智能化锂电池充电系统
摘要
本文主要介绍的智能化锂电池充电系统是专门为锂电池设计的高端技术解决方案。该系统 适用于锂离子、镍氢、铅酸蓄电池单体及整组进行实时监控、电池均衡、充放电电压、温度监 测等，釆用了电压均衡控制、超温保护等智能化技术，是功能强大、技术指标完善的动力电池 充电管理系统【1】。
关键词：智能化锂电池恒流恒压充电系统5148051.1
弓I 言
随着社会经济的迅速发展，移动电话、数码相机、笔记本电脑等便携式电子产品的普及，消费者对电池电能要求日渐提高；人们希望在获得大容量电能的同时，能够尽量减轻重量，提 高整个电源系统的使用效率和寿命。锂电池作为上世纪九十年代发展起来的一种新型电池12】，因具有能量密度高、性能稳定、安全可靠和循环寿命长等一系列的优点，很快在便携式电子设 备中获得广泛应用，更获得了广大消费者的青睐。由此可见，设计一套高精度锂电池充电管理 系统对于锂电池应用至关重要。
1锂电池充放电原理
锂电池主要由正极活性材料、易燃有机电解液和碳负极等组件构成〖3】。因此，锂电池的安 全性能主要是由这些组件间的化学反应所决定的。
根据锂电池的结构特性，锂电池的最高充电电压应低于4.2 04】，不能过充，否则会因正 极锂离子拿走太多，发生危险。其充放电要求较高，一般采用专门的恒流恒压充电器进行充电。通常恒流充电至设定值后转入恒压充电状态，当恒压充电至0.1人以下时15】，应立即停止充电。
锂电池的放电由于内部结构所致，放电时锂离子不能全部移向正极，必须保留一部分锂离 子在负极16】，以保证下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则电池寿命会缩短，因此在放 电时需要严格控制放电终止电压。
150八
I
3 細
1181.1 电池信息骨
--------------^
电流采样2系统构成
利用单片机系统和开关电源相结合，我们就可以构造出一个智能化的锂离子、锂聚合物电 池智能管理系统。开关电源主功率回路负责将电能转化成电池充电所需要的形式，同时应尽量 提高效率，减小电压电流纹波17】。单片机系统负责控制整个系统的运行，包括充电机参考电压 电流值的给定，充电完毕或者保护状态时充电机的关闭，根据电池电压、充电电流、温度等各 种参数来智能监测电池充电状态和实现对电池的一系列保护功能。
本系统采用从0101~01368沙：908单片微处理器（简称純：!!）对4节串联的18650型锂电池进 行统一管理。该从匸!；具有12 X 闪速内存贮器，可在线擦写10万次。具有14路^7010位的信号采 集口，两路增益可编程运算放大器，具有5^181181.1接口和低功耗工作模式，可以方便实现多路 模拟信号的釆集和按51481181.丨协议实现数据通信功能，另外该系列乂^：!!在设计上具有完善的 电磁兼容防护措施，具有抗干扰能力强，可靠性高的特点，可广泛应用到电力电子、汽车控制、 及军工领域,可以实现对镍氢电池、镉镍电池、锂电池的智能控制，满足智能化电池的设计使 用需求18】。系统构成原理框图如图丨所示：
图1系统构成原理框图
2.1智能电池的功能
在本方案中，通过]^01；与电池组互连的方式使智能电池主要具有以下功能：
2.1.1供电功能
当智能电池与用电器对接时，将自动唤醒控制电池给用电器供电。另外也可与智能 化充电机、手摇发电机一起为用电器浮充供电。
2.1.2充电功能
通过智能充电器给智能电池充电，它们通过51^81X81.1总线互连进行信息交换。锂离子电 池充电一般分两个阶段，首先进行恒流充电，当电池电压达到一定值时改为恒压充电。因此 1^00要不断的监测电池组电压，实现对充电电压的控制。
2.1.3通信功能
电池与用电器、智能化充电机能够相互传送各自所需的固定信息、动态信息及告警信息。其中固定信息包括：电池厂商信息（生产厂家、生产日期、生产批号〉、电池的化学成份、额 定电压、额定容量、规范信息、名称等信息。动态信息包括：剩余容量、满充容量、电池模式、温度、温升、充电电压、充电电流、循环次数、剩余工作时间、电池状态等信息。
另外智能电池还具有剩余容量150显示、自动保护等功能。
3智能化控制电路的选择【91
控制电路不仅要完成电路保护，温度保护等功能，还要控制整个系统的正常运行包括充电时参考电压和参考电流的给定，整个充电过程的控制和结束充电过程的判断；放电电流的 监控，停止放电的条件判断等111】。目前电池实现智能化的途径有两种112】，一种是采用专用的集 成电路来实现；另一种则釆用集成了模拟模块的单片机来实现。专用集成电路的方案主要有以 下缺点：只针对一种电池和一类电池的特性，电气接口和制式不统一，有的专用集成电路已跟 不上电池技术的发展。综合考虑,本文采用单片机方案，通过使用开关模式的电源来提供电池 充电所需要的电压和电流，并且应用单片机和一系列周边电路来实现充放电的控制和对电池的 保护功能。
正确选择锂电池充电系统
正确选择锂电池充电系统 正确选择锂电池充电系统 中心议题：决定锂离子充电系统注意事项电池锂离子电池">锂离子电池充电终止方法锂 离子充电应用实例 解决方案：锂离子充电线性解决方案锂离子充电周期波形分析开关式充电解决方案 在有些应用中，较长的电池寿命电池寿命、较多的充电次数或较安全的电池比电池容量更重要。本文介绍几种可以极大延长电池寿命的锂离子电池充电和放电方法。几乎所有高性能便携式产品都会使用包括锂离子聚合物电池在内的可再充电锂离子电池，这是因为与其他可再充电电池相比，锂离子电池有较高的能量密度、较高的电池电压、自放电少、周期寿命非常长，而且环保，且充电和维护简单。另外，由于其具有相对高的电压 （2.9V至4.2V），因此很多便携式产品都能用单节电池工作，从而简化了产品总体设计。C速率等于特定条件下的充电或放电电流，定义如下：I=M×Cn其中：I=充电或放电电流，单位为A；M=C的倍数或分数；C=额定容量的数值，单位为Ah；N=小时数（对应于C）。以1倍C速率放电的电池将在一个小时内释放标称的额定容量。例如，如果标称容量是1000mAhr,那么1C的放电速率对应于1000mA的放电电流，C/10的速率对应100mA的放电电流。通常生产商标定的电池容量都是指n=5时，即5小时放电的容量。例如，上述电池在200mA恒流放电时能够提供5小时的工作时间。理论上该电池在1000mA恒流放电时能够提供1小时的工作时间。然而实际上由于大电池放电时效能降低，此时的工作时间将小于1小时。 给锂离子电池充电的推荐方法是，向电池提供一个±1%限压的恒定电流，直到电池充满电，然后停止充电。用来决定电池何时充满电的方法包括：给总的充电时间定时、监视充电电流或兼用这两种方法。第一种方法采用限压恒定电流，变化范围从C/2到1C,持续2.5至3小时，使电池达到100%充电。也可以使用较低的充电电流，但是 将需要更长时间。第二种方法与第一种方法类似，只是需要监视充电电流。随着电池的充电，电压上升，这与采用第一种方法时完全相同。电池电压达到编程限压值（也称为 浮动电压）时，充电电流开始下降。电流一开始下降时，电池约充电至容量的50%至60%.浮动电压继续提供，直到充电电流降至足够低的水平（C/10至C/20），这时电池
了解一下锂电池充电IC的选择方案
随着手持设备业务的不断发展，对电池充电器的要求也不断增加。要为完成这项工作而选择正确的集成电路 (IC)，我们必须权衡几个因素。在开始设计以前，我们必须考虑诸如解决方案尺寸、USB标准、充电速率和成本等因素。必须将这些因素按照重要程度依次排列，然后选择相应的充电器IC。本文中，我们将介绍不同的充电拓扑结构，并研究电池充电器IC的一些特性。此外，我们还将探讨一个应用和现有的解决方案。 锂离子电池充电周期 锂离子电池要求专门的充电周期，以实现安全充电并最大化电池使用时间。电池充电分两个阶段：恒定电流 (CC) 和恒定电压 (CV)。电池位于完全充满电压以下时，电流经过稳压进入电池。在CC模式下，电流经过稳压达到两个值之一。如果电池电压非常低，则充电电流降低至预充电电平，以适应电池并防止电池损坏。该阈值因电池化学属性而不同，一般取决于电池制造厂商。一旦电池电压升至预充电阈值以上，充电便升至快速充电电流电平。典型电池的最大建议快速充电电流为1C(C=1 小时内耗尽电池所需的电流)，但该电流也取决地电池制造厂商。典型充电电流为~0.8C，目的是最大化电池使用时间。对电池充电时，电压上升。一旦电池电压升至稳压电压(一般为4.2V)，充电电流逐渐减少，同时对电池电压进行稳压以防止过充电。在这种模式下，电池充电时电流逐渐减少，同时电池阻抗降低。如果电流降至预定电平(一般为快速充电电流的10%)，则终止充电。我们一般不对电池浮充电，因为这样会缩短电池使用寿命。图1 以图形方式说明了典型的充电周期。 线性解决方案与开关模式解决方案对比 将适配器电压转降为电池电压并控制不同充电阶段的拓扑结构有两种：线性稳压器和电感开关。这两种拓扑结构在体积、效率、解决方案成本和电磁干扰(EMI) 辐射方面各有优缺点。我们下面介绍这两种拓扑结构的各种优点和一些折中方法。 一般来说，电感开关是获得最高效率的最佳选择。利用电阻器等检测组件，在输出端检测充电电流。充电器在CC 模式下时，电流反馈电路控制占空比。电池电压检测反馈电路控制CV 模式下的占空比。根据特性集的不同，可能会出现其他一些控制环路。我们将在后面详细讨论这些环路。电感开关电路要求开关组件、整流器、电感和输入及输出电容器。就许多应用而言，通过选择一种将开关
电动汽车中的电池能量管理系统
一、前言 电动汽车的应用有效地解决了能源和环境可持续发展的问题。电动汽车的应用前景广阔。但电动汽车尤其纯电动汽车的应用遇到了动力电池的难题，电池的问题体现在两个方面。其一是动力电池比能量不高，影响电动汽车续驶里程的要求，价格太高直接影响电动汽车的初始成本； 其二是电池的性能差，使用寿命低影响电动汽车的使用成本。电动汽车用的电池使用中其性能发挥得如何，除与电池模块自身性能有关外，与其应用的电池能量管理系统的功能有着密切的关系，尤其是电池模块质量不太理想的条件下，应用功能完备的电池能量管理系统其作用就更加突出。借助电池能量管理系统的正常工作会使电池模块的性能得以充分发挥，减少电池模块故障，延长电池模块的使用寿命，增加电动汽车的使用安全感。因此，电动汽车电池能量管理系统的应用备受电动汽车设计者和使用者的重视。 二、电动汽车电池能量管理系统的功能电动汽车，尤其是纯电动汽车中的电池能量管理系统是该车的一种相当重要的技术措施，可以称为电动汽车电池的“保护神”，它起到了对电池性能的保护、防止个别电池的早期损坏、有利于电动汽车的运行，并具有各种警告功能等[1]。由于它参加电池箱内电池模块的监控工作使电动汽车的运行、充电等功能与电池的有关参数（电流、电压、内阻、容量）紧密相连和协调工作。它有计算，发出指令、执行指令和提出警告的功能。各种电池模块虽然有结构和性能上的差异，但它们都具备一些相同或相似的功能。典型的电池能量管理系统应具备如下功能： 2.1 对能量的检测功能 电动汽车在行车过程中，该系统能随时对车辆的能耗进行计算，最终给出该电池箱内电池模块剩余的电池能量值，并通过剩余能量计将数据显示出来，使驾驶人员知道车辆的续驶里程,以便决定如何行驶.在能量允许的条件下使车辆行驶到具有充电功能的地方，补充电量防止半路抛锚。 2.2 对电池工作状态的监测与控制功能 电池能量管理系统按电池箱内安装的传感器提供的信号对电池进行管理。一般情况下，电池箱内有温度传感器及电压、电流和内阻的测量值。由于温度的变化对其他参数都有影响，所以一般都以电池模块的温度来做为控制的指令信号，将测得的温度值与事先设定的温度值进行比较，决定对电池冷却与否。电动汽车能源是很宝贵的，应尽量采用节能元件，所以电池箱内的冷却风扇一般都是采用分级参与工作。这样能做到在保证电池性能的条件下尽量使用小排量的风扇。当第一级风扇工作后尚不能达到要求的温度时，第二级冷却风扇才参与工作，加强冷却。此时电池箱内的温度如果还不能达到要求的工作条件，温度继续升高已达到影响电池模块的正常工作条件，为保护电池模块不受损坏，能量管理系统会发出停止电池模块供电的指令，强行车辆停驶。当电池在充电状态下，能量管理系统会强令充电机停止充电而不损坏电池，由维修人员进行检测排除故障。 2.3 保证充电功能
智能化锂电池充电系统
摘要 本文主要介绍的智能化锂电池充电系统是专门为锂电池设计的高端技术解决方案。该系统 适用于锂离子、镍氢、铅酸蓄电池单体及整组进行实时监控、电池均衡、充放电电压、温度监 测等，釆用了电压均衡控制、超温保护等智能化技术，是功能强大、技术指标完善的动力电池 充电管理系统【1】。 关键词：智能化锂电池恒流恒压充电系统5148051.1 弓I 言 随着社会经济的迅速发展，移动电话、数码相机、笔记本电脑等便携式电子产品的普及，消费者对电池电能要求日渐提高；人们希望在获得大容量电能的同时，能够尽量减轻重量，提 高整个电源系统的使用效率和寿命。锂电池作为上世纪九十年代发展起来的一种新型电池12】，因具有能量密度高、性能稳定、安全可靠和循环寿命长等一系列的优点，很快在便携式电子设 备中获得广泛应用，更获得了广大消费者的青睐。由此可见，设计一套高精度锂电池充电管理 系统对于锂电池应用至关重要。 1锂电池充放电原理 锂电池主要由正极活性材料、易燃有机电解液和碳负极等组件构成〖3】。因此，锂电池的安 全性能主要是由这些组件间的化学反应所决定的。 根据锂电池的结构特性，锂电池的最高充电电压应低于4.2 04】，不能过充，否则会因正 极锂离子拿走太多，发生危险。其充放电要求较高，一般采用专门的恒流恒压充电器进行充电。通常恒流充电至设定值后转入恒压充电状态，当恒压充电至0.1人以下时15】，应立即停止充电。 锂电池的放电由于内部结构所致，放电时锂离子不能全部移向正极，必须保留一部分锂离 子在负极16】，以保证下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则电池寿命会缩短，因此在放 电时需要严格控制放电终止电压。
智能手机锂电池充电管理—一种集成化的解决方案
智能手机锂电池充电管理—一种集成化的解决方案 手机的锂离子电池充电安全性日益受到消费者重视，因此智能手机 制造商在设计产品时，须掌握锂离子电池的相关规格和特性，并使用具备完善 电池检测及保护功能的充电芯片，以降低过电流、过电压或过温等状况所造成 的危险。 一般来说，锂离子电池会有电性安全的范围限制。由于锂离子电池的特性，当电池电压在充电时上升到最高设定电压后，要立即停止充电，避免电池 因过充电造成电池损毁而产生危险;电池供电(放电)时，电池电压如果降至最低 设定电压以下便要停止放电，避免因过放电而降低使用寿命。此外，为确保电 池使用上的安全，锂离子电池还必须要加装短路保护，以避免发生危险。 本文以帝奥微电子一款开关充电芯片DIO5425为例，详细探讨关于智能手机充电管理的系统级设计。DIO5425部署于手机电源输入接口：USB/DC Source 之后，通过开关转换可以将输入电流同时用于手机系统供电和电池充电。DIO5425具有优秀的充电管理功能和锂电池保护功能，支持USB2.0和USB3.0协议。DIO5425具有智能电源路径管理功能。 Figure.1 DIO5425参考设计电路 锂离子电池充电管理芯片必须具备以下几点特性： 可提供固定电流给充电电池 当电池电压到达最大值且不再上升时，其充电电流便会开始下降，如此可避免对电池过度充电，造成电池损伤;当充电电流降至一定程度时，充电器将停止充电。 确保电池具备可使用电压 电池在充电完成后，若长时间放置不 使用会有自然放电的情形出现，为避免电池过度自放电导致电池电压下降，当 电池电压低于所设定电压时，充电器会重新开始对电池充电，确保电池在使用
电子信息专业论文 蓄电池智能充放电系统的设计
中国网络大学CHINESE NETWORK UNIVERSITY 本科毕业设计(论文)蓄电池智能充放电系统的设计 院系名称： 专业： 学生姓名： 学号：123456789 指导老师： 中国网络大学教务处制 2019年03月01日
蓄电池智能充放电系统的设计 摘要 本文介绍了一种铅酸蓄电池智能充电以及放电的设计过程，其中包括了对电池充电方法的研究和充电放电系统的具体设计。在对铅蓄电池充电方式研究的基础上，提出了采用恒流限压以及恒压限流充电相结合的方法进行充电。此方法可以使充电过程更符合蓄电池的充电特性曲线，并且在整个充电的过程中，采取去蓄电池极化的措施，理论研究和实验数据均表明，此方式可以延长电池使用寿命，提高充电效率。 在本设计中，采用了降压高频开关电源，主回路包括一个24v/1A的直流电源，P沟道MOS管及开关降压电路以及P沟道MOS管和大功率LED构成的放电回路。控制电路包括了STC12C5A60S2单片机最小系统、LCD12864液晶显示模块、按键选择电路以及执行机构。P沟道MOS管选用IRF4905,大功率LED是1W的灯珠，显示屏使用的是自带字库的LCD12864；由于STC12C5A60S2内部自带10位ADC及PWM,所以超过5V模拟量的检测直接由分压电阻分压后接到ADC端口即可实现，而控制MOS管的PWM也由单片机直接产生。通过采集采样电阻的电压，可以计算出充电电流。而通过采集铅蓄电池的端电压，可以实现充电和放电电压的检测。然后通过控制单片机进行PID调节，改变PWM的占空比达到控制电池充电电流曲线趋向理想状态的目的，从而实现铅酸蓄电池的智能充电。放电则是通过按键控制MOS 管开关大功率LED实现。实验结果表明，基于STC12C5A60S2的智能充放电系统，充电效果好，充电电流曲线趋于最佳状态，充电后电池电量足，此系统的应用前景广阔。 关键词：蓄电池；PID；恒流充电；恒压充电；LCD12864
基于单片机的锂离子电池充电系统设计方案
济南大学泉城学院毕业设计方案 题目基于单片机的锂离子电池 充电系统设计 专业电气工程及其自动化 班级1301班 学生姚良洁 学号2013010873 指导教师张兴达魏志轩 二〇一七年四月十日
学院工学院专业电气工程及其自动化 学生姚良洁学号2013010873 设计题目基于单片机的锂离子电池充电系统设计 一、选题背景与意义 1. 国内外研究现状 自90年代以来，中国正日趋成为世界上最大的电池生产国和最大的电池消耗国。随着科技的发展，人们对身边电子产品的数字化、自动化和效率的要求越来越高。便携式电池成为用户的首选，随着各式各样的电池出现，用户在选用电池时，在考虑到电池的环保、性价比的同时，更加注重电池的便携性。正因为锂离子电池具有高的体积比能量和环保性能，符合当前世界电池技术的发展趋势，逐渐成为市场的主流[1]。我国锂电池行业的年增长率已超过20%，2016年电池总体需求量达到50亿块左右。可见，在当前和今后相当一段时间，锂电池将成为我国电池工业的龙头。 虽然我国已是仅次于日本的锂离子电池生产大国，市场增长空间巨大，但并非强国，在全球锂离子电池产业仍处于低端。随着手机用户的日益增多，如何保养手机也成为了众多手机使用者面临的一个实际问题，而手机电池作为手机的一个重要组成部分，直接影响了使用寿命和性能。智能手机的屏幕越来越大，功能越来越多，现有的锂离子电池产品越来越难以满足需求，选择合适的充电器，可以延长我们的手机锂离子电池的使用寿命。 现阶段消费者除了通过原厂配备的充电器给便携式设备充电之外，普遍采用的是通过移动电源来补充电池的电量。根据日本矢野经济研究所的预测，锂离子电池正以53.33%的年增长率快速取代传统的镍铬镍氢电池市场。目前国内移动电源市场上主要的品牌有小米、爱国者、品胜、华为等，国外市场比较知名的品牌有BOOSTCASE、MALA 等。移动电源市场在近几年得到了很大的发展，市场中出现了各式各样的品牌。与此同时，在移动电源产品中也存在很多需要解决的问题。比如：自身充电所需时间过长，USB输出电压不稳定，电能转化效率不高，输出保护较为单一，输出大电流时散热性能不好等。相较于国外而言，国内的锂电池智能充电系统性能欠佳，还需要加大研究力度[2]。 2. 选题的目的及意义 近几年来，便携式电子产品的迅猛发展促进了电池技术的更新换代。其中锂离子电池以其重量轻、储能大、功率大、无记忆效应、无污染、自放电系数小、循环寿命长等优点，脱颖而出，迅速成为市场的主流。锂电池是20世纪末才出现的绿色高效能可充电电池，目前随着锂离子电池的推广及大量应用，锂离子电池深受社会和用户的欢迎[3]。目前已广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机及众多的便携式设备，其中笔记本电脑占23%，手机占50%，为最大领域。电子、
智能大电流锂离子电池线性充电方案
智能大电流锂离子电池线性充电方案 作者：赵正超 IC设计工程师 北京思旺电子技术有限公司 摘要 现代电子产品日趋便携化、智能化，因此也对它们的供电电池提出了轻便、高效的要求。锂离子电池因其优异的性能正逐渐成为现代电子产品的标准电池，但锂离子电池相对其他电池而言更加脆弱，因此对电池充电电路也提出了更高的要求。本文介绍了一种基于SE9018的智能大电流锂离子电池充电方案，可以很好地满足现代电子设备中锂离子电池的充电要求。 关键词：9018；大电流；锂电池充电 Abstract Modern electronic products become increasingly portable and intelligent, therefore lightweight and high-efficiency are requested to their power supply batteries. Li-ion batteries is becoming the standard battery of modern electronic products for their excellent performance, but the li-ion batteries are more fragilely to other batteries, so the battery charging circuit is also put forward higher requirements. This article describes a intelligent large-current li-ion battery charging circuit based on SE9018, this circuit are suitable for the requirements of li-ion battery charging. Keywords：9018；Large Current；Li-ion Battery Charge 随着现代电子技术的发展，电子设备日益趋于便携化、多功能化，因此也对它们的供电电池提出了轻便、高效的要求。锂离子电池以其能量密度高、充放电性能优异、无污染等特点逐渐取代传统的镍镉、镍氢电池、铅酸电池被广泛应用于现代便携式电子产品中。但相对于其他类型电池，锂离子电池在性能优异的同时也对充电器提出了更高的要求，这些要求主要体现在充电过程的控制和锂电池保护方面，具体表现为较大的充电电流、高精度的充电电压、分阶段的充电模式和完善的保护电路等。针对上述要求，思旺电子推出了智能化的大电流锂离子电池充电芯片SE9018。SE9018采用底部带有散热片的PSOP8封装，外围元器件数目较少，可以适合USB电源和适配器电源工作，是现代便携式移动应用的理想选择。 图1 SE9018脚位图
智能充电系统的设计与实现
智能充电系统的设计与实现 铅酸电池是目前大容量电池的主要品种,在通讯,交通,电力等部门得到了广泛的应用.但是因为充放电的不合理而损坏的铅酸电池占相当大的比例.所以一个好的充电系统不仅能提高电池的最大效应,同时也大大提高电池的寿命.在我们公司中,为了给2.4k逆变器设计合理的充电部分,我们单独设计了利用DSP进行控制的智能充电系统. 一.充电系统的要求及设计思路: 对于铅酸电池,根据资料显示,采用多段恒流,定压,脉冲的充电算法最有效.其充电过程曲线如图1. 根据我们设计的逆变器的要求,对充电系统的要求为: 1.充电电池为铅酸电池 2.输入市电电压波动范围230V±30%. 3.最大充电电流为100A,充电电压为13.8V±1%. 4.充电过程为:多段恒流,定压,脉冲的充电算法. 5.本系统具有过充,过流和断路保护功能. 由于我们的充电电流很大,所以我们选择了以通过控制SCR来实现对充电电流和电压调整.在程式的设计中,我们采用了以增量式PID控制为核心的数字控制理论思想.其具体论述可参考以前RD REPORT的<<数字化UPS中convertor部分的探讨>>. 二.各个阶段的充电思想以及注意的问题: 1.恒流充电阶段: 在恒流阶段,为了得到最理想的充电曲线,可采用多段恒流,在本程序中,只作了恒流值为100A的一种情况.而其他种情况均类似.在此阶段,我们以反馈的充电电流作为比较值与参考值100A作比较,得到ERROR值,通过比例控制,得到下一个周期SCR的导通角大小.由于此阶段对充电精度的要求不高,所以我们只采用了比例控制. 在多段恒流充电过程中,开始充电的瞬间进行小电流的充电是有必要的,当电
可充电电池组智能低碳管理系统的设计
可充电电池组智能低碳管理系统的设计 【摘要】本文提出了一种新的可充电电池组管理和维护方法。在不拆解电池组的情况下，自动检测电池组中每个电池的电压、电量等参数，对电池组中任意存在问题的电池进行维护与激活，延长电池组使用寿命；同时，在条件允许时利用电池放电能量对需要充电的电池充电，可以节约能源，实现低碳、节能减排。 【关键词】电池组记忆效应自动检测核对性充放电低碳激活 充电电池作为电能储备单元，具有容量大、内阻小、价格便宜等优点，在电力、通信、医疗、银行、铁路/空行/港口调度等许多领域有着广泛的应用，但都或多或少存在一定的记忆效应，而使用最多的铅酸电池更是具有明显的记忆效应，这就要求必须定期对其进行完全充放电操作，称为全核对性充放电。核对性放电可以检查出电池组中蓄电池容量是否正常，并且及时发现老化电池和活化蓄电池。对老化电池进行多次完全充放电使蓄电池内部化学物质活化的操作，称为激活。 电池组在对外供电时将所有的电池一起放电，再进行整体充电，由于电池的个体化差异，使得部分电池过充电或过放电，如果不能及时发现，将会极大降低电池的使用寿命，使电池组提前报废，造成很大浪费。除此之外，铅酸电池中重金属铅占了整个电池组成成分的2/3以上，其生产和回收都对环境造成极大的危害。 传统的核对性充放电方法是用大功率电阻放电，这部分能量被直接消耗；传统的对老化电池激活需要拆解电池组，费时费力且容易造成短路打火事故。 本文提出在不拆解电池组的情况下，实现对电池组中任意单只或多只电池的自动检测、自动充放电、自动进行低碳激活、实时检测防止过充电过放电，延长电池使用寿命的目的；在核对性充放电及对老化电池激活时可利用放电能量，把需要放电电池的放电电量用来对需要充电的电池进行充电，这样既节约能源，又避免了使用电阻放电带来的温升以及散热问题，降低碳排放。 本文结构安排：首先进行系统的整体分析，然后是硬件设计，其次是软件设计，最后做了在不拆解电池组情况下检测任意单个电池的电压、电流、容量以及怎样实现电池组中一个电池给另外一个电池充电的实验，得出了新方法比传统的电池组管理方法效率高和节能的结论。 1 系统的整体分析 在不拆解电池组情况下，本系统可对2个以上同规格可充电电池组成的电池组进行日常维护与自动低碳激活。通过电池选择模块从电池组中选择单个电池，通过检测模块检测出选中电池的各种参数。当对电池组整体充电时，实时检测单个电池电压，可以检测出由于单个电池个体化差异所导致过充电和欠充的电池，
最新锂电池充电系统说明书
总线型锂电池充电系统设计说明书 2012年8月 天津大学电气与自动化工程学院
目录 第一章技术规范和要求 (2) 第二章系统概述 (3) 第三章各模块功能实现 (5) 第四章性能和技术保障 (12) 第五章项目实施和产品报价 (13)
第一章技术规范和要求 一、技术指标 1.运行环境条件：海拔小于2500m（室内/室外），环境温度-40℃～+55℃； 相对湿度≤95%； 2.运输和贮存环境条件：海拔小于3500m（室内/室外）温度-45℃～+80℃； 相对湿度≤95%； 3.防护等级：IP45； 4.输入电源：180V～250V,50±5Hz； 5.单模块技术指标：输出电压0～7V,输出电流20A,效率>0.9,纹波<100mv； 6.输入输出隔离电压Vrms≥3500V/1mA 1min。 二、电源充电指标 1.采取全并充充电模式；具备恒流、恒压和限流充电功能； 2.充电电流3A～7A；控制精度±0.2A；检测精度±0.05A，恒流充电电流值 可以在其允许的范围内任意设置（设置的最小单位为0.05A）； 3.单体电池恒压充电值为3V至 4.15V，精度为±0.02V，恒压充电电压值可 以在其允许的范围内任意设置（设置的最小单位为0.02V）； 4.截止充电电流值为0.5A，截止充电电压值为4.17V，截止充电时间为1-8h 可设定； 5.充电机具备双总线通讯接口，可冗余通讯故障，通过配套的控制软件和上 位计算机通讯。上位计算机软件可以获取电池组各单体每次充电的充电时间、电流、单体电压、充电量等各种信息。 三、技术规范 1.HJB68-92 《舰艇电子装备显控台，机箱，机柜通用规范》 2.QJ201A-99 《印制电路板通用规范》 3.QJ165A-95 《航天电子电气产品安装通用技术要求》 4.GB2421 《电工电子产品基本环境试验规程总则》 5.JB/TS234-91 《工业控制计算机系统验收大纲》 6.GB/T15532-2008 《计算机软件单元测试》
BMS的构成、功能及智能充电机充电系统的设计与应用
BMS的构成、功能及智能充电机充电系统的设计与应用 锂离子电池组充电机充电不均衡易使其产生过充放电问题，严重损害其使用寿命。本文提出了一种新型智能充电机充电模式，使电池组更加安全、可靠地充电机充电，能够延长其使用寿命，增加安全性，降低使用成本。 1、车载锂离子电池管理系统 作为电动汽车电池的监测“大脑”，电池管理系统(BMS)在混合动力电动汽车中可以实现对电池剩余电量的监测，预测电池的功率强度，便于对整个电池系统的了解和整车系统的掌控。 在纯电动汽车中，BMS具有预测电池剩余电量、预测行驶里程和故障诊断等智能调节功能。BMS对锂离子电池的作用尤为明显，可以改善电池的使用状态、延长电池使用寿命、增加电池安全性。BMS将是未来电动汽车发展的关键技术。 车载动力电池系统及充电机充电技术解析 如图1所示，BMS中数据采集模块对电池组的电压、电流和温度进行测量，然后将采集的数据分别传送到热管理模块、安全管理模块并进行数据显示。热管理模块对电池单体温度进行控制，确保电池组处于最优温度范围内。 安全管理模块对电池组的电压、电流、温度及荷电状态(SOC)估算结果进行判断，当出现故障时发出故障报警并及时采取断路等紧急保护措施。状态估计模块根据采集的电池状态数据，进行SOC和健康状态(SOH)估算。 目前主要是SOC估算，SOH估算技术尚不成熟。能量管理模块对电池的充放电过程进行控制，其中包括电池电量均衡管理，用来消除电池组中各单体的电量不一致问题。数据通信模块采用CAN通信的方式，实现BMS与车载设备和非车载设备之间的通信。 BMS的核心功能是SOC估计、均衡管理和热管理，此外还具有其他功能比如充放电管理、预充电机充电管理等。在电池充放电过程中，需要根据环境状态、电池状态等相关参数进行管理，设置电池的最佳充放电曲线，例如设置充电机充电电流、充电机充电上限电压值、
基于单片机的智能锂电池充电管理系统设计
题目：基于单片机的智能锂电池充电管理系统设计系部：电子信息系 专业：应用电子技术 学号： _ 学生姓名： ___ ____ 指导教师： _____ ___ 职称： ______ ___ 目录 1摘要 (2) 1.1 课题研究的背景 (3) 1.2镍氢电池、镍镉电池与锂离子电池之间的差异 (4) 1.3 课题研究的意义 (5) 2 电池的充电方法与充电控 (6) 2.1电池的充电方法和充电器 (5) 2.1.1 电池的充电方法 (5) 2.2 充电控制技术 (9) 2.2.1 快速充电器介绍 (9) 2.2.2 快速充电终止控制方法 (10) 3锂电池充电器硬件设计 (12) 3.1 AT89C51 (13) 3.2 电压转换及光耦隔离电路部分 (15)
3.3 充电控制电路部分 (17) 3.3.1 MAX1898充电芯片充电芯片充电芯片充电芯片 (17) 4 锂电池充电器软件设计 (22) 4.1程序功能 (22) 4.2 主要变量说明 (22) 4.3 程序流程图 (23) 致谢 (28) 参考文献 (29) 1摘要 本课题设计是一种基于单片机的锂离子电池充电器，在设计上，选择了简洁、高效的硬件，设计稳定可靠的软件，详细说明了系统的硬件组成，包括单片机电路、充电控制电路、电压转换及光耦隔离电路，并对本充电器的核心器件—MAX1898充电芯片、AT89C2051单片机进行了较详细的介绍。阐述了系统的软硬件设计。以C语言为开发工具，进行了详细设计和编码。实现了系统的可靠性、稳定性、安全性和经济性。 该智能充电器具有检测锂离子电池的状态；自动切换充电模式以满足充电电池的充电需要；充电器短路保护功能；充电状态显示的功能。在生活中更好的维护了充电电池，延长了它的使用寿命。 关键词：充电器；单片机；；锂电池；MAX1898 Abstract：This topic design is one kind lithium ion battery charger which is based on Single Chip, in the design, it has chosen succinctly, the highly effective hardware, the design stable reliable software, explained in detail system's hardware composition, including the monolithic integrated circuit electric circuit, the charge control electric circuit, the voltage transformation and the light pair isolating circuit, and to this battery charger's core component - MAX1898 charge chip, at89C2051 monolithic integrated circuit has carried on the detailed introduction. Elaborated system's software and hardware design. Take the C language as the development kit, has carried on the detailed design and the code. Has realized system's reliability, the stability, the security and the efficiency. The intelligence battery charger has the examination lithium ion battery's
bq2057锂电池充电芯片应用
先进的锂电池线性充电管理芯片BQ2057及其应用 北京理工大学机电工程学院魏维伟李杰 摘要：本文介绍美国TI公司生产的先进锂电池充电管理芯片BQ2057，利用BQ2057系列芯片及简单外围电路可设计低成本的单/双节锂电池充电器，非常适用于便携式电子仪器的紧凑设计。本文将在介绍BQ2057芯片的特点、功能的基础上，给出典型充电电路的设计方法及应用该充电芯片设计便携式仪器的体会。 关键词：锂电池充电器BQ2057 1 引言 BQ2057系列是美国TI公司生产的先进锂电池充电管理芯片，BQ2057系列芯片适合单节(4.1V或4.2V)或双节(8.2V或8.4V)锂离子(Li-Ion)和锂聚合物(Li-Pol)电池的充电需要，同时根据不同的应用提供了MSOP、TSSOP和SOIC的可选封装形式，利用该芯片设计的充电器外围电路及其简单，非常适合便携式电子产品的紧凑设计需要。BQ2057可以动态补偿锂电池组的内阻以减少充电时间，带有可选的电池温度监测，利用电池组温度传感器连续检测电池温度，当电池温度超出设定范围时BQ2057关闭对电池充电。内部集成的恒压恒流器带有高/低边电流感测和可编程充电电流，充电状态识别可由输出的LED指示灯或与主控器接口实现，具有自动重新充电、最小电流终止充电、低功耗睡眠等特性。 2.功能及特性 2.1 器件封装及型号选择 BQ2057系列充电芯片为满足设计需要，提供了多种可选封装及型号，其封装形式如图2－1所示，有MSOP、TSSOP和SOIC三种封装形式。其型号如表2－1所示，有BQ2057、BQ2057C、BQ2057T和BQ2057W四种信号，分别适合4.1V、4.2V、8.2V和8.4V的充电需要。 元件型号充电电压 BQ2057 4.1V BQ2057C 4.2V BQ2057T 8.2V BQ2057W 8.4V BQ2057的引脚功能描述如下： ?VCC (引脚1):工作电源输入； ?TS (引脚2):温度感测输入，用于检测电池组的温度； ?STA T(引脚3):充电状态输出，包括:充电中、充电完成和温度故障三个状态； ?VSS (引脚4):工作电源地输入； ?CC (引脚5):充电控制输出； ?COMP(引脚6):充电速率补偿输入； ?SNS (引脚7):充电电流感测输入； ?BA T (引脚8):锂电池电压输入；
11.1V锂电池充电器设计
11.1V锂电池充电器设计 【摘要】本文介绍了锂电池充电的控制方法，讨论了充电器的电路结构和软件设计思想。该设计以ATmega8作为控制核心，对充电过程进行全面管理，通过对充电电流、电压的自动检测与调整，完成对不同充电阶段的精确控制及充满后的自动停充，实现了智能化充电。 【关键词】锂电池充电器；ATmega8；脉宽调制 1.引言 11.1V锂电池常用于涵道机、固定翼、直升机等航模中，具有放电稳定，工作温度宽；允许较大的充电电流、充电速度快，仅需1～2个小时就可以充满；无记忆效应；自放电率低，储存寿命长；能量高、储存能量密度大；输出电压高（单节锂电池的额定电压一般为3.6V，而单节镍氢和镍镉电池的电压只有1.2V）等优点。但锂电池在使用过程中也存在娇气的一面。在对锂电池进行充电时要防止过度充电，如果充电电压高于规定电压或充电电流大于规定电流，就会损坏锂电池或者使之报废。在过充电的情况下，能量过剩锂电池温度上升，电解液将分解产生气体，使之内压上升而导致自燃或破裂的危险。通常单节锂电池的终止充电电压为4.2V，精度控制在±1%之内，充电电流不大于1C（C代表充放电速率，1C代表电池正好在1小时内，充满电或放完电所要求的速率）。锂电池在使用时也要防止过度放电，过度放电会导致电池特性及耐久性变差，可充电次数降低。通常要求放电电流不大于2C，终止放电电压控制在2.4～2.7V左右。 2.锂电池的充电方法 锂电池在充电过程中需要控制它的充电电压和充电电流并精确测量电池电压，根据锂电池电压将充电过程分为四个阶段。每个阶段的需要用不同的电压和电流进行充电，下面以单节锂电池为例分别说明每个阶段的状态。阶段一为预充电，先用0.1C的小电流对锂电池进行预充电，当电池电压≥2.5V时转到下一阶段。阶段二为恒流充电，用1C的恒定电流对锂电池快速充电，点电池电压≥4.2V 时转到下一阶段。阶段三为恒压充电，逐渐减小充电电流，保证电池电压恒定=4.2V，当充电电流≤0.1C时转到下一阶段。阶段四为涓流充电，恒压充电结束后，电池已经基本充满，为了维持电池电压，可以用0.1C甚至更小的电流对电池进行补充充电，到此锂电池充电过程结束。 3.充电器的硬件电路设计 本系统主要有微控制器、电压检测电路、电流检测电路、电池状态指示电路和充电控制电路组成，电路原理图如图1所示。 3.1 主控芯片
锂电池充电保护方案
方案一：BP2971 电源管理芯片 特点 ·输入电压区间（Pack+）：～12V ·FET 驱动 CHG和DSG FET驱动输出 ·监测项 过充监测 过放监测 充电过流监测 放电过流监测 短路监测 ·零充电电压，当无电池插入·工作温度区间： Ta= -40～85℃·封装形式: 6引脚 DSE（） 应用 ·笔记本电脑 ·手机 ·便携式设备 绝对最大额定值 ·输入电源电压：～7V
·最大工作放电电流：7A ·最大充电电流： ·过充保护电压（OVP）： ·过充压延迟： ·过充保护电压（释放值）：·过放保护电压（UVP）：·过放压延迟：150ms ·过放保护电压（释放值）： ·充电过流电压（OCC）：-70mV ·充电过流延迟：9ms ·放电过流电压（OCD）：100mV ·放电过流延迟：18ms ·负载短路电压：500mV ·负载短路监测延迟：250us ·负载短路电压（释放值）：1V 典型应用及原理图
图1：BP2971应用原理图 引脚功能 NC（引脚1）：无用引脚。 COUT（引脚2）：充电FET驱动。此引脚从高电平变为低电平，当过充电压被V-引脚所监测到 DOUT（引脚3）：放电FET驱动。此引脚从高电平变为低电平，当过放电压被V-引脚所监测到 VSS (引脚4)：负电池链接端。此引脚用于电池负极的接地参考电压 BAT（引脚5）：正电池连接端。将电池的正端连接到此管脚。并用的输入电容接地。 V-（引脚6）：电压监测点。此引脚用于监测故障电压，例如过冲，过放，
过流以及短路电压。 芯片功能原理图 芯片功能性模式 监测参数 参数可变（选）区间过充监测电压～ 50mV steps V OVP
电动汽车智能充电系统概述
电动汽车智能充电系统概述 电动汽车是未来陆地交通工具发展的必然趋势，大量无序的充电行为必然会对已有的电网可靠运行造成各种消极性影响，例如：大范围的电动汽车无序充电会加大电网的峰谷差，造成电网调度困难性变大，而使得电压或者电流发生畸变，严重的甚至会造成电力设备的损伤。所以正确的引导与管理电动汽车充电行为势在必行。 1电动汽车充电系统的功能要求电动汽车充电系统从供电电源处获得电能能量，并且用最佳的方式传递给蓄电池，进而有效的组建电源和蓄电池之间的功率转换。充电系统一般是从功率转换单元与开展充电过程控制的控制器一同构成，一般对充电体系的基本工作要求包含了以下几个方面。 第一，安全性：电动汽车充电过程中，怎样较好的确保工作人员的人身安全与蓄电池组合的安全最为重要；第二，便于使用：充电系统需要具备较高的智能性特点，不要求操作人员对充电过程有较高的人为干预；第三，成本较低：使用最低的成本获得最有效的充电效果能够有效的降低整个电动汽车运行过程中的消耗成本，切实提升运行效益，推动电动汽车行业的商业化推广运行；第四，效率高：较高的工作效率能够有效提升整个电动汽车能量的消耗有效性；第五，对供电电源污染小，使用电力电子技术的充电体系完成高强度的非线性设备，容易对供电网和其他用电设备造成有害的谐波污染[1] 。另外因为充电设备的功率因数较低，充电系统压力增大的情况下，容易对
供电网的影响也是需要得到人们的高度重视的。 2动力电池特性分析 电动汽车最大的动力来源是动力电池，同样是组成电动汽车体系的重要部分，其性能的优劣程度直接影响着电动汽车的性能优劣性。电动汽车使用的动力电池属于开发电动汽车的核心。对电动汽车动力性能的要求，包括的内容有：加速度大小、匀速行驶速度大小、爬坡速度等等，这些种种客观性因素都会影响电池性能的选择。另外还需要对动力电池的比能量、体积、重量、电池数目、安全性以及免维护性等做全方位考虑。 2.1 常用动力电池电动汽车的技术发展对动力电池技术的发展发挥着促进性作用，各个汽车公司开始对电动汽车动力蓄电池技术和充电原理做整体系统性研究，当时市面上存在各种不同形式的电池类型，电动汽车使用较多的电池类型包括：铅酸蓄电池、锂离子蓄电池、镍锌蓄电池和燃料蓄电池等等。 2.2 电池组的差异性与造成的影响 电池的差异性指的是同样型号规格的电池电压、内阻、容量等各种参数之间存在较大差别，从而使得电池差异性出现，电池组差异性会造成如下影响。 第一，制造过程中因为工艺和材料的均匀性影响，而造成同等批次出厂的同型号电池容量和内阻完全不一样，而造成电池自身的可接受性充电功能失衡，因为电池个体间的充电接受能力各不相同，因此电池串联之后使用恒定电流进行电力供应，充电过程中可接受电流
锂电池线性充电管理芯片LTC4065及其应用
锂电池线性充电管理芯片LTC4065及其应用 摘要锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等优点，近年来已经成为微型移动终端设备的首选电源。本文介绍了基于LTC4065芯片的线性充电管理方案，仅需要非常少的外围元件配合，就可以实现低成本、超小尺寸的单节锂电池充电管理。 关键词锂电池充电管理LTC4065 SG2003 随着移动计算技术和无线通信技术的发展，微型移动终端设备在移动数据采集、传输、处理及个人信息服务等领域得到越来越多的应用。锂电池因其体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等优点，近年来已经成为微型移动终端设备的首选电源。锂电池的特性以及应用环境的需求，对微型移动终端设备充电方案的设计提出了更高的要求。因此在充电方案的设计中需要综合考虑成本、体积、噪声、效率等因素。 LTC4065是一款用于单节锂电池的完整恒定电流／恒定电压线性充电管理芯片，可提供高达750 mA且准确度为5％的可设置的充电电流，并支持直接使用USB端口对单节锂电池进行充电。同时其热反馈功能可调节充电电流，以便在大功率工作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制，确保安全工作。由于采用了内部MOSFET架构，因此无需使用外部检测电阻器或隔离二极管。很少的外部元件数目加上其2 mm×2 mm DFN封装，使得LTC4065尤其适合无线PDA、蜂窝电话、无线传感器终端等应用。功能齐全的LTC4065还包括自动再充电、低电池电量充电调节、软启动等丰富功能。 1 LTC4065的引脚功能 LTC4065采用了热处理能力较强的6引脚小外形封装(DFN)，且实现产品无铅化，底部采用裸露衬垫，直接焊接至PCB以实现电接触和额定散热性能。引脚排列如图1所示。 各引脚功能如下： 引脚1，GND，接地端。 引脚2，CHRG，漏极开路充电状态输出。充电状态指示引脚具有三种状态：下拉、2 Hz 脉动和高阻抗状态。该输出可以被用作一个逻辑接口或一个LED驱动器。对电池进行充电时，有一个内部N沟道MOSFET将GHRG引脚拉至低电平。当充电电流降至全标度电流的10％时，CHRG引脚被强制为高阻抗状态。如果电池电压处于2．9 V以下的持续时间达到充电时间的1／4，则认为电池失效，而且CHRG引脚将以2 Hz的频率脉动。 引脚3，BA T，充电电流输出。该引脚向电池供应充电电流，并将最终浮动电压调节至4．2 V。该引脚上的一个内部精确电阻分压器负责设定此浮动电压，并在停机模式时断接。 引脚4，VCC，正输入电源。该引脚向充电器供电。VCC的变化范围是3．75～5．5 V。该引脚应通过一个最小1μF的电容器进行旁路。当VCC处于BA T引脚电压的32 mV以内时，LTC4065进入停机模式，从而使IBA T降至约1μA。 引脚5，EN，使能输入引脚。把该引脚拉至手动停机门限(一般为O．82 V)以上，将把LTC4065置于停机模式。在停机模式中，LTC4065的电源电流低于20μA。使能为缺省状态，但不用时应将该引脚连至GND。 引脚6，PROG，充电电流设置和充电电流监视引脚。充电电流是通过连接一个精度为1％的接地电阻器RPROG来设置的。 2 工作原理 LTC4065主要是为实现对单节电池充电而设计的线性电池充电管理芯片。该芯片利用其内部功率MOSFET对电池进行恒流和恒压充电。充电电流可利用外部电阻编程设定，最大