电方式

,其充电过程包括小电流预充电、大电流充电、恒压充电等几部分。其充电控制程序流程图如

图

4 所示。

图

4 充电控制策略程序

　　在控制恒定电流和恒定电压的过
程中

,采用比例控制,即如果充电电流 I

大于设定电流

Is,就按照比例减小脉宽;反之按照比例增大脉宽。单片机还需要接收和处理上位机的

命令

,

 

并根据上位机的要求将数据实时回送给上位机。两者的通讯协议要在程序中预先设定。

2．3 

 

上位机处理程序设计

　　上位机程序由

VisualC++编写。其任务是每隔 1 秒钟向串口发送一个查询命令,并读取单片机

回送的信息

,提取充电电流、充电电压、工作状态等参数。参数经过数制转换和计算后进行显示。软件

有着良好的用户界面

,可以方便地观测电池目前的工作状态以及剩余充电时间等信息。上位机程序

会同时把读到的数据存储到文件中

,这些数据可以利用其它数学软件(如 Matlab)

 

进行处理。

　　另外

,程序在初始化时要把充电电池的型号参数发送给智能充电器,参数一般包括充电电池的种

类

(锂离子电池、镍镉电池)、充电电池的容量(单位为 mAh)等。根据不同的电池型号,单片机可以设

定不同的充电参数

,

 

程序可以直接控制单片机的运行与停止。

3

 

智能充电器的应用试验

3．1

 

充电性能试验

　　这里选用型号为

US18650 的 SONY 锂离子电池,其额定容量为 1800mAh;经过测量,电池在

4.2V 左右时的内阻约为 0.3Ω。取恒流充电电流为 1/3C=0.6A,截止电压为 4.2V,充电结束标志电
流为

0.06A,进行充电试验。图 5 为充电过程的电压、电流和电容量的曲线。

图

5 锂离子电池充电

性能试验

图

6 NOKIA 商用电

池充电试验

充电时间约为

240 分钟,如果需要
进一步缩短充电时
间

,只需在初始化时

设定更大的充电电
流即可。因为采用
PWM 控制器,所以
电源供电的效率高

,

从供电电源到充电
电池的工作效率

,最

低时在

85%左右。

充电电流波动较大

,波动系数约为 5%  

。

3．2 

 

智能充电器通用性试验

　　选用

NOKIA6100 锂离子电池(额定容量为 550mAh),用恒流-恒压充电方式进行充电,取恒流

充电电流为

0.15A,截止电压为 4.2V,充电曲线如图 6

 

所示。

　　从充电曲线来看

,电池电压达到 3.96V 时就不再上升了,充电电流也不再下降了。可以判断商用

电池内部有保护电路

,将多余的电流旁路了,这样的保护电路使充电过程中能量损耗很大。试验曲线

显示在四小时时电池电量已经达到

550mAh,但实际上并没有达到满充。此实验证明,此充电器可以

作为一般的商用电池的通用充电器

,充电速度快,效果良好。不足的是它与实际的充电电池在机械接

口上还不能匹配

,需要进一步改进。

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