一種二次電池智能充電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種二次電池智能充電系統(tǒng)，包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、放電控制電路和充電控制電路；其中：放電控制電路與單片機(jī)連接；充電控制電路與單片機(jī)連接。本實(shí)用新型通過放電控制電路對(duì)二次電池當(dāng)前的剩余容量進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)的結(jié)果發(fā)送至與其連接的單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)接收到的二次電池當(dāng)前的剩余容量，自適應(yīng)的選擇合適的占空比并根據(jù)選擇的占空比控制與其連接的充電控制電路對(duì)二次電池進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)了能夠根據(jù)二次電池當(dāng)前的剩余容量，對(duì)二次電池實(shí)現(xiàn)快速充電。
【專利說明】—種二次電池智能充電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及二次電池充電【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種二次電池智能充電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，人們身邊的用電器越來越多，大量的移動(dòng)電子電氣產(chǎn)品對(duì)二次電池的充電效果也越來越高，最迫切的要求是二次電池充電時(shí)間短，工作時(shí)間長(zhǎng)。而二次電池的充電方式是決定二次電池品質(zhì)的關(guān)鍵，二次電池使用的時(shí)限和循環(huán)利用率都取決于如何為電池充電。不恰當(dāng)?shù)某潆姺绞饺菀讓?duì)電池造成相當(dāng)程度的破壞，最終導(dǎo)致電池的容量下降，甚至提前報(bào)廢。
[0003]由于二次電池在使用過程中存在不確定性，因此在充電的過程中也會(huì)顯示出很大的差異，這些差異是由二次電池在使用過程中的種種因素造成的。目前大多數(shù)二次電池的充電器普遍存在盲目設(shè)置充電參數(shù)的情況，簡(jiǎn)單地說，就是不管二次電池目前狀態(tài)怎樣，都用同樣的方法和參數(shù)進(jìn)行充電，因此，現(xiàn)有的二次電池的充電器容易降低電池的充電效果，達(dá)不到快速充電的目的，即使可以快速充電，也會(huì)對(duì)電池造成損害，致使其過熱、損壞、提前報(bào)廢，甚至造成意外傷害事故。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種二次電池智能充電系統(tǒng)，能夠根據(jù)二次電池當(dāng)前的剩余容量，自適應(yīng)地選擇最佳控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)快速充電并保證電池的充電質(zhì)量。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種二次電池智能充電系統(tǒng)，包括:單片機(jī)、放電控制電路和充電控制電路；其中:
[0006]所述放電控制電路與所述單片機(jī)連接；
[0007]所述充電控制電路與所述單片機(jī)連接。
[0008]優(yōu)選地，所述二次電池智能充電系統(tǒng)還包括:與所述單片機(jī)連接的電壓測(cè)量電路。
[0009]優(yōu)選地，所述二次電池智能充電系統(tǒng)還包括:與所述單片機(jī)連接的電流測(cè)量電路。
[0010]優(yōu)選地，所述二次電池智能充電系統(tǒng)還包括:與所述單片機(jī)連接的溫度測(cè)量電路。
[0011]優(yōu)選地，所述二次電池智能充電系統(tǒng)還包括:與所述單片機(jī)連接的顯示器。
[0012]優(yōu)選地，所述二次電池智能充電系統(tǒng)還包括:與所述單片機(jī)連接的上位機(jī)。
[0013]優(yōu)選地，所述單片機(jī)的型號(hào)為:MC9SXS128MAE。
[0014]從上述的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型公開的一種二次電池智能充電系統(tǒng)，通過放電控制電路對(duì)二次電池當(dāng)前的剩余容量進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)的結(jié)果發(fā)送至與其連接的單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)接收到的二次電池當(dāng)前的剩余容量，自適應(yīng)的選擇合適的占空比并根據(jù)選擇的占空比控制與其連接的充電控制電路對(duì)二次電池進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)了能夠根據(jù)二次電池當(dāng)前的剩余容量，對(duì)二次電池實(shí)現(xiàn)快速充電?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。 [0016]圖1為本實(shí)用新型公開的一種二次電池智能充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型公開的另一種二次電池智能充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本實(shí)用新型公開的電壓測(cè)量電路的電路圖；
[0019]圖4為本實(shí)用新型公開的電流測(cè)量電路的電路圖；
[0020]圖5為本實(shí)用新型公開的溫度測(cè)量電路的電路圖；
[0021]圖6為本實(shí)用新型公開的放電控制電路的電路圖；
[0022]圖7為本實(shí)用新型公開的充電控制電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0024]本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種二次電池智能充電系統(tǒng)，能夠根據(jù)二次電池當(dāng)前的剩余容量，自適應(yīng)地選擇最佳控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)快速充電，并保證電池的充電質(zhì)量。
[0025]如圖1所示，為本實(shí)用新型公開的一種二次電池智能充電系統(tǒng)，包括:單片機(jī)11、放電控制電路12和充電控制電路13 ;其中:
[0026]放電控制電路12與單片機(jī)11連接；
[0027]充電控制電路13與單片機(jī)11連接。
[0028]上述實(shí)施例的工作原理為:在首次使用充電系統(tǒng)時(shí)，首先利用放電控制回路12進(jìn)行恒阻完全放電，同時(shí)記錄下放電曲線。單片機(jī)11將記錄的曲線進(jìn)行分析和計(jì)算后，將剩余容量與占空比的關(guān)系記錄在Dflash存儲(chǔ)器中。當(dāng)開始對(duì)二次電池進(jìn)行充電時(shí)，首先通過放電控制電路12采用恒定負(fù)載法，對(duì)二次電池的剩余容量進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)到的二次電池的剩余容量發(fā)送至與其連接的單片機(jī)11，單片機(jī)11根據(jù)預(yù)設(shè)的剩余容量與占空比的關(guān)系，確定目前的充電占空比，并根據(jù)確定的占空比控制與其連接的充電控制電路13對(duì)二次電池進(jìn)行充電。
[0029]上述的通過恒阻放電確定剩余容量的具體方法為:在二次電池滿充之后，用一個(gè)恒定的電阻，對(duì)電池進(jìn)行放電，放電電流i可以表示為:

11
[0030]I ——
R
[0031]其中:u為二次電池工作端電壓；R為回路總電阻，是人為串聯(lián)電阻與二次電池內(nèi)阻以及回路其他歐姆電阻之和。
[0032]如果串聯(lián)內(nèi)阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二次電池內(nèi)阻，故二次電池內(nèi)阻在充放電中的變化可以忽略，這樣，隨著二次電池放電，工作電壓會(huì)逐漸下降，因此放電電流會(huì)以同樣變化規(guī)律下降。假設(shè)整個(gè)放電時(shí)間為T，則只要找到一點(diǎn)(ix，tx)，就可以計(jì)算出從這點(diǎn)到放電終止的電流包絡(luò)面積，即剩余容量。
[0033]上述實(shí)施例中的單片機(jī)的型號(hào)為MC9SXS128MAE，是16位的CPU，內(nèi)集成128K程序Flash,8K RAM、8K數(shù)據(jù)Flash、雙通道串口、8通道12位A/D、8通道TM、8通道8位或4通道16位PWM、I通道SPI和I通道CAN。
[0034]上述實(shí)施例所述的放電控制電路的電路圖如圖6所示。放電控制電路中的U3為光耦電路，單片機(jī)引腳PPO輸出信號(hào)，經(jīng)光耦電路U3光電隔離，控制三極管Q5，三極管Q5驅(qū)動(dòng)繼電器RELAYl ；R22為放電電阻；當(dāng)繼電器RELAYl觸點(diǎn)導(dǎo)通后，電池正端VBAT通過放電電阻R22放電，通過測(cè)量VBAT電壓和放電時(shí)間關(guān)系，計(jì)算出二次電池的剩余容量。
[0035]上述實(shí)施例所述的充電控制電路的電路圖如圖7所示。充電控制電路中的U2為光耦電路，單片機(jī)引腳PP7輸出的PWM信號(hào)，經(jīng)光耦電路U2光電隔離后，控制三極管Q2和三極管Q3構(gòu)成的推換電路，推換電路驅(qū)動(dòng)三極管Q3，實(shí)現(xiàn)恒壓或恒流控制。R3是保護(hù)電阻，R7是電流采樣電阻。VBAT是電壓測(cè)量端，Isensor是電流測(cè)量端。
[0036]如圖2所示，為本實(shí)用新型公開的另一種二次電池智能充電系統(tǒng)，包括:單片機(jī)21、放電控制電路22、充電控制電路23、電壓測(cè)量電路24、電流測(cè)量電路25、溫度測(cè)量電路26、顯示器27和上位機(jī)28 ;其中:
[0037]放電控制電路22與單片機(jī)21連接；
[0038]充電控制電路23與單片機(jī)額21連接；
[0039]電壓測(cè)量電路24與單片機(jī)額21連接；
[0040]電流測(cè)量電路25與單片機(jī)21連接；
[0041]溫度測(cè)量電路26與單片機(jī)21連接；
[0042]顯示器27與單片機(jī)21連接；
[0043]上位機(jī)28與單片機(jī)21連接。
[0044]上述實(shí)施例的工作原理為:充電開始時(shí)，首先通過放電控制電路22采用恒定負(fù)載法，對(duì)二次電池的剩余容量進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)到的二次電池的剩余容量發(fā)送至與其連接的單片機(jī)21和顯示器27，顯示器27對(duì)接收到的二次電池的剩余容量進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示，單片機(jī)21根據(jù)預(yù)設(shè)的剩余容量與占空比的關(guān)系，確定目前的充電占空比。同時(shí)，電壓測(cè)量電路24對(duì)二次電池的實(shí)時(shí)電壓進(jìn)行采集，并將采集到的電壓發(fā)送至顯示器27和單片機(jī)21，電流測(cè)量電路25對(duì)二次電池的實(shí)時(shí)電流進(jìn)行采集，并將采集到的電流發(fā)送至顯示器27和單片機(jī)21，溫度測(cè)量電路26對(duì)二次電池的實(shí)時(shí)溫度進(jìn)行采集，并將采集到的溫度發(fā)送至顯示器27和單片機(jī)21，顯示器27對(duì)接收到的電壓、電流和溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，單片機(jī)21根據(jù)接收到電壓、電流和溫度結(jié)合確定的充電占空比，對(duì)充電控制電路23進(jìn)行控制。同時(shí)將控制參數(shù)通過RS-232C接口傳輸至與其連接的上位機(jī)28。
[0045]在上述的充電控制中，充電時(shí)間由脈沖充電時(shí)間和浮充充電時(shí)間組成。在選擇“中長(zhǎng)”充電模式后，脈沖充電時(shí)間按照剩余容量的0.6倍取值；浮充時(shí)間按照剩余容量的0.08倍取值，充電時(shí)間單位為小時(shí)。在選擇“中”充電模式后，脈沖充電時(shí)間按照剩余容量的0.5倍取值；浮充時(shí)間按照剩余容量的0.035倍取值，充電時(shí)間單位為小時(shí)。
[0046]上述實(shí)施例中的單片機(jī)的型號(hào)為MC9SXS128MAE，是16位的CPU，內(nèi)集成128K程序Flash,8K RAM、8K數(shù)據(jù)Flash、雙通道串口、8通道12位A/D、8通道--Μ、8通道8位或4通道16位PWM、I通道SPI和I通道CAN。
[0047]上述實(shí)施例所述的放電控制電路的電路圖如圖7所示。放電控制電路中的U3為光耦電路，單片機(jī)引腳PPO輸出信號(hào)，經(jīng)光耦電路U3光電隔離，控制三極管Q5，三極管Q5驅(qū)動(dòng)繼電器RELAYl ；R22為放電電阻；當(dāng)繼電器RELAYl觸點(diǎn)導(dǎo)通后，電池正端VBAT通過放電電阻R22放電，通過測(cè)量VBAT電壓和放電時(shí)間關(guān)系，計(jì)算出二次電池的剩余容量。
[0048]上述實(shí)施例所述的充電控制電路的電路圖如圖8所示。充電控制電路中的U2為光耦電路，單片機(jī)引腳PP7輸出的PWM信號(hào)，經(jīng)光耦電路U2光電隔離后，控制三極管Q2和三極管Q3構(gòu)成的推換電路，推換電路驅(qū)動(dòng)三極管Q3，實(shí)現(xiàn)恒壓或恒流控制。R3是保護(hù)電阻，R7是電流采樣電阻。VBAT是電壓測(cè)量端，Isensor是電流測(cè)量端。
[0049]上述實(shí)施例所述的電壓測(cè)量電路的電路圖如圖3所示。VBAT為二次電池正端,其電壓經(jīng)電阻R18、電位器VR4分壓，電阻Rl2和電容C9構(gòu)成濾波電路，Vout為二次電池電壓測(cè)量端。
[0050]上述實(shí)施例所述的電流測(cè)量電路的電路圖如圖4所示。Isensor為電流采樣電阻輸出電壓端，電阻Rl I和電容C8構(gòu)成濾波電路，運(yùn)放U6A和電阻R19、可變電阻VR構(gòu)成比例放大器，放大電壓經(jīng)電阻R13和電容ClO濾波后，得1ut (充電電流測(cè)量端)。
[0051]上述實(shí)施例所述的溫度測(cè)量電路的電路圖如圖5所示。V2.5為精密穩(wěn)壓電源電壓，可變電阻VR3和電阻RlO構(gòu)成分壓電路；Rtl為NTC溫度傳感器，與運(yùn)放U6B和電阻R9構(gòu)成比例放大電路，輸出電壓經(jīng)經(jīng)電阻R16和電容C14濾波后，得Tout (二次電池溫度測(cè)量端)。
[0052]本說明書中各個(gè)`實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0053]對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種二次電池智能充電系統(tǒng)，其特征在于，包括:單片機(jī)、放電控制電路和充電控制電路；其中: 所述放電控制電路與所述單片機(jī)連接； 所述充電控制電路與所述單片機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池智能充電系統(tǒng)，其特征在于，還包括:與所述單片機(jī)連接的電壓測(cè)量電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二次電池智能充電系統(tǒng)，其特征在于，還包括:與所述單片機(jī)連接的電流測(cè)量電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二次電池智能充電系統(tǒng)，其特征在于，還包括:與所述單片機(jī)連接的溫度測(cè)量電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二次電池智能充電系統(tǒng)，其特征在于，還包括:與所述單片機(jī)連接的顯示器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的二次電池智能充電系統(tǒng)，其特征在于，還包括:與所述單片機(jī)連接的上位機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的二次電池智能充電系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機(jī)的型號(hào)為:MC9SXS128MAE。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK203456898SQ201320523260
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月26日
【發(fā)明者】李蓓, 莊志紅, 韓霞 申請(qǐng)人:湖南工業(yè)大學(xué)