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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 T8 j" v5 O. ~( Q前叙: & p" ^3 Q) K5 q4 V' {
    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。
6 ~3 [; ]/ K  R7 o1 L: A, `" l0 c, E8 Z; {7 O' d. W; r
概述:  
) M; L( n  v8 ]
. g+ G  x& |. i; ?1 H' l) D    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;  + q  D- k  v, C1 _- i

( p2 a+ d' Z9 |: F! T( i8 C: t, w! G9 [
基本规格: . C1 P. c% F0 G
1、使用外接直流电源,电源规格4A/5V;   8 U  g9 X5 W! X3 ^% d

; B# `6 ]' z2 x- P. ]' Q% e3 v2、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; ' K9 }* A# I+ v9 W: t

+ N2 E2 w9 ]+ a  ^2 p: v3、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; + T8 q% B! e% m( j( E

" k( z& ]9 W0 j$ j8 S; `: q4、电池种类支持镍镉(NiCD)、镍氢(NiMH)、锂(Li); 8 h$ ?' ?* J6 z/ j3 [
# m$ O4 i7 \( u5 ^, v
5、尺寸支持AA,对于锂电池大小按实际采购到的电池尺寸确定;
5 v, V2 d6 p- K* r5 U
3 U* _7 c/ P, S8 e0 r/ U! u6、对NiCd/NiMH电池使用脉冲方式充电,对于锂电池使用恒流方式充电;
3 ~. I! f! ^; \. e- z; ]+ W% a! u
' O& H; z- _4 D9 I9 b2 \) y! B7、单节电池最大允许充电电流上限为2A
# g; u3 Q+ ]; X5 H& }! c" I: u$ \
0 `% }" F" @$ {# N  p$ ^2 |; S; T1 A人机接口:
8 ]" H/ v  Y, j6 X# [1、LCD(1602)指示每节电池的充电状态。
6 t. `% }# j$ u5 q       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; ' [/ F1 [) T! t, T

; \& q$ j2 Q" Y# o. F- G3 ?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; & b# S7 h, P+ h* l% S% T

$ ]  g. J0 k+ |5 F' ]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; 2 \3 Z3 i# r3 m* U* l# D

* C7 C1 @/ q& K8 T, V2 K5 M4、提供恢复默认定义充电参数功能; 7 ?3 |" G9 z4 S. L9 z6 Z6 Z
5 Q3 ^# J1 K3 o  D8 O
5、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; ! S8 u5 L) q- J( i  a/ a9 h

# C% z& s; o& a* N6、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; ; `6 e* P8 k  u* M& y
7 d0 r1 R- A; T6 \! b1 V
  B. U+ ^8 ^4 A: \3 s1 C, j. Z+ e
充电功能: $ L1 C' `" g( ^+ e& z! M+ |
1、对过放电电池提供修复功能(需通过人工设定来实现); : u4 ]# |  y$ K3 s
! h2 z5 _* Y( Y! l, M0 g
2、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;
  P: g( w" h! }$ K1 Y% n2 P; @3 A" z# p+ k  e
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。
/ m) f0 T& D+ Q3 d8 S! b) o$ M
" [, ~. I# R* U' `# _# D1 d* H0 X1 [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 p& U) y7 `' J# b. \2 K

: r5 K% N( b  C* H, c3 H5、整个充电阶段分为预充->快充->补充->涓流四个阶段  
7 T6 o5 l3 b! r8 `. G! ~* x/ a& [' [; o1 p5 d% w! g
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;
% H, \) w3 W9 H# t/ ?9 f$ W  {) c- y3 i; O2 S% O5 _9 y; X% N
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; . G1 s7 S& z% B+ N& T' Q9 G
2 z4 g2 \5 u  L# \) L* ]/ Z
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。  
' I- z( o: ]7 e3 Y5 X8 U8 N9 {$ X9 M& H) G8 f% w! |
9、在快充阶段使用-△V和△V0检测
' t0 u+ `! B, ]8 ?9 t0 V4 l6 I( x/ _4 h9 x( \% ^  S% X
10、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 H# r! q- `) V

; h2 V0 i7 `7 h8 x; G11、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   ; t7 T, F, }4 j

, O  b: i/ X- M3 S" E$ f12、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。  
( p3 J/ U1 b; U$ }: J6 m( l8 `* \% T: j: \
0 j. f2 z5 K' @4 A# o" ?
, M0 K  g" S# @

, R' i2 H$ e! k1 t2007年10月31日0:22分更新: 3 x! N, |+ L* S
" Z, n$ _* w0 X3 u) i
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:
$ ]! q0 u8 A) O9 o2 L1、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;
; V% |1 A( n3 l$ c* C! }% [. t' X: X. s1 [7 {3 M
2、连接方式仅使用RS232,不考虑USB接口; 4 z/ K( ?3 A/ z$ j: J9 ?
! C0 O) ]7 G! a; ^6 P3 J
3、电池的充电方式为2节,每节独立充电;
( i0 y  m  @1 D" s; i0 `2 d$ l! f' e' f4 ^- W* L1 L
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;
% H7 l, w8 c" r7 R0 A0 x3 ?
  Y3 b& B+ T  e  g" O5、LCD确认使用1602;
4 z5 g( W! w: C8 Z8 x1 g0 C- H+ U9 Z# {
6、电源部分提供两路接口: 6 s3 |; ]9 s6 i2 Z% T1 _" V2 _
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。 6 y( {9 |8 {4 Y' K( }, f# S. Z
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。
5 f+ \; Y! ~& D7 I. m9 c( b9 c, ~' d$ q2 y/ W# l4 t
这里考虑了两个问题:
) I8 ^2 _$ y0 u$ e# \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。 0 ^+ h  p' x# \2 t
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; / S7 y; U* ?& Y9 S9 D

7 j" @' f2 \- w1 ^; y7、RTC不需要; 0 u, f3 P# f7 O* v0 D. [
, b# ?; r  P5 I4 w
8、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; % M6 s+ m3 B; e- D  C  s& p% ^
$ K: b2 ?% y, Y
9、
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: + }$ \$ @/ }, f/ p5 T1 ?/ c
1、使用何种MCU? 8 i  f) E( F- F9 B: t
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。
  ~/ n) _1 D0 P* v2、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; ! k% B' s) g; j( z2 s
3、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。
5 D) K! Z5 {; N4、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。
; _; P# H2 L' W3 g先想到这么多,大家看看,技术规格上有没有什么毛病? % n+ e) c+ G* W& _6 y8 d1 m
! g  g, ^" B3 K& N* n' P+ L
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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