基于MC9S12XS128的各類蓄電池多功能充電系統設計

1.2.3 溫度檢測

　　本系統選用熱敏電阻檢測充電過程中電池溫度信號，實際應用時將熱敏電阻貼在電池上檢測電池溫度，該熱敏電阻能準確檢測到充電過程中電池溫度的變化量，溫度信號經PAD2口傳至單片機進行處理，防止充電過程中電池過熱，使充電過程能平穩、安全的進行。

　　1.2.4 液晶顯示模塊

　　本系統選用帶中文字庫的12864液晶屏，液晶屏模塊與單片機的PA、PB口相連。

　　能實時顯示充電過程中的充電電壓、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。通過按鍵可切換到蓄電池充電方法選擇、充電參數設定、日歷調整、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的輸出頻率由一個定時器/計數器設定的高頻交流電交變周期決定，本系統PWM波形選用左對齊的方式，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 軟件設計

　　多功能充電系統的系統軟件用C語言編寫，經過匯編、仿真調試寫入單片機的內部程序存儲器中，實現系統軟件的結構層次化、功能模塊化，軟件的可讀性、可維護性和可擴展性強。

　　多功能充電系統針對不同類型的蓄電池，設計了相應的充電方法，軟件主要由初始化、充電前電池好壞檢測、充電階段和充電保護等部分組成。

　　本系統主要應用磷酸鐵鋰進行試驗，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：電池檢測程序完成后，開始對電池進行小電流充電，充電速率約為1/5C左右；當小電流充電至電池電壓達到參考值時，系統進入恒流充電階段，此階段為蓄電池的快速充電階段，充電速率為1-2C;當充電電壓達到設定的電池的最大充電電壓時，系統進入恒壓充電階段，隨著電池電壓逐漸上升，充電電流逐漸減小；當充電電流減d,N設定參考值時，系統判斷蓄電池充足停止充電。

　　充電保護部分：充電過程中不斷監測電池電壓是否超過安全值、溫度或溫度變化率是否達到限定值，如有上述情況立即終止充電。檢測電池電壓是為了防止鋰離子電池和鉛蓄電池過充，檢測溫度和溫度變化率是否達到限定值，是為了防止鎳氫和鎳鎘電池過充。

　　上述充電階段是針對鋰離子電池設計的，實際中主要用磷酸鐵鋰電池組進行實驗，對于其它類型蓄電池，在軟件上設定了相應的充電方法：鉛蓄電池充電階段同鋰離子電池，即先小電流預充，再恒流充電、最后恒壓充電，當恒壓充電電流小到一定程度時，系統判斷電池充足并停止充電；鎳鎘電池，先小電流預充，再快速恒流充電，當檢測到電池電壓第一次下降時，系統判斷電池充足并停止充電；鎳氫電池，先小電流預充，再快速恒流充電，當電池電壓出現零增長時，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，如夜間無人看守充電時，可在電池充足后采用涓流充電方式給電池補充電荷，使蓄電池保持充足電狀態。

　　3 結語

　　實驗結果表明，所設計的多功能充電系統能正常工作，輸出的直流電壓平穩、紋波小，充電過程控制精度高，能快速穩定地為各類蓄電池充電，并在蓄電池充滿電后及時停止充電，有實際應用推廣價值。