基于MC9S12XS128的各类蓄电池多功能充电系统设计

1.2.3 温度检测

　　本系统选用热敏电阻检测充电过程中电池温度信号，实际应用时将热敏电阻贴在电池上检测电池温度，该热敏电阻能准确检测到充电过程中电池温度的变化量，温度信号经PAD2口传至单片机进行处理，防止充电过程中电池过热，使充电过程能平稳、安全的进行。

　　1.2.4 液晶显示模块

　　本系统选用带中文字库的12864液晶屏，液晶屏模块与单片机的PA、PB口相连。

　　能实时显示充电过程中的充电电压、充电电流以及电池的端电压和温度，并在空闲时能显示日历、4路PWM波的占空比等。

　　1.2.5 按键输入

　　选用4x4矩阵键盘。通过按键可切换到蓄电池充电方法选择、充电参数设定、日历调整、4路PWM波的占空比显示及充电电压、充电电流、电池的端电压和温度显示等界面。

　　1.2.6 PWM输出

　　PWM的输出频率由一个定时器/计数器设定的高频交流电交变周期决定，本系统PWM波形选用左对齐的方式，每路PWM的占空比：[（PWMPERx-PWMDTYx）/PWMPERx]×100%,其中PWMPERx表示PWM通道寄存器，PWMDTYx表示PWM通道占空比寄存器。

　　2 软件设计

　　多功能充电系统的系统软件用C语言编写，经过汇编、仿真调试写入单片机的内部程序存储器中，实现系统软件的结构层次化、功能模块化，软件的可读性、可维护性和可扩展性强。

　　多功能充电系统针对不同类型的蓄电池，设计了相应的充电方法，软件主要由初始化、充电前电池好坏检测、充电阶段和充电保护等部分组成。

　　本系统主要应用磷酸铁锂进行试验，其充电阶段由小电流充电阶段、恒流充电阶段、恒压充电阶段3部分组成，其程序流程图如图3所示。

　　充电阶段：电池检测程序完成后，开始对电池进行小电流充电，充电速率约为1/5C左右；当小电流充电至电池电压达到参考值时，系统进入恒流充电阶段，此阶段为蓄电池的快速充电阶段，充电速率为1-2C;当充电电压达到设定的电池的最大充电电压时，系统进入恒压充电阶段，随着电池电压逐渐上升，充电电流逐渐减小；当充电电流减d,N设定参考值时，系统判断蓄电池充足停止充电。

　　充电保护部分：充电过程中不断监测电池电压是否超过安全值、温度或温度变化率是否达到限定值，如有上述情况立即终止充电。检测电池电压是为了防止锂离子电池和铅蓄电池过充，检测温度和温度变化率是否达到限定值，是为了防止镍氢和镍镉电池过充。

　　上述充电阶段是针对锂离子电池设计的，实际中主要用磷酸铁锂电池组进行实验，对于其它类型蓄电池，在软件上设定了相应的充电方法：铅蓄电池充电阶段同锂离子电池，即先小电流预充，再恒流充电、最后恒压充电，当恒压充电电流小到一定程度时，系统判断电池充足并停止充电；镍镉电池，先小电流预充，再快速恒流充电，当检测到电池电压第一次下降时，系统判断电池充足并停止充电；镍氢电池，先小电流预充，再快速恒流充电，当电池电压出现零增长时，判断电池充足并停止充电。

　　铅蓄电池和锂离子电池自放电率低，电池充满后可直接停止充电，镍氢和镍镉电自放电率高，如夜间无人看守充电时，可在电池充足后采用涓流充电方式给电池补充电荷，使蓄电池保持充足电状态。

　　3 结语

　　实验结果表明，所设计的多功能充电系统能正常工作，输出的直流电压平稳、纹波小，充电过程控制精度高，能快速稳定地为各类蓄电池充电，并在蓄电池充满电后及时停止充电，有实际应用推广价值。