基于MC9S12XS128的各類蓄電池多功能充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.2.3 溫度檢測(cè)

　　本系統(tǒng)選用熱敏電阻檢測(cè)充電過(guò)程中電池溫度信號(hào)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)將熱敏電阻貼在電池上檢測(cè)電池溫度，該熱敏電阻能準(zhǔn)確檢測(cè)到充電過(guò)程中電池溫度的變化量，溫度信號(hào)經(jīng)PAD2口傳至單片機(jī)進(jìn)行處理，防止充電過(guò)程中電池過(guò)熱，使充電過(guò)程能平穩(wěn)、安全的進(jìn)行。

　　1.2.4 液晶顯示模塊

　　本系統(tǒng)選用帶中文字庫(kù)的12864液晶屏，液晶屏模塊與單片機(jī)的PA、PB口相連。

　　能實(shí)時(shí)顯示充電過(guò)程中的充電電壓、充電電流以及電池的端電壓和溫度，并在空閑時(shí)能顯示日歷、4路PWM波的占空比等。

　　1.2.5 按鍵輸入

　　選用4x4矩陣鍵盤。通過(guò)按鍵可切換到蓄電池充電方法選擇、充電參數(shù)設(shè)定、日歷調(diào)整、4路PWM波的占空比顯示及充電電壓、充電電流、電池的端電壓和溫度顯示等界面。

　　1.2.6 PWM輸出

　　PWM的輸出頻率由一個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器設(shè)定的高頻交流電交變周期決定，本系統(tǒng)PWM波形選用左對(duì)齊的方式，每路PWM的占空比：[（PWMPERx-PWMDTYx）/PWMPERx]×100%,其中PWMPERx表示PWM通道寄存器，PWMDTYx表示PWM通道占空比寄存器。

　　2 軟件設(shè)計(jì)

　　多功能充電系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件用C語(yǔ)言編寫，經(jīng)過(guò)匯編、仿真調(diào)試寫入單片機(jī)的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)層次化、功能模塊化，軟件的可讀性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性強(qiáng)。

　　多功能充電系統(tǒng)針對(duì)不同類型的蓄電池，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的充電方法，軟件主要由初始化、充電前電池好壞檢測(cè)、充電階段和充電保護(hù)等部分組成。

　　本系統(tǒng)主要應(yīng)用磷酸鐵鋰進(jìn)行試驗(yàn)，其充電階段由小電流充電階段、恒流充電階段、恒壓充電階段3部分組成，其程序流程圖如圖3所示。

　　充電階段：電池檢測(cè)程序完成后，開(kāi)始對(duì)電池進(jìn)行小電流充電，充電速率約為1/5C左右；當(dāng)小電流充電至電池電壓達(dá)到參考值時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入恒流充電階段，此階段為蓄電池的快速充電階段，充電速率為1-2C;當(dāng)充電電壓達(dá)到設(shè)定的電池的最大充電電壓時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入恒壓充電階段，隨著電池電壓逐漸上升，充電電流逐漸減小；當(dāng)充電電流減d,N設(shè)定參考值時(shí)，系統(tǒng)判斷蓄電池充足停止充電。

　　充電保護(hù)部分：充電過(guò)程中不斷監(jiān)測(cè)電池電壓是否超過(guò)安全值、溫度或溫度變化率是否達(dá)到限定值，如有上述情況立即終止充電。檢測(cè)電池電壓是為了防止鋰離子電池和鉛蓄電池過(guò)充，檢測(cè)溫度和溫度變化率是否達(dá)到限定值，是為了防止鎳氫和鎳鎘電池過(guò)充。

　　上述充電階段是針對(duì)鋰離子電池設(shè)計(jì)的，實(shí)際中主要用磷酸鐵鋰電池組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)于其它類型蓄電池，在軟件上設(shè)定了相應(yīng)的充電方法：鉛蓄電池充電階段同鋰離子電池，即先小電流預(yù)充，再恒流充電、最后恒壓充電，當(dāng)恒壓充電電流小到一定程度時(shí)，系統(tǒng)判斷電池充足并停止充電；鎳鎘電池，先小電流預(yù)充，再快速恒流充電，當(dāng)檢測(cè)到電池電壓第一次下降時(shí)，系統(tǒng)判斷電池充足并停止充電；鎳氫電池，先小電流預(yù)充，再快速恒流充電，當(dāng)電池電壓出現(xiàn)零增長(zhǎng)時(shí)，判斷電池充足并停止充電。

　　鉛蓄電池和鋰離子電池自放電率低，電池充滿后可直接停止充電，鎳氫和鎳鎘電自放電率高，如夜間無(wú)人看守充電時(shí)，可在電池充足后采用涓流充電方式給電池補(bǔ)充電荷，使蓄電池保持充足電狀態(tài)。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的多功能充電系統(tǒng)能正常工作，輸出的直流電壓平穩(wěn)、紋波小，充電過(guò)程控制精度高，能快速穩(wěn)定地為各類蓄電池充電，并在蓄電池充滿電后及時(shí)停止充電，有實(shí)際應(yīng)用推廣價(jià)值。