鉅大鋰電 | 點(diǎn)擊量：0次 | 2020年07月13日
基于ST72單片機(jī)的常規(guī)電池快速充電系統(tǒng)
前言：
１系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1．1控制回路
ST72系列單片機(jī)是法國(guó)ST微電子公司最新生產(chǎn)的簡(jiǎn)單、靈活、低價(jià)格的８位單片機(jī)，采用了獨(dú)特的制造工藝和技術(shù)，大大提高了抗干擾能力。它專為嵌入式控制應(yīng)用設(shè)計(jì)，特別適用于抗噪聲干擾高、整體性價(jià)比高的控制系統(tǒng)。它具有以下的重要性能：
（１）工作電源電壓有很寬的適應(yīng)范圍，從2.4Ｖ～5.5Ｖ；功耗較低，內(nèi)部數(shù)字看門狗。
（２）豐富的I/O功能，內(nèi)部帶有3個(gè)按時(shí)器／計(jì)時(shí)器，有的還多達(dá)16個(gè)通道的10位A/D轉(zhuǎn)換器，兩路脈寬調(diào)制?多種通信接口，多達(dá)12級(jí)的中斷源。
（３）多種內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，除有廉價(jià)的0Tp（0neTimeprogramming）一次性編程寫入?還有非常方便的Flash程序存儲(chǔ)器，可以在線編程，易于修改程序代碼。存儲(chǔ)器的容量從1.5kB~60kB不等，可以滿足各種編程的要。
根據(jù)系統(tǒng)功能的要，選用ST72系列的ST72264G1單片機(jī)作控制芯片。該芯片具有4kB的FLASH內(nèi)部存儲(chǔ)器，２路pWM輸出，最大時(shí)鐘頻率8MHz，有20個(gè)I/O引腳，６個(gè)復(fù)用１０位A/D轉(zhuǎn)換器，有SpI,SCI,I2C三種通信接口。控制回路采用ST72262G1加上液晶顯示和鍵盤接口等；它利用單片機(jī)自身的Ａ／Ｄ端口，組成電壓、電流、溫度檢測(cè)電路。
１．２充放電回路
充電回路是采用一種新型的電源芯片TOp225Y構(gòu)成的電源電路。該芯片是美國(guó)powergration公司生產(chǎn)的三端隔離式脈寬調(diào)制單片開(kāi)關(guān)電源集成電路。它將pWM集成電路和MOSFET功率器件集成在同一芯片中，具備pWM型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源所需的全部功能。通過(guò)高頻變壓器使輸出端與電網(wǎng)完全隔離，實(shí)現(xiàn)了無(wú)功頻變壓器隔離的開(kāi)關(guān)電源的集成化。整個(gè)回路具有輸出功率范圍大、成本低、集成化程度高、電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
放電回路則由蓄電池和電阻構(gòu)成回路，Ｍ0S管作為開(kāi)關(guān)，控制放電回路的關(guān)斷。Ｍ0S管的關(guān)斷由單片機(jī)給出控制信號(hào)。
智能充電系統(tǒng)的原理框圖如圖１所示。
２系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件用Ｃ語(yǔ)言編寫，經(jīng)過(guò)匯編、仿真調(diào)試，燒寫在單片機(jī)的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器內(nèi)。按照軟件工程的規(guī)范要求進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)層次化、功能模塊化，不僅使軟件的可讀性、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性得到了增強(qiáng)，而且提高了軟件的可靠性。程序的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖２所示。
（１）電壓控制使用拐點(diǎn)控制法。這種充電終止方法由檢測(cè)電壓曲線的拐點(diǎn)構(gòu)成，對(duì)鎳氫、鎳鎘電池都適用。用單片機(jī)檢測(cè)電壓曲線要求出電壓曲線對(duì)時(shí)間的一次求導(dǎo)值并檢測(cè)其頂點(diǎn)值。ST72664單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換器每４秒鐘測(cè)得電池電壓一次，為減少由于高頻干擾（例如由脈沖充電電流所出現(xiàn)的干擾）而造成的測(cè)量誤差，持續(xù)多次測(cè)量電池電壓得出一個(gè)平均測(cè)量值。進(jìn)而對(duì)現(xiàn)今和先前的平均測(cè)量結(jié)果再做一個(gè)滾動(dòng)平均，去除由于電化學(xué)電池電壓變化而造成的低頻干擾。通過(guò)對(duì)幾次測(cè)量數(shù)據(jù)的運(yùn)算，以獲取電壓對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)。因?yàn)殡妷菏峭ㄟ^(guò)A/D轉(zhuǎn)換器得到的數(shù)字量，電壓對(duì)時(shí)間的一次導(dǎo)數(shù)的曲線不平滑，所以必須對(duì)該曲線做平滑處理。通過(guò)檢測(cè)在平滑的導(dǎo)數(shù)曲線上所遇到的第一個(gè)最高頂值來(lái)辯認(rèn)這個(gè)拐點(diǎn)（圖３中的Ｂ點(diǎn)）。當(dāng)探測(cè)出這個(gè)頂值時(shí)就終止快速充電。（２）溫度控制使用溫度變化率法。鎳氫和鎳鎘電池充足電后，電池溫度迅速上升，而且上升速率ΔＴ／Δｔ基本相同。當(dāng)電池溫度每分鐘上升１℃時(shí)，應(yīng)立即終止快速充電。要注意的是：由于熱敏電阻的阻值與溫度關(guān)系是非線性的，因此，為了提高檢測(cè)精度應(yīng)設(shè)法減小熱敏電阻非線性的影響。
（３）按時(shí)控制就是設(shè)按時(shí)間上限，超過(guò)時(shí)間就停止快速充電。
３系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)
利用本充電系統(tǒng)對(duì)鎳氫電池、鎳鎘電池充電，關(guān)于容量為1000mAH電池，充足電時(shí)間為25min；容量為1300mAH的電池，充足電時(shí)間為33min；容量為1600mAH的電池，充足電時(shí)間為40min，遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于常規(guī)充電系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試容易、充電安全可靠，不會(huì)損壞蓄電池或縮短蓄電池壽命。
