池饱和充电的判据为：电池电压跌落或接近零增长V= 615 mV节；电池最高温度max50；电池温度上升率d/dt 1.0min。由于温度的变化容易受环境影响,因而实际用于判别充电各阶段的变量主要为V、max，其中对V的检测需要有足够的AD分辨率和较高的电流稳定度。-V的测量与A/D分辨率、充电电流的稳定性与电池内阻之间有以下关系：当电池内阻等于50(接近饱和充电)时，充电电流=1200mA，电流漂移等于5%，单节电池的最高充电电压为1.58V，则此时电流漂移可能引起的电池电压变化为3mV。 2 锂离子电池充电模式 在锂离子电池充电采样时，测量到的电压是电池的在线电压，一般在线电压要高于静态电压（与内阻有关）。在充电器设计中，对锂离子电池充电各阶段转换判断的测量参数只有在线电压，电压采样偏差小于0.05V。该设计的通用智能识别充电器还设计了自适应模式，在对不是以上三种通用电池、未知型号的电池或放入某种电池后而未选择相应模式的充电功能的，则充电器自动转入自适应充电模式，此时充电器将提供一种公共算法对电池进行预充电，并对其进行型号识别判断，然后转入相应的最优化充电模式，进入充电状态。具体做法为：检测充电电池电压的变化率，并判断是否检测到有V。如果检测到电池电压V特别高，且无V，则转入锂离子电池充电模式，否则进入镍类电池充电模式。在充电过程中，所设计的充电器能自动转换充电状态，并有完善的保护措施，实现无人值守充电，极大地提高了效率。同时，根据电池充电时的特点，充电器默认使用温度保护。当用户误操作时，因充电电流与充电电压不匹配，会使电池温度异常升高。当充电器实时检测到电池温度高于某一临界点时，会自动切断供电，保护电池与系统的安全。在该充电器中，设定了最大充电时间，是为了防止过充，如果阈值设定过高，则最大充电时间能避免电池过充，保护电池使用寿命。2、 现状及发展趋势在目前，关于智能充电器的研究很多，相关的产品、专利技术和文献也很多，现列举几项研究成果或专利技术或文献：智能单片线性锂离子电池充电器IC设计【1】。设计的是一款针对单节锂电池的线性充电器IC。该IC采用涓流-恒流-恒压三阶段充电法对充电过程进行控制的充电器。但功能局限，只能是对锂电池进行安全充电。基于DS2438的多功能智能蓄电池充电器的设计【2】。介绍了一种基于DS2438智能充电器的设计方案,该智能充电器能对各类蓄电池进行充电,并对充电电池具有自动检测能力。监测芯片将电池的电压、电流、温度等参数通过单总线的方式送到单片机,由单片机AT89S52进行控制,保证蓄电池不过充,以合理的充电方式进行充电,使其蓄电池延长使用寿命。实现了功能的多样，但范围不广，局限在蓄电池，且成本较高。基于PIC单片机的太阳能充电器控制系统【3】。本系统是利用PIC16F73单片机作为控制核心,实现利用太阳能对蓄电池进行充电和对LED照明设备进行控制的一种智能太阳能充电控制系统。本系统具有自适应强、性能稳定、工作可靠、成本低廉等优点。该系统技术要求较高，且功能应用范围存在局限性，不能再生活中大范围推广。数字化智能充电器的设计与实现【4】。为了给不同电压、容量等级的锂离子、镍氢电池进行智能、优化充电,设计了以XC164CM单片机为控制核心的智能充电器。对4.2 V/2.2 Ah的锂离子和12 V/1.8 Ah的镍氢电池进行充电实验,实验结果表明,在恒流持续90 min,充电容量为75%,在恒压阶段,充电电流呈指数规律下降,与锂离子电池电流曲线相符.给镍氢电池持续充电94 min后电压达到最大值,0V在2 min内检测到,再利用50 mA的电流对镍氢电池进行浮充,避免了镍氢电池过充,实现了充电过程的智能化控制。用电池监测芯片实现多功能智能充电器【5】。文章介绍了一种基于专用电池监测芯片的多功能电动车智能充电器。通过专用电池监测芯片DS2438,对蓄电池充电过程中电压、电流、充放安时累计及温度进行自动检测,并通过单总线上传给单片机。单片机根据实时检测到的各参数值及其变化情况,自动按照不同的充电方式对电动车蓄电池进行充电控制,确保蓄电池既不欠充也不过充,从而达到提高蓄电池使用寿命的目的。3、 设计技术指标输入电压：110VAC 220VAC 380VAC电源频率：47-63Hz适用电池：6V 12V 24V 36V 48V 72V-400V输出电流：1.5、2、5、8、10、15、20、25、30、50、80、100A etc.效率：70-85%隔离电压：1/P-0/P 1.5KVAC、1/P-FG 1.5KVAC 0/P-FG 1.5VAC绝缘电阻：INPUT-OUTPUT 500M该设计与目前现存的相比，功能增多，能对不同规格的电池进行安全充电，并能减少充电过程中热量的产生，从而增大电池的使用寿命，提升充电速度，性能增加。四、设计功能要求该设计能够对不是锂离子和镍类的电池、未知型号的电池或放入某种电池后而未选择相应模式的充电功能时自动转入自适应充电模式对电池充电。且在充电过程中，所设计的充电器能自动转换充电状态，并有完善的保护措施，实现无人值守充电，极大地提高了效率。同时，根据电池充电时的特点，充电器默认使用温度保护。当用户误操作时，因充电电流与充电电压不匹配，会使电池温度异常升高。当充电器实时检测到电池温度高于某一临界点时，会自动切断供电，保护电池与系统的安全。在该充电器中，设定了最大充电时间，是为了防止过充，如果阈值设定过高，则最大充电时间能避免电池过充，保护电池使用寿命。五、硬件设计方案电池组电源变换电路脉宽调制控制器采样 电 路 单片机控制器上位机六、软件设计方案定时中断流程图检测显示流程图针对原理中的三种充电模式设计了相应的模块：镍氢/镍镉电池充电控制模块，锂离子电池充电控制模块和自适应充电控制模块以及错误监控处理模块。主程序模块根据系统相应的状态条件控制并调用相应的模块。同时，其他各模块之间也根据系统当前状态相互调用。在初始化程序模块中，设置了预处理功能，主要是设置A/D转换参数和通道，检测电池的端电压。将检测数据同理论经验值比较，判断电池的类别以及是否连接正确。对端电压低的电池，采用短时间的脉动电流充电，这样有利于激活电池内的化学反应物质，部分恢复受损的电池单元。对端电压在标称范围内的电池选择相应的充电控制模块和算法，对端电压不在标称范围内的电池，软件自动将其剔除。7、 设计作品特点及应用范围、前景该设计能够对不是锂离子和镍类的电池、未知型号的电池或放入某种电池后而未选择相应模式的充电功能时自动转入自适应充电模式对电池充电。且在充电过程中，所设计的充电器能自动转换充电状态，并有完善的保护措施，实现无人值守充电，极大地提高了效率。同时，根据电池充电时的特点，充电器默认使用温度保护。当用户误操作时，因充电电流与充电电压不匹配，会使电池温度异常升高。当充电器实时检测到电池温度高于某一临界点时，会自动切断供电，保护电池与系统的安全。在该充电器中，设定了最大充电时间，是为了防止过充，如果阈值设定过高，则最大充电时间能避免电池过充，保护电池使用寿命。该通用智能识别快速充电器具有充电速度快，充电过程无需看管，发热少，安全可靠，通用性强，效果良好的特点。此充电器可以作为一般的便携式通讯器材电池、电动车、笔记本电脑的通用充电器。经济适用，节约空间。随着电子产品的应用日益广泛，电池的充电问题一定会被受到更加广泛的关注，该通用智能识别快速充电器符合了市场的需求和发展的需要，特别是在通用性上，更加具有人性化，前景良好。文献1蒋正萍. 智能单片线性锂离子电池充电器IC设计J. 现代电子技术,2011,(18).2陈辉煌. 基于