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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)5 J$ u5 ]4 |! K& P( x
前叙: + _" @; p5 A* w; B8 i, f' c9 j  O
    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。 - S! O3 V; |% F0 q" Y0 F
# v% G7 B( ]6 L* u% \
概述:   ; h  M& t8 U( W8 P, L- d
9 p& A9 C% t* Z, |4 ^) d* u
    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;    c0 i' R2 F+ }" V8 `

3 t8 t. Z( d5 j- R9 ~. h
  Y0 ?0 O6 E2 R# v0 k基本规格:
, D, z  z+ H: G5 j* W5 B1、使用外接直流电源,电源规格4A/5V;  
. z& _, Z  F- n& D% p# C
: u+ v3 i( T! ^  t2、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; + l/ d8 G9 |2 `# X
5 z1 o$ e' m3 F; \; C' A9 U
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; : [2 G* G! v8 R3 U6 P0 l
3 s$ U; x! J- R
4、电池种类支持镍镉(NiCD)、镍氢(NiMH)、锂(Li);
1 v: ]5 o0 ^, B
6 e2 c* j7 V! K% n# u/ u5、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; 7 u. K$ y/ ?) \. S5 m8 T/ Y

' j4 T& B: N9 Y' B; u6、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; : ~; r- U3 g: T' A2 Y1 ?' e+ n4 x

+ {/ p/ |0 n* M( A# D# _7、单节电池最大允许充电电流上限为2A
* B" [0 t. @! s  Q* h6 D
2 P8 B; N: i  k, n7 `- f/ ?. B人机接口:
4 d/ M9 x- t: Y6 R1、LCD(1602)指示每节电池的充电状态。
% d  ]: h8 w9 d5 X9 L/ Q4 t# C1 m       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;
) m4 `( `) N7 Q- {: f+ d. N/ J0 x; T) ]0 w
2、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; 9 Q; V9 R* p* y3 f; n: [
; f& D; V' k8 N+ G. Q; l$ i; _0 Z3 z
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; & E$ D1 N: h. n0 O

) K! V: u! ]! Z- P. R+ E/ D9 m4、提供恢复默认定义充电参数功能;
' P- Z( D/ E5 r6 i; c$ w
, I0 I  g3 Q  h+ `1 ^9 m2 ]0 A# F5、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; , V" t. _4 [- ^

% X- J  a7 X; M+ B6、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;
8 P1 c/ D9 a1 s. S% U, D: K& t6 D& n* t4 i2 ?! r

5 {; Y4 Z. u4 [充电功能:   O& w3 u: a& p, K% p
1、对过放电电池提供修复功能(需通过人工设定来实现); - \$ I8 r" F" O' w4 r

( _. o3 v0 S. j$ }; p( l7 G. Z2、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; & S3 S8 F1 d& n& P% j
5 ^% o2 T7 a. t6 D' I8 ~* [5 o
3、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。 ( ]" j0 Z! J2 f( N: v( ?$ C
/ f# ^7 D/ f2 G. d5 }
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 。;
# e, t+ d; ^  x; L/ y* `' L" H7 o+ N# F
5、整个充电阶段分为预充->快充->补充->涓流四个阶段  
4 Y- @& W* x( s: {3 w4 a: A
( K' b5 g: L  ~0 C! b6、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;
. o# E- y& Z( p6 L5 E$ F
- B! ?0 `0 F! n1 D/ N& x/ ]; @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;
( W! J. T: ]- R/ T5 {+ p4 V1 j1 F0 O
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。  
4 [* s8 t# e0 n! p0 \2 c; @3 E) Z/ r5 b+ {+ }% i8 \. X3 n& T
9、在快充阶段使用-△V和△V0检测
. s; e! ~1 t" Q/ ~5 G) F
! b, Q( x4 Y- C6 \9 ~9 W( W* m2 y10、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。  
4 S  H* d1 A! G
: m2 f4 P5 c# k8 L. l& s! `& c- s11、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  
  I2 p; Q+ g' n. O8 ^' r4 L
+ Q, Q! C- A5 o' G12、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。   3 c# W1 A  I( d$ [

5 `% M" Q" X: ^
/ z. p% _) _! d) }* ]1 O; {& J. C: U

% N$ S3 S* i) M2007年10月31日0:22分更新:
( ]: J  P& a8 K" M: a8 }) H
- `' E' r) I8 o1 l3 @( w' ?, |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:
- j* H  @/ e+ W5 e) J2 S# F1、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; 2 q) K! L# I( D# G3 n' @

" h! [% ~) N% \& B* P* u* ^1 H9 u2、连接方式仅使用RS232,不考虑USB接口;
1 w- P4 x' ?/ A2 R% K4 g. R
4 {: m# p8 @- {" Y' S+ U- r3、电池的充电方式为2节,每节独立充电;
8 Q7 X7 h, g" F$ [4 u! k4 t2 t9 h, m* l+ k& T+ Z' P) R
4、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;
* F4 r2 I; B# O- v* i% J. y' L" f2 n) X0 e& p+ S' A( U. w6 K. ]
5、LCD确认使用1602; , w# y+ S/ w; J4 e
/ ^. U' U8 Z5 h# D; G& [' ?" m
6、电源部分提供两路接口:   k  W% x2 ?* X5 a; v5 {7 [
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。
( {' s6 F5 {- X, h: ^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。
/ d0 }5 Z* o4 f2 l# k, B  V1 x0 f; X- ?- G( l; |
这里考虑了两个问题: / [* z+ x: P1 b/ |) s& U$ O
1)、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 E5 Y/ C0 C3 P/ }/ g8 X0 N, U
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; 4 |, y8 B2 Q: c& o7 Y  v% w
5 Y5 y3 h/ J5 U
7、RTC不需要; 5 R) \9 h. X6 n3 V

) A( x1 G: Q2 N( T8 f8、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;
1 p! w! K* l* c0 U# L! h% J
2 \0 g+ }; B4 n$ r( f3 I" T; ]9、
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: 9 x0 }1 m! y; A( G7 R9 I# i
1、使用何种MCU? + v) Y2 f) f# y) `
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$,也贵不到哪去,资源可是比AVR的丰富多了。这个还是看大家的意见吧。 2 g- P/ k; w4 B% w. g. `0 m
2、这里我对Li仅是提到提供充电接口,并未对Li的充电要求做任何说明;
# j0 t( s, M1 P1 I% M3 h3、一直在考虑是同时充2节还是充4节,这里我还是坚持原先的。由于支持的充电节数取决与选定的MCU资源,目前暂定2节,如果选的MCU资源丰富再修改。充电理论都是一样的,与充电节数无关。
8 s& k/ f1 q7 O  Z0 C4、对于充电电流,我仅提出电流大小,并未对可控制的电流精度做任何解释。由于充电电池本身对于外部加载的充电电压是呈一个惰性的,过于要求电流精度没有任何实际意义,反而会增加控制难道。 . m+ m3 @. q' F) B; w4 {9 a
先想到这么多,大家看看,技术规格上有没有什么毛病?
: D# U$ H' k+ w4 n& W9 _* g% Z9 M+ G$ ^; E# ~
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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