基于ST72單片機(jī)的快速充電系統(tǒng)

２ 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件用Ｃ語言編寫，經(jīng)過匯編、仿真調(diào)試燒寫在單片機(jī)的內(nèi)部程序存儲器內(nèi)。按照軟件工程的規(guī)范要求進(jìn)行軟件設(shè)計，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)層次化、功能模塊化，不僅使軟件的可讀性、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性得到了增強(qiáng)，而且提高了軟件的可靠性。程序的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖２所示。

程序先檢測蓄電池是否已充滿和蓄電池的好壞。蓄電池是否充滿可以從其兩端的電壓得出。蓄電池的好壞需要通過開路、短路、測溫等試驗措施來確定。對蓄電池可施加一個比較小的充電電流（約為快速充電電流的１／５），使電池電壓在一定時間內(nèi)達(dá)到某個特定值，確定蓄電池的好壞。開始脈沖充電后，程序自動跟蹤檢測蓄電池的各種參數(shù)。當(dāng)參數(shù)達(dá)到脈沖充電終止條件時，系統(tǒng)終止快速充電狀態(tài)而轉(zhuǎn)入涓流充電狀態(tài)，以補(bǔ)充蓄電池因自放電而損失的電量。在涓流充電狀態(tài)下，充電器將以某一充電速率給蓄電池補(bǔ)充電荷，這樣可以使電池總處于充足電狀態(tài)。

為保證在任何情況下，均能準(zhǔn)確可靠地控制電池的充電狀態(tài)，本系統(tǒng)采用了電壓控制、溫度控制和定時控制的綜合控制法。

（１）電壓控制使用拐點控制法。這種充電終止方法由檢測電壓曲線的拐點構(gòu)成，對鎳氫、鎳鎘電池都適用。用單片機(jī)檢測電壓曲線需要求出電壓曲線對時間的一次求導(dǎo)值并檢測其頂點值。ＳＴ７２２６４單片機(jī)的Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器每４秒鐘測得電池電壓一次，為減少由于高頻干擾（例如由脈沖充電電流所產(chǎn)生的干擾）而造成的測量誤差，連續(xù)多次測量電池電壓得出一個平均測量值。進(jìn)而對現(xiàn)今和先前的平均測量結(jié)果再做一個滾動平均，去除由于電化學(xué)電池電壓變化而造成的低頻干擾。通過對幾次測量數(shù)據(jù)的運(yùn)算，以獲取電壓對時間的導(dǎo)數(shù)。因為電壓是通過Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器得到的數(shù)字量，電壓對時間的一次導(dǎo)數(shù)的曲線不平滑，所以必須對該曲線做平滑處理。通過檢測在平滑的導(dǎo)數(shù)曲線上所遇到的第一個最高頂值來辯認(rèn)這個拐點（圖３中的Ｂ點）。當(dāng)探測出這個頂值時就終止快速充電。

（２）溫度控制使用溫度變化率法。鎳氫和鎳鎘電池充足電后，電池溫度迅速上升，而且上升速率ΔＴ／Δｔ基本相同。當(dāng)電池溫度每分鐘上升１℃時，應(yīng)立即終止快速充電。需要注意的是：由于熱敏電阻的阻值與溫度關(guān)系是非線性的，因此，為了提高檢測精度應(yīng)設(shè)法減小熱敏電阻非線性的影響。

（３）定時控制就是設(shè)定時間上限，超過時間就停止快速充電。

３ 系統(tǒng)的性能評價

利用本充電系統(tǒng)對鎳氫電池、鎳鎘電池充電，對于容量為１０００ｍＡＨ電池，充足電時間為２５ｍｉｎ；容量為１３００ｍＡＨ的電池，充足電時間為３３ｍｉｎ；容量為１６００ｍＡＨ的電池，充足電時間為４０ｍｉｎ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于常規(guī)充電系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試容易、充電安全可靠，不會損壞蓄電池或縮短蓄電池壽命。