数字化快速充电系统设计附件(编辑修改稿)

数字化快速充电系统设计附件(编辑修改稿)内容摘要：

U (V )T (m in )0t1 t2 t3 Δ VABC U (V )T (m in )0t1 t2 t30 Δ VABC 图 镍镉电池的充电特性 图 镍氢电池的充电特性 镍氢电池与镍镉电池的特性基本一致如图 ，只是镍氢电池具有很弱的记忆效应，在充电之前无需放电，只需对其直接充电。 充电曲线与镍镉电池充电曲线相似，只是充电电压到最高点后，电池端电压 变化较小，此时出现零增量 0Δ V。 此刻同样应对电池进入浮充维护状态。 为了叙述方便，以后若无特别说明，负增量（ Δ V）和零增量（ 0Δ V）统称为Δ V。 根据本次设计的要求，设计的智能充电器必须能对镍镉，镍氢及锂离子电池组充电。 并能够对充电过程进行实时监测，针对不同电池的不同充电状态做出及时调整，使之符合与其相应的充电曲线。 对此，本次设计的主要设计电路包括电源电路、充电电路和充电控制电路。 其主要功能是实施对电池组的快速充电，并实时监测电池电流，电池端电压及充电持续时间等参数。 通过这些信息，判断 出电池的实时充电状态，并对充电电流作出及时调整，从而实时而正确地控制充电过程。 当检测到电池已充满时，会提示用户并且充电器自动进入浮冲维护状态。 充电过程中，充电器设置有定时，电流保护和故障检测功能，如有异常将使充电器停止充电而保护电池。 利用模糊控制理论对充电过程进行优化控制，使充电严格地按照具体电池理想的充电曲线进行，实现对多种电压等级和不同类型电池的智能充电。 系统的总体框图如图 所示。 220V 交流电压 首先送入反激式开关电源进行 AC/DC 变换，使其直流输出电压为25V，再经过 DC/DC 变化转化为供电电压和充电电压。 此充电电压不能直接对电池进行充电，必须经过充电电路，采用 BUCK 拓扑结构 ,对 AC/DC 变换电路所得的 1825V 的直流输入电压进行二次斩波 ,得到合适的充电电流、电压给电池充电。 整个充电过程由充电控制电路控制，充电控制电路保证整个充电过程的顺利进行，该电路通过充电电池接口和检测单元得到电池工作状态，同时，该电路还实时监测电路各部分工作是否正常，并提供保护功能。 另外，键盘输入单元用于设定输出电 压等参数，显示单元显示系统的工作状态和故障类型等信息。 所以，本系统应当具备对电压、电流、温度的检测和保护电路，并且这些电路在对传统电池组充电时也是必不可少的。 开关电源电路设计 开关电源电路的主要任务是将市电 220VAC转化成充电所需的 25VDC的电压。 电源电路主要包括输入滤波器，整流器， DC/DC 转换器，输入整流滤波器等电源变换电路。 220VAC 的市电经过输入滤波器能够抑制大部份共模干扰和差模干扰。 保 护 电 路 PWM 220V 25V 开 关 电 源 B u ck 拓扑 充电电池 电压 电流 测量 电路 显 示 键 盘 XC164CM 单片机 控制电 路 图 智能充电器的总体设计框图 整流器将交流电整流滤波成直流电，然后经过 DC/DC 变换器得到充电所需的直流电压。 为了抑制电压波动得到持续稳定的输出电压，在输出端添加一电压负反馈电路。 该电路由光电耦合器将检测到的电压状态参量反馈给控制电路。 AC/DC 转换器电路的设计 该部分电路主要包括：保险丝；滤波电容 C1组成的主要用来对输入交流电滤波，消除共模干扰和差模干扰滤波网络；桥式整流电容滤波电路如图。 12J1C O N 2FF U S E 1 / 3 . 5 A1234DB R I D G E 1L12 2 m HC24 7 u / 4 5 0 VC10 . 1 u /2 7 5 V A CR11 0 K 4 7 1 图 单相桥式整流电容滤波电路 DC/DC 变换器电路的设计 该电路主要是应用 PWM 调制的反激式开关电路，并由芯片 TOP224Y 进行输出电压反馈控制，保持变换后的输出电压稳定。 原理如图。 图 DC/DC 变换器电路 充电电路的设计 充电电路由 25V 电压输入，通过一个由控制器控制的 PWM 调制的 BUCK 开关电路得到对电池充电所需的直流电压，对电池充电。 原理图如图 所示。 L422 0u H / 2. 5AQ2C 18 15R 18220ΩR7110ΩQ1C 18 15C 15102Q1I R F I 9Z 43 ND612 V / 0. 5WR64. 7K2 5 V D CC P W MC 1510 00 U F / 50 VB A T +D88T Q 10 012J4C O N 2R 1210kR 1010KD I S _C U RR922010 0V / 33 A / 41 . 5m Ω开关频率 20KD9F R 30 7D78T Q 10 0D51N 41 48Q3I R F 54 0NQ2I R F 54 0NC 17104B A T O U T _S WC 1647 U F / 25 VR 11220R820 / 5W 图 充电电路 充电控制电路的设计 充电控制电路核心控制器 XC164CM 单片机控制充电电路对电池充电。 并通过电流检测，电压检测，时间定时等电路获得当前充电状态参数。 并与设定各状态的标准充电电流，最大允许电池电压，最长充电时间等比较。 智能地控制和选 择合适地充电模式，保证快速有效充电，并在电池组充满电时要及时结束充电。 这时就要通过对被充电电池地电量，电压，电流变化，充电时间等参数来判断电池电量地饱和程度，并决定是否进入缓流维护状态或者停止充电。 由于各个电池特性有所差异，因此各自的充电状态都不会相同所需充电时间也不会一样，所以要对每个电池的状态参数进行检测，比较处理后决定每个电池的充电状态转换及充电终止。 整个充电过程的数据。