3.1 系统硬件设计便携式军用智能检测与充电装置主要完成 Ni-Cd 电池快速充电，正常

充电，容量检测，修复，数据传输等功能。根据功能求系统由：微控制器，恒流源，充放电
电路，参数采集模块，信号预处理模块，通信模块，人机接口电路等几部分组成。
　　装置首先通过电流传感器，电压传感器，温度传感器完成

Ni-Cd 电池充放电过程中电

压，电流，温度信息采样，通过变换（

C8051F 内置 A/D），调整，放大等预处理后用来作

为电池剩余容量等级，满充，修复等的输入信号。
　　微控制器根据采集到的信息调用电池剩余容量分级策略子程序对被充（测）电池进行
等级划分，并确定充放电电流大小，生成合适的充放电脉冲。充放电电流大小由

C8051F 内

置的

D/A 转换器控制可调恒流源（0~40V，0~7A）输出，充放电切换电路由大功率 MOS

管

BTS660 实现。在 C8051F 内置 D/A 输出与恒流源之间采用 4N25 光电隔离集成电路防止

可控恒流源大电流干扰进入信号回路，为解决模拟信号通道干扰问题采用了模拟信号隔离
集成芯片

HCRN201.充放电电流采集选用 UCC3926 集成电流传感器，电压量通过 BTS660

第

5 管脚的漏电流端接精密康铜电阻丝转换而来，因 C8051F 内置 A/D 对输入信号量值非

常敏感，电压，电流量接入

A/D 前需经电平转换并将信号范围控制 0~3.3V 之间。电池温度

通过

DS18B20 集成数字温度传感器获取，DS18B20 输出数字量可与 C8051F 直接连接。

　　

3.2 系统软件设计便携式军用 Ni-Cd 电池智能检测与充电装置软件主要完成温度，电压，

电流信号采集，转换与处理，充电脉冲的生成，恒流源控制，剩余容量检测与电池分级，
电池满充判断以及与上位机通信等功能。
　　

4，实验

　　为方便系统调试和建立装备蓄电池性能维护数据库，编写了上位机软件，将蓄电池实
时充放电数据和电池特性数据可视化并建库管理。
　　对某型无人机和单兵背负式电台红太阳

Ni-Cd 电池组，进行了不同批次实验。另外，利

用本装置与原厂家配套的充电器对库存储备和在役使用电池做了充，放电，性能测试与筛
选，修复等比对测试实验。
　　比对测试实验表明，厂家配套的充电器只能按照一种模式以

0.1C（120mA）电流采取

恒流方式充电，充电时间约

8h，满充判据不完善，会出现浮充，过热，充爆等现象，不具

备与上位机通信功能，无法绘制电池充放电特性曲线。
　　本设计能够根据传感器采集数据快速判别电池满充，半充，充分放电，物理损坏，过
充，误使用，老化等不同状态，并确定电池剩余容量等级，依据用户需求和剩余容量等级
生成充电脉冲并调整充电电流大小完成电池修复，放电正常充电，涓流充电，快速

/超快速

充 电 功 能 。 正 常 充 电 电 流

0.1C （ 120mA ） ， 充 电 时 间 约 8h ； 快 速 充 电 脉 冲 电 流

2C（2400mA），充电时间约 2.5h；超快速充电脉冲电流 4C（4800mA），充电时间约 1h.
当充电过程结束后装置能自动跳转到涓流充电模式以维持电池容量，不会出现浮充，过热
充爆等现象。
　　

5，结论

　　本文分析了

Ni-Cd 电池电压特性和温度特性，为克服传统充放电算法判据的缺点，提

出了基于剩余容量分级的快速超快速充电算法。详细讨论了以

C8051F020 单片机为核心的

便携式快速充电装置软，硬件设计。最后将本装置与厂家配套的充电装置以及现有的蓄电池
监测，充电设备做了比较试验。测试实验表明，本装置能够对

Ni-Cd 电池状态快速作出并采

取相应的安全高效充电模式，与现有产品比较，功能集中，操作使用简便，满足工程实际
需要。