智能锂电池充电管理方案

4 反馈回路的设计

恒压型式的反馈回路采用如图4 所示的由运放和光耦构成的形式。当输出U0 升高，经取样电阻R7、R8、R10、VR1 分压后，U1③脚电压升高，当其超过U1②脚基准电压后U1①脚输出高电平，使Q1 导通，光耦OT1 发光二极管发光，光电三极管导通，UC3842①脚电位相应变低，从而改变U1⑥脚输出占空比减小，U0 降低。当输出U0 降低时，U1③脚电压降低，当其低过U1②脚基准电压后U1①脚输出低电平，Q1 不导通，光耦OT1发光二极管不发光， 光电三极管不导通，UC3842①脚电位升高，从而改变U1⑥脚输出占空比增大，U0 降低。周而复始，从而使输出电压保持稳定。调节VR1 可改变输出电压值。

恒流型式与上图类似，通过继电器切换运放③脚至电流反馈即可。

图4 反馈回路原理图

5 上位机软件设计

锂电池充电软件主要由两个独立的软件组成，即充电控制和充电数据处理分析软件。充电控制软件主要负责对锂电池充电过程的全程监测控制，并生成电池充电数据文件和记录充电数据;充电数据处理分析软件主要实现充电数据的可视化显示、数据处理及数据分析的功能，同时根据用户要求提供电池配组的功能[5]。

两个主要系统软件即充电控制和充电数据处理分析软件由各自的功能模块组成。其中，充电控制软件包括充电过程编制、安全保护、过程事件日志、掉电保护恢复和数据备份管理等功能模块，而充电数据处理分析软件包括数据处理、图形处理、动态曲线、数据导出和电池配组等功能模块。

充电过程编制即通道自动充电过程编制，它是通道充电中最核心的部分。充电过程可由很多工作步骤组成，在每个工作步骤中可以定义不同的工作模式及工作参数，如恒流充电、恒压充电等等。当然，充电步骤中还包括结束条件等参数。

安全保护是基于安全需要而采取的保护措施。对一个合理的、正常的充电过程，这些保护措施通常是没有发挥作用的;但由于充电过程多数需要经历较长时间，这期间可能发生一些不可预期的事情(例如停电等)，而且，用户也可能因为一时疏忽等原因设置了不合理主参数(例如结束条件不合理)，甚至于被测电池本身就有问题。

因此设置安全保护参数是必需的。充电中，一旦“安全保护”条件满足，充电将被安全停止。用户在排除异常因素后，仍然可以使用“续接启动”功能恢复充电。

在电池充电过程中，任何时候出现供电系统停电或掉电，本充电系统均能对现场数据进行保护，保证现场数据不丢失，重新上电后，充电系统具备自恢复功能，能从上次掉电的地方无缝接续，继续充电过程。

数据处理功能模块主要实现以下功能：

1) 数据的各种查看操作：包括数据条目的显示/隐藏、设置显示循环范围、各循环的折叠与展开、各过程的折叠与展开等操作;

2)数据复制至WINDOWS 剪切板：主要用于将已经打开的某个数据文件的指定数据条目导出至EXCEL 或WORD 等工具软件中，或作为文本格式(。TXT)存盘;

3) 查看工作信息：查看充电数据对应的通道信息以及设置的充电过程等信息;

4) 查看充电事件：查看通道充电期间发生的意外事件(如掉电、安全停止等)或用户的强制操作等(如强制跳转、用户停止);

5) 数据打印和打印预览：通过打印机输出数据。

6 实验

按照图1连接线路并接上电源，对1#电源和2#电源进行系统实验。首先启动管理系统，并启动充放电装置，同时通过上位机发送充电指令。试验人员记录充电实测电流(压)。表1是1#电源和2#电源试验数据记录表格。

表1 试验数据记录

7 结语

通过试验验证，充放电装置已达预计指标，电池管理系统工作正常，能达到既定的功能要求。

本文智能化锂电池充电系统安全、可靠、抗干扰性强、有良好的人机交互功能;充放电装置恒压恒流精度高，工作可靠，自动化功能完善，并配置计算机运行软件一套，使得本套系统具有高精度和完善的人机交互功能，操作人员只需要在计算机上发出指令就可以完成全部操作。