充电器系统中的主要控制部件是单片机。在目前的市场里有很多的充电控制模块可供选择,如武汉力源电子的PS1718、BENCHMARQ的BQ2004等,只要接上适当的外围电路,就可以组成不错的充电器。但从经济的角度出发,普通的单片机就可以担负控制器的任务。出于提高系统的集成性和可靠性的考虑,我们可以选择内部带A/D、D/A转换的单片机作为控制器。在本文中,我们所选择的是PHILIPS公司的8xC749单片机。该单片机采用高密度CMOS技术制造;具有2K的ROM或EPROM、64byte的RAM,已经足够充电控制的需要;21个I/O口,可以作状态显示、输出;一个计时器/计数器,可以实现延时功能;5路8位A/D转换,可以作为电压、电流、温度检测输入;8位PWM输出,经滤波后可作为反馈电压。
电池对充电过程中的环境温度、电池温度比较敏感,对于这些电池我们可以加入温度测量电路。温度测量有不同的方法,根据精度要求的不同可以采用不同的热敏电阻、或者采用现有的温度传感器、温度检测模块。充电器根据不同的环境、电池温度采取不同的充电算法。
在单片机检测到电池组中电池不平衡的情况下,可以采用均衡充电的方法,使电量较多的电池少充电,电量较少的电池多充电。均衡充电原理图如图2所示。
2 充电算法的设计与实现
根据清华大学计算机系智能技术与系统国家重点实验室多年的研究,对于铅酸电池,采用多段恒流、定压、脉冲的充电算法最有效。程序原理框图如图3所示。
在程序的初始阶段应首先对单片机进行初始化,然后判断电池是否连接正确,根据电池状况判断应该进入哪一个充电阶段。具体实现为开始输出小电压,然后从小电压逐渐往上加,不断读入电池的电压、电流,根据所读入的数据进行判断。