基于ST72單片機的快速充電系統

２ 系統軟件設計

系統軟件用Ｃ語言編寫，經過匯編、仿真調試燒寫在單片機的內部程序存儲器內。按照軟件工程的規范要求進行軟件設計，實現結構層次化、功能模塊化，不僅使軟件的可讀性、可維護性、可擴展性得到了增強，而且提高了軟件的可靠性。程序的總體結構框圖如圖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達到某個特定值，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。當參數達到脈沖充電終止條件時，系統終止快速充電狀態而轉入涓流充電狀態，以補充蓄電池因自放電而損失的電量。在涓流充電狀態下，充電器將以某一充電速率給蓄電池補充電荷，這樣可以使電池總處于充足電狀態。

為保證在任何情況下，均能準確可靠地控制電池的充電狀態，本系統采用了電壓控制、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成，對鎳氫、鎳鎘電池都適用。用單片機檢測電壓曲線需要求出電壓曲線對時間的一次求導值并檢測其頂點值。ＳＴ７２２６４單片機的Ａ／Ｄ轉換器每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生的干擾）而造成的測量誤差，連續多次測量電池電壓得出一個平均測量值。進而對現今和先前的平均測量結果再做一個滾動平均，去除由于電化學電池電壓變化而造成的低頻干擾。通過對幾次測量數據的運算，以獲取電壓對時間的導數。因為電壓是通過Ａ／Ｄ轉換器得到的數字量，電壓對時間的一次導數的曲線不平滑，所以必須對該曲線做平滑處理。通過檢測在平滑的導數曲線上所遇到的第一個最高頂值來辯認這個拐點（圖３中的Ｂ點）。當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。當電池溫度每分鐘上升１℃時，應立即終止快速充電。需要注意的是：由于熱敏電阻的阻值與溫度關系是非線性的，因此，為了提高檢測精度應設法減小熱敏電阻非線性的影響。

（３）定時控制就是設定時間上限，超過時間就停止快速充電。

３ 系統的性能評價

利用本充電系統對鎳氫電池、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，遠遠快于常規充電系統。此外，系統的結構簡單、調試容易、充電安全可靠，不會損壞蓄電池或縮短蓄電池壽命。