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智能充电器 设计规格书

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私奔 发布时间:2008-12-18 11:47
(Grant原创)
3 H! Q5 L8 Y- A; l7 \& \前叙:
. B. x) W7 K6 ~9 j    活动的目的是为学而做,不为做而做。这里需要强调的是活动目前所做的充电器仅是DemoKit,而不是商业化的产品。如本活动能顺利完成,对于那些通过活动了解电池特性并有兴趣做成商业化的产品的,本活动并不限制。 / Z* l4 t+ Y2 r) r' U0 Q
1 v1 H, ^+ v6 ]: @& `. j
概述:   + H3 x  {, K3 z) s$ C6 l7 b
; _# P/ [- U4 r6 h8 [! @
    通过MCU控制实现两节可充电电池快速充电。充电判满使用有-△V以及-△V0检测,同时提供电池性能检测与保护, 涓流充电保持、最大充电时间、最高允许充电电压、充电允许电池最高温度保护功能;  0 I' x" h% N' c

0 `- j* r7 ^" d; V* ]4 D% }; Z, ~8 z' Z
基本规格: , K4 W1 t. W: \
1、使用外接直流电源,电源规格4A/5V;  
+ G. Z7 W+ m$ f2 |7 c' O9 x4 `2 X6 |0 ]1 |( k4 x3 @
2、充电器使用AVR Atmega32,同时提供CPU Pack连接接口。MCU使用CPU Pack方式放置,Pack板包含MCU的最小系统以及调试接口;
7 x4 @9 r' d5 X- j! ?) Y" w& b9 C
5 H+ m7 n8 D# y( }3、同时支持2节电池,每节电池均使用独立的充、放电回路,并可单独控制; 3 B& Z- r2 q0 b7 i& i0 \; Q# T

" n. l* B. n2 k$ \) ^' V5 _/ k5 A4、电池种类支持镍镉(NiCD)、镍氢(NiMH)、锂(Li); : t3 u$ @! H8 Y+ t& [
! }% ^- H% p2 h. V
5、尺寸支持AA,对于锂电池大小按实际采购到的电池尺寸确定; - v* H1 y) Y0 R1 D( a/ Y& l% _

0 y, e9 ?$ N9 m7 j( ^6、对NiCd/NiMH电池使用脉冲方式充电,对于锂电池使用恒流方式充电; . M) `8 g+ Y7 V0 O, E5 Z, D
' K- ?8 c9 V( C2 E. I0 v
7、单节电池最大允许充电电流上限为2A
! v5 Q' a6 J( _& R: d) d% B# L' t
人机接口: * J2 m# W! N3 k* Q! C$ v, I6 s
1、LCD(1602)指示每节电池的充电状态。
, t% Y5 m: j" ~/ H; \" S7 l% `       包括电池类型、当前所处充电阶段、电池电压、充电电流、电池温度、当前累计已充电时间; $ s! h- C3 ^' Y$ c, H! s

9 p8 e) S- ~4 R- K. w4 Z2、提供3个LED分别指示电源以及对应电池的充电状态指示,如使用LCD,该指示保留不焊接;
+ M$ r! [9 m3 h! Q' t( w/ h9 W5 S( p0 C
3、提供6个按键,可单独设置每节电池的充电参数,并可保存在充电器端; ) `) e9 L  b3 e# Z0 q
. K* M0 n* x$ |; T
4、提供恢复默认定义充电参数功能;
( d' D0 n( @- a; D. X0 g5 s
: p' t9 m$ b% ?7 `8 m5、提供RS232接口与PC通讯,允许PC端软件监控和修改充电器充电参数;
/ N' i" `; s# d
1 F2 X9 X5 j8 v1 v' J: e& f1 f- f) A6、通过RS232接口向PC端软件提供充电数据,允许PC端软件时实监控电池状态; 4 `( B+ T! ]6 Q2 H2 {/ w. ^9 N
) V; H$ a! l: {, ^
5 i6 \" N- V$ }- a* G/ }! c- Z
充电功能:
1 ~* p7 k/ g" v- U& \7 @  _1、对过放电电池提供修复功能(需通过人工设定来实现);
2 |: `% l; y% Z$ C" E7 b* Z
0 x# e3 ?4 U) L- |, e3 T2、提供充电保护。包括最大充电时间、电池表面最高允许温度、电池最大电压;
' q+ b8 ^7 j5 j* f4 n( M
% s/ ]$ d' _: N! V& ~5 g3、可自动检测是否有电池放入充电插槽内(电压在0.4V~1.7V),并判断电池是否有效及提供电池短路保护(对于电压小于0.5V的电池可以认为出现短路或有故障电池,停止充电)并给出对应电池的LED指示信号。
: W- F3 ]: [8 f0 ?+ p5 R7 Z8 V+ f0 `- X
4、对预充电电池提供预放电功能。使用该功能,充电器将以300mA~400mA的电流对单节电池进行预放电,放电的截至电压为0.8V(默认定义,可通过按键或串口修改)。预放电电路的电流大小仅由放电硬件电路提供,整个放电过程不对放电电流大小进行控制 。; 5 h. U5 O# B3 v; I; l& n

& X- A+ r, M  O1 v0 c, A/ J2 S5、整个充电阶段分为预充->快充->补充->涓流四个阶段  
1 [9 ]/ O" _  d& }* Y4 v# Y$ l8 x# N/ @" R5 z
6、对于NiCD/NiMH,充电过程中充电时序使用脉冲方式。充电时序为436mS->16mS停->32mS采集数据->16mS停(默认定义,可通过按键或串口修改);对于Li。充电过程使用恒流方式; 7 Q9 y* n8 F1 c# j0 l
: B8 v! d3 Y, ]3 I& h
7、快充充电电流默认定义为1.5A,对于其它不同规格的电池,可自行通过按键或串口修改; / x! i& V7 F, q
: K- {2 k! a/ ]1 ^# _( S% s
8、当电池放入时的电压小于1.1V(默认定义,可通过按键或串口修改)时,电池进入预充阶段,预充阶段的电流默认250mA(默认定义,可通过按键或串口修改),在预充阶段当电池电压达到1.3V时电池进入快充;当电池放入时的电压大于或等于1.2V(默认定义,可通过按键或串口修改)时,等待30秒,并通过LCD显示,要求用户是否进入预放电设置,如果用户要求放电,放电将按照放电的默认流程进行放电;如果在30秒内,用户未给出指示,电池进入快充阶段,快充阶段的电流1.5A(默认定义,可通过按键或串口修改);当放入的电池电压介于1.1V~1.2V之间,电池直接进入快充阶段。   2 M# M$ i& @" g1 v; b$ U

9 y# b0 k. W; h; F2 O9、在快充阶段使用-△V和△V0检测 / k% i2 U9 G& V5 H

6 V- c4 H& z* t7 C' K10、电池充电过程中允许出现的最高端电压上限为1.5V,在充电过程中如持续2分钟出现超出上述电压范围,停止充电,直接进入涓流段阶。  
( y+ |' n+ q9 F4 k( ^" T
0 |% a8 _1 h, @* ~8 @7 W11、当判断电池为充满后,充电进入补充阶段,补充阶段将以200mA的电流在补充5min(实际需要的时间根据实测决定),然后进入涓流。涓流的电流为5mA~15mA  
" ?) C: u8 Q) v) Y, n% z
5 {9 R' [2 E3 _- a8 M% n8 ~12、Timesmax检测功能,对于部分无法充电的失效电池提供该项辅助检测功能。当充电时间超过4小时(以2100mAh的电池,1.2A的充电电流计算 2.1Ah*1.2*/1.2A=2.1H),能无法判断充满,结束充电。  
7 [9 u# Z) r$ ~; h6 J, s8 ~- e* b- A. X. e% o5 C

0 [/ n; h0 q( l& Y
. B" M# p0 r9 ?$ j1 _; p# O2 k: b" z4 T  }
2007年10月31日0:22分更新:
0 K4 u, S/ @# Y. x( j% w1 r: _7 @- G
根据上述时间之前的全部讨论帖子所涉及的规格书草稿正文,现做如下总结:
" v2 C& u: S& t8 `. U5 l6 s1、增加使用MCU一项,确认项目使用AVR Atmega32。MCU使用CPU Pack方式放置,Pack板包含MCU的最小系统以及调试接口;
% o  X; ^3 ]9 y
7 v  Z/ O8 [( O4 }6 r, m2、连接方式仅使用RS232,不考虑USB接口; 9 f, }; c3 U# Y' x" j

" @( t& b; }$ k0 H# `7 M3、电池的充电方式为2节,每节独立充电;   I; N5 h# w  i1 k0 U# ^

7 \- B' Q" ]2 A7 D" J$ t+ Y4、对于Li电,由于无法确定具体我们需要充电的电池规格,目前仅保留充电接口。由于无法没有Li电的卡座,温度探头将无法充分接触到电池表面,在从状态下温度保护功能将会失效,这一点请需要考虑Li电池的朋友注意;
' q' W( x2 c' Q* S1 Z& k& E; n2 E) O' m$ ^9 A
5、LCD确认使用1602; ' @* P- p- ?, S
) U. O( n) l( f! W
6、电源部分提供两路接口: 8 R: k) ]- G9 N: l) ]% C3 e
1)、使用外部电压7V以上电压,MCU供电由LM7805供给。电源电压最大支持20V。 . |9 Y2 `, h* S) ^
2)、提供外部5V电压输入的旁路接口,对于5V外接电源提供直接支持。 4 _  A: M( C, y+ b7 W" ?

  ^; U% q: r& m6 d7 ~& I这里考虑了两个问题:
1 \6 ~  _' O5 I* h+ w& ~; w1)、大电压大电流的电源适配器不好找。相信很多人家里5V、9V的电源适配器都有,12V、15V等以上的恐怕就不多了,2A以上的恐怕就更不多了。 9 L8 K, U( ?2 g( y8 ?0 i6 r
2)、对于7V以上的电压供给MCU是否使用DC-DC降压实现。毕竟使用7805这样的LDO在20V电压下压降太大,自身的温度会上升很高。由于MCU耗电很少,能提供100mA左右的就可以;
* Q4 @% P. {3 K' Y2 H7 S. X& i* w$ c
' n9 O( Y% X7 j6 y- |1 G0 T& Y& ~7、RTC不需要; ! ^( X- l1 K+ ]! X% i9 f& A2 W+ \

0 _+ s* K/ G& @8 C* C8、由于使用的是1602,LCD不需要用来显示实时的数据,因此外扩RAM不需要; 4 G8 ?) T' N* {! N% Z( z

$ _3 K# h0 F! [* h. F* c9、
赞 收藏 评论2 发布时间:2008-12-18 11:47

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2个回答
私奔 回答时间:2008-12-18 11:48:17

RE:智能充电器 设计规格书 -草稿 10月31日0:22分更新

部分借用以前的内容。这里有几个问题我暂未说明: ; H2 L5 o2 x, R* k& o- U
1、使用何种MCU? 1 B9 w: c- ?# s9 g4 c6 j2 p
我倾向使用ARM,就拿Cortex-M3,最便宜的STM32公开报价也不过就是1.8$,也贵不到哪去,资源可是比AVR的丰富多了。这个还是看大家的意见吧。
$ t- _' T# @; i2 ]: N) {2、这里我对Li仅是提到提供充电接口,并未对Li的充电要求做任何说明;
% [8 ?4 M+ l7 Y! g7 _/ X3、一直在考虑是同时充2节还是充4节,这里我还是坚持原先的。由于支持的充电节数取决与选定的MCU资源,目前暂定2节,如果选的MCU资源丰富再修改。充电理论都是一样的,与充电节数无关。 . N% J/ L1 p9 p. {" c# f) U
4、对于充电电流,我仅提出电流大小,并未对可控制的电流精度做任何解释。由于充电电池本身对于外部加载的充电电压是呈一个惰性的,过于要求电流精度没有任何实际意义,反而会增加控制难道。
5 C  {; P" H) }先想到这么多,大家看看,技术规格上有没有什么毛病? * @$ y  Q) C. v0 l# H: r6 J% Z
: Y! m- c8 u4 x$ M- O3 \. @) d" d3 n
星辰一方 回答时间:2015-2-9 21:37:24
好详细,“1、对过放电电池提供修复功能(需通过人工设定来实现); ”这一点我觉得是亮点,因为我还从没见过能够修复电池的充电器,不知道现在回复楼主还看不看,不过这方案来说确实有可能修复电池,赞!
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