CN103545875A - 一种二次电池智能充电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二次电池智能充电系统，包括：单片机、放电控制电路和充电控制电路；其中：放电控制电路与单片机连接；充电控制电路与单片机连接。本发明通过放电控制电路对二次电池当前的剩余容量进行检测，并将检测的结果发送至与其连接的单片机，单片机根据接收到的二次电池当前的剩余容量，自适应的选择合适的占空比并根据选择的占空比控制与其连接的充电控制电路对二次电池进行充电，实现了能够根据二次电池当前的剩余容量，对二次电池实现快速充电。
Description
技术领域
本发明涉及二次电池充电技术领域，更具体地说，涉及一种二次电池智能充电系统。
背景技术
随着电子技术的飞速发展，人们身边的用电器越来越多，大量的移动电子电气产品对二次电池的充电效果也越来越高，最迫切的要求是二次电池充电时间短，工作时间长。而二次电池的充电方式是决定二次电池品质的关键，二次电池使用的时限和循环利用率都取决于如何为电池充电。不恰当的充电方式容易对电池造成相当程度的破坏，最终导致电池的容量下降，甚至提前报废。
由于二次电池在使用过程中存在不确定性，因此在充电的过程中也会显示出很大的差异，这些差异是由二次电池在使用过程中的种种因素造成的。目前大多数二次电池的充电器普遍存在盲目设置充电参数的情况，简单地说，就是不管二次电池目前状态怎样，都用同样的方法和参数进行充电，因此，现有的二次电池的充电器容易降低电池的充电效果，达不到快速充电的目的，即使可以快速充电，也会对电池造成损害，致使其过热、损坏、提前报废，甚至造成意外伤害事故。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种二次电池智能充电系统，能够根据二次电池当前的剩余容量，自适应地选择最佳控制参数，实现快速充电并保证电池的充电质量。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种二次电池智能充电系统，包括：单片机、放电控制电路和充电控制电路；其中：
所述放电控制电路与所述单片机连接；
所述充电控制电路与所述单片机连接。
优选地，所述二次电池智能充电系统还包括：与所述单片机连接的电压测量电路。
优选地，所述二次电池智能充电系统还包括：与所述单片机连接的电流测量电路。
优选地，所述二次电池智能充电系统还包括：与所述单片机连接的温度测量电路。
优选地，所述二次电池智能充电系统还包括：与所述单片机连接的显示器。
优选地，所述二次电池智能充电系统还包括：与所述单片机连接的上位机。
优选地，所述单片机的型号为：MC9SXS128MAE。
从上述的技术方案可以看出，本发明公开的一种二次电池智能充电系统，通过放电控制电路对二次电池当前的剩余容量进行检测，并将检测的结果发送至与其连接的单片机，单片机根据接收到的二次电池当前的剩余容量，自适应的选择合适的占空比并根据选择的占空比控制与其连接的充电控制电路对二次电池进行充电，实现了能够根据二次电池当前的剩余容量，对二次电池实现快速充电。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的一种二次电池智能充电系统的结构示意图；
图2为本发明公开的另一种二次电池智能充电系统的结构示意图；
图3为本发明公开的电压测量电路的电路图；
图4为本发明公开的电流测量电路的电路图；
图5为本发明公开的温度测量电路的电路图；
图6为本发明公开的放电控制电路的电路图；
图7为本发明公开的充电控制电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种二次电池智能充电系统，能够根据二次电池当前的剩余容量，自适应地选择最佳控制参数，实现快速充电，并保证电池的充电质量。
如图1所示，为本发明公开的一种二次电池智能充电系统，包括：单片机11、放电控制电路12和充电控制电路13；其中：
放电控制电路12与单片机11连接；
充电控制电路13与单片机11连接。
上述实施例的工作原理为：在首次使用充电系统时，首先利用放电控制回路12进行恒阻完全放电，同时记录下放电曲线。单片机11将记录的曲线进行分析和计算后，将剩余容量与占空比的关系记录在Dflash存储器中。当开始对二次电池进行充电时，首先通过放电控制电路12采用恒定负载法，对二次电池的剩余容量进行检测，并将检测到的二次电池的剩余容量发送至与其连接的单片机11，单片机11根据预设的剩余容量与占空比的关系，确定目前的充电占空比，并根据确定的占空比控制与其连接的充电控制电路13对二次电池进行充电。
上述的通过恒阻放电确定剩余容量的具体方法为：在二次电池满充之后，用一个恒定的电阻，对电池进行放电，放电电流i可以表示为：
其中：u为二次电池工作端电压；R为回路总电阻，是人为串联电阻与二次电池内阻以及回路其他欧姆电阻之和。
如果串联内阻远远大于二次电池内阻，故二次电池内阻在充放电中的变化可以忽略，这样，随着二次电池放电，工作电压会逐渐下降，因此放电电流会以同样变化规律下降。假设整个放电时间为T，则只要找到一点(ix,tx),就可以计算出从这点到放电终止的电流包络面积，即剩余容量。
上述实施例中的单片机的型号为MC9SXS128MAE，是16位的CPU，内集成128K程序Flash、8K RAM、8K数据Flash、双通道串口、8通道12位A/D、8通道TIM、8通道8位或4通道16位PWM、1通道SPI和1通道CAN。
上述实施例所述的放电控制电路的电路图如图6所示。放电控制电路中的U3为光耦电路，单片机引脚PP0输出信号，经光耦电路U3光电隔离，控制三极管Q5，三极管Q5驱动继电器RELAY1；R22为放电电阻；当继电器RELAY1触点导通后，电池正端VBAT通过放电电阻R22放电，通过测量VBAT电压和放电时间关系，计算出二次电池的剩余容量。
上述实施例所述的充电控制电路的电路图如图7所示。充电控制电路中的U2为光耦电路，单片机引脚PP7输出的PWM信号，经光耦电路U2光电隔离后，控制三极管Q2和三极管Q3构成的推换电路，推换电路驱动三极管Q3，实现恒压或恒流控制。R3是保护电阻，R7是电流采样电阻。VBAT是电压测量端，Isensor是电流测量端。
如图2所示，为本发明公开的另一种二次电池智能充电系统，包括：单片机21、放电控制电路22、充电控制电路23、电压测量电路24、电流测量电路25、温度测量电路26、显示器27和上位机28；其中：
放电控制电路22与单片机21连接；
充电控制电路23与单片机额21连接；
电压测量电路24与单片机额21连接；
电流测量电路25与单片机21连接；
温度测量电路26与单片机21连接；
显示器27与单片机21连接；
上位机28与单片机21连接。
上述实施例的工作原理为：充电开始时，首先通过放电控制电路22采用恒定负载法，对二次电池的剩余容量进行检测，并将检测到的二次电池的剩余容量发送至与其连接的单片机21和显示器27，显示器27对接收到的二次电池的剩余容量进行实时的显示，单片机21根据预设的剩余容量与占空比的关系，确定目前的充电占空比。同时，电压测量电路24对二次电池的实时电压进行采集，并将采集到的电压发送至显示器27和单片机21，电流测量电路25对二次电池的实时电流进行采集，并将采集到的电流发送至显示器27和单片机21，温度测量电路26对二次电池的实时温度进行采集，并将采集到的温度发送至显示器27和单片机21，显示器27对接收到的电压、电流和温度进行实时显示，单片机21根据接收到电压、电流和温度结合确定的充电占空比，对充电控制电路23进行控制。同时将控制参数通过RS-232C接口传输至与其连接的上位机28。
在上述的充电控制中，充电时间由脉冲充电时间和浮充充电时间组成。在选择“中长”充电模式后，脉冲充电时间按照剩余容量的0.6倍取值；浮充时间按照剩余容量的0.08倍取值，充电时间单位为小时。在选择“中”充电模式后，脉冲充电时间按照剩余容量的0.5倍取值；浮充时间按照剩余容量的0.035倍取值，充电时间单位为小时。
上述实施例中的单片机的型号为MC9SXS128MAE，是16位的CPU，内集成128K程序Flash、8K RAM、8K数据Flash、双通道串口、8通道12位A/D、8通道TIM、8通道8位或4通道16位PWM、1通道SPI和1通道CAN。
上述实施例所述的放电控制电路的电路图如图6所示。放电控制电路中的U3为光耦电路，单片机引脚PP0输出信号，经光耦电路U3光电隔离，控制三极管Q5，三极管Q5驱动继电器RELAY1；R22为放电电阻；当继电器RELAY1触点导通后，电池正端VBAT通过放电电阻R22放电，通过测量VBAT电压和放电时间关系，计算出二次电池的剩余容量。
上述实施例所述的充电控制电路的电路图如图7所示。充电控制电路中的U2为光耦电路，单片机引脚PP7输出的PWM信号，经光耦电路U2光电隔离后，控制三极管Q2和三极管Q3构成的推换电路，推换电路驱动三极管Q3，实现恒压或恒流控制。R3是保护电阻，R7是电流采样电阻。VBAT是电压测量端，Isensor是电流测量端。
上述实施例所述的电压测量电路的电路图如图3所示。VBAT为二次电池正端，其电压经电阻R18、电位器VR4分压，电阻R12和电容C9构成滤波电路，Vout为二次电池电压测量端。
上述实施例所述的电流测量电路的电路图如图4所示。Isensor为电流采样电阻输出电压端，电阻R11和电容C8构成滤波电路，运放U6A和电阻R19、可变电阻VR构成比例放大器，放大电压经电阻R13和电容C10滤波后，得Iout（充电电流测量端）。
上述实施例所述的温度测量电路的电路图如图5所示。V2.5为精密稳压电源电压，可变电阻VR3和电阻R10构成分压电路；Rt1为NTC温度传感器，与运放U6B和电阻R9构成比例放大电路，输出电压经经电阻R16和电容C14滤波后，得Tout（二次电池温度测量端）。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种二次电池智能充电系统，其特征在于，包括：单片机、放电控制电路和充电控制电路；其中：
所述放电控制电路与所述单片机连接；
所述充电控制电路与所述单片机连接。
2.根据权利要求1所述的二次电池智能充电系统，其特征在于，还包括：与所述单片机连接的电压测量电路。
3.根据权利要求2所述的二次电池智能充电系统，其特征在于，还包括：与所述单片机连接的电流测量电路。
4.根据权利要求3所述的二次电池智能充电系统，其特征在于，还包括：与所述单片机连接的温度测量电路。
5.根据权利要求4所述的二次电池智能充电系统，其特征在于，还包括：与所述单片机连接的显示器。
6.根据权利要求5所述的二次电池智能充电系统，其特征在于，还包括：与所述单片机连接的上位机。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的二次电池智能充电系统，其特征在于，所述单片机的型号为：MC9SXS128MAE。
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