【正文】 ............................................ 6 快速充電技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)分析 ....................................... 7 充電控制技術(shù) ................................................... 7 開(kāi)關(guān)電源的基本原理 ................................................... 9 3 數(shù)字化快速充電系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ................................11 總體設(shè)計(jì)方案 ........................................................ 11 單片機(jī) XC164CM 介紹 .................................................. 12 開(kāi)關(guān)電源電路設(shè)計(jì) .................................................... 13 AC/DC 轉(zhuǎn)換電路 ................................................ 13 DC/DC 變換器電路的設(shè)計(jì) ........................................ 14 充電電路的設(shè)計(jì) ...................................................... 18 充電控制電路的設(shè)計(jì) .................................................. 19 單片機(jī)及其外圍電路的供電電路的設(shè)計(jì) .................................. 20 5V 供電電路 ................................................... 20 供電電路 ................................................. 21 IV 電壓和電流檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) ............................................ 21 電壓檢測(cè)電路 .................................................. 21 電流檢測(cè)電路 .................................................. 22 顯示電路和鍵盤(pán)輸入電路的設(shè)計(jì) ........................................ 22 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) ...................................................... 23 4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 ...........................................25 5 總結(jié) ....................................................26 致謝 ........................................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 關(guān)鍵詞 ：快速充電；開(kāi)關(guān)電源；控制電路 II Design of digital rapid charging system Abstract With the growing popularity of smart battery in the country, acpanying smart chargerhas bee the new hot spot in the domestic power industry, its vitality and prospects will be very broad. At present, most of the fixed mode the battery charger on the market charging, the lack of adaptive capacity, charge status can not be realtime control, often battery overcharging, charging or battery overheating, greatly reducing battery life. Fast charging basis of the status of technical development in the survey at home and abroad market demand from the smart charger, digital battery do a full analysis of the theory, and design a give a variety of specifications, models of battery chargethe digitization fast charging system. The main design work include: design of a switching power supply, 220V electricity converted to 25V constant voltage output。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目 ： 數(shù)字化快速充電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 （系）： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2020 年 06 月 I 數(shù)字化快速充電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 隨著智能電池在國(guó)內(nèi)的日益普及 ,與之配套的智能充電器也已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)電源行業(yè)研究的新熱點(diǎn) ,其技術(shù)生命力和應(yīng)用前景將非常廣闊 .目前 ,市場(chǎng)上充電器大都采用固定模式對(duì)電池進(jìn)行充電 ,缺乏自適應(yīng)能力 ,不能實(shí)時(shí)控制充 電狀態(tài) ,經(jīng)常出現(xiàn)電池充電過(guò)度、充電不足或電池過(guò)熱等諸多問(wèn)題 ,大大縮短了電池的使用壽命 。 charging circuit is designed to achieve the DCDC converter。 參考文獻(xiàn) ..................................................28 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 .................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 智能供電系統(tǒng)是一種典型的 ACDC 供 /充電系統(tǒng)，它不 但要把交流 220V 市電轉(zhuǎn)換成需要的低壓直流電，輸入給無(wú)線通信機(jī)，還能給通信機(jī)內(nèi)的蓄電池（包括鋰離子、鎳鎘、鎳氫等種類）充電，以備移動(dòng)時(shí)給通信機(jī)供電。因此需要對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行更精確的監(jiān)控，以縮短充電時(shí)間，達(dá)到最大的電池容量，并防止電池?fù)p壞。 目前所裝備的充電器大都采用固定模式對(duì)電池進(jìn)行充電，缺乏自適應(yīng)能力，不能實(shí)時(shí)控制充電狀態(tài)。除了系統(tǒng)的可靠性、效率、體積和重量等要求之外，一些新的要求在不斷提出，例如 EMC（電磁兼容）的要求，智能化程度和自適應(yīng)等，一個(gè)新型的充電器，不但具有傳統(tǒng)充電器的功能，還能識(shí)別被充電電池的類別，然后根據(jù)電池的參數(shù)，以及環(huán)境溫度等自適應(yīng)地生成充電曲線，使得被充電電池在最短時(shí)間內(nèi)，以最佳的方式完成充電工作。這也使得開(kāi)關(guān)器件的研制從改進(jìn)電壓、電流的兩維體系發(fā)展到提高頻率的三維體系。由于自動(dòng)生成最佳充電曲線與制造廠提供的曲線一致，也保證了電池在充電過(guò)程中一直處于理想狀態(tài)，從而延長(zhǎng)了電池的使用壽命。這些控制芯片針對(duì)不同類型的電池，具有明顯的特色。掌握快速充電理論和充電電源原理及應(yīng)用。額定電流： 2A+（ ）；輸出紋波 :=1%VPP；負(fù)載調(diào)整率 =1%。而鎘鎳、鎳氫和鋰離子三種電池的充電特性并不完全相同，下面分別敘述這三種電池的充電特性。由于要求是給 12V 電池充電，所以 12V電池的特性為：正常工作時(shí)電壓為 12V，充 電時(shí)其最高電壓可達(dá) ，放完電時(shí)電壓降至 。 A點(diǎn)后，電壓緩慢上升至 B點(diǎn)，然后電池電壓又快速上升至最高點(diǎn) C。 5 鎳氫電池與鎳鎘電池的特性基本一致如圖 ，只是鎳氫電池具有很弱的記憶效應(yīng)，在充電之前無(wú)需放電，只需對(duì)其直接充電。 單節(jié)鋰電池正常工作電壓為 ，充足電時(shí)電壓可達(dá) ，放完電時(shí)電壓可降至。因此，鋰電池充電時(shí)要經(jīng) 過(guò)恒流恒壓兩個(gè)充電過(guò)程。優(yōu)缺點(diǎn)分析： a. 優(yōu)點(diǎn) ： 恒流充電電流可調(diào)，故可以適應(yīng)不同技術(shù)狀態(tài)的蓄電池，如新蓄電池、正常使用蓄電池和有不同故障的蓄電池，因而目前得到了廣泛采用；恒流充電當(dāng)蓄電池基本充好后還能以很小的電流對(duì)蓄電池繼續(xù)充電，使極板內(nèi)部 較多的活性物質(zhì)參加化學(xué)反應(yīng)，從而使蓄電池充電比較徹底，保證了蓄電池的容量。初期電流偏小影響充電速度。使蓄電池產(chǎn)生劇烈的溫升及冒氣，這會(huì)導(dǎo)致極板上活性物質(zhì)脫落、極板彎曲，損傷蓄電池壽命。 U2 .4 VI2 V0 t 圖 恒壓充電特性 優(yōu)缺點(diǎn)分析 : a. 優(yōu)點(diǎn) ： 恒壓充電電流隨蓄電池電動(dòng)勢(shì)的升高而逐漸減小，若充電電壓設(shè)定為終止電壓，還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停充。 b. 缺點(diǎn)： 恒壓充電電流不能自由調(diào)節(jié)，因此不適應(yīng)對(duì)各種不同技術(shù)狀態(tài)的蓄電池進(jìn)行充電；由于沒(méi)有 去極化措施 ,因而特別在充電電壓設(shè)定較高時(shí)充電過(guò)程中有較嚴(yán)重的極化現(xiàn)象。以補(bǔ)充充電為例，快速充電一般需 ～ ，是常規(guī)補(bǔ)充充電的 1/8～ 1/20?？焖俪潆娪捎谟腥O化措施，充入蓄電池的電能絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，同時(shí)充電時(shí)間 短，電能的損耗也少，因此快速充電可節(jié)約大量電能。 (4) 進(jìn)行激活試驗(yàn)。如定電流、定周期脈沖充電、放電去極化法，定電流、定電壓脈沖充電、放電去極化法，小電流寬脈沖放電去極化法，大電流和小電流結(jié)合去極化法等等。這也是目前大多數(shù)蓄電池生產(chǎn)廠家普遍不支持快速充電的主要原因。具體為：進(jìn)入 B— C段之前，電池電量已基本用完，此時(shí)采用恒定的小電流充電。 8 鋰電池充電方法與鎳鎘 和鎳氫電池相差較大，它是采用恒流轉(zhuǎn)恒壓充電方式，具體見(jiàn)圖 。 電池在充滿電后，如果不及時(shí)停止充電，電池的溫度將迅速上升。 a . 定時(shí)控制 該方法適用于恒流充電。而該方法充電時(shí)間是固定的，不能根據(jù)電池充電前的狀態(tài)而自動(dòng)調(diào)整，結(jié)果使有的電池可能充不足電，有的電池可能過(guò)充電，因此，只有充電速率小于 時(shí)，才采用這種方法。這種控制方法的缺點(diǎn)是：電池充足電的最高電壓隨環(huán)境溫度、充電速率而變，而且電池組中各單體電池的最高充電壓也有差別，因此采用這種方法不可能非常準(zhǔn)確地判斷電池已足充電。因此，這種控制方法主要適用于鎘鎳電池。 c. 綜合控制法 以上各種 控制方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，由于存在電池個(gè)體的差異和個(gè)別的特殊電池，若只采用一種方法，則會(huì)很難保證電池較好的充電。與傳統(tǒng)采用工頻變換技術(shù)的相控電源相比，采用大功率開(kāi)關(guān)管的高頻整流電源，在技術(shù)上是一次飛躍，它不但可以方便地得到不同的電壓等級(jí)，更重要的是甩掉了體積大、笨重的工頻變壓器及濾波電感電容。開(kāi)關(guān)電源可分為 AC/DC 和 DC/DC 兩大類，也有 AC/AC DC/AC 如逆變器 DC/DC 變換器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)模塊化，且設(shè)計(jì)技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國(guó)內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化，并已得到用戶的認(rèn)可，但 AC/DC 的模塊化，因其自身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中，遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問(wèn)題。因此直流開(kāi)關(guān)電源的分類是依賴 DC/DC 轉(zhuǎn)換器分類的。雙管 DC/DC 轉(zhuǎn)換器 有雙管正激式（ DoubelTransistor Forward Converter），雙管反激式（ Double Transistr F1yback Converter）、推挽式（ PushPull Converter）和半橋式（ Ha1fBridge Converter）四種。在這六種 單管 DC/DC 轉(zhuǎn)換器中， Buck 和 Boost 式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器是基本的， BuckBoost、 Cuk、 Zeta、 SEPIC 式 DC/DC 轉(zhuǎn)換 器是從中派生出來(lái)的。因此，對(duì)基本降壓變換電路 Buck 電路做簡(jiǎn)要介紹。輸出電壓因?yàn)檎伎毡茸饔?，不?huì)超過(guò)輸入電源電壓。其主要功能是實(shí)施對(duì)電池組的快速充電，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池電流，電池端電壓及充電持續(xù)時(shí)間等參數(shù)。利用模糊控制理論對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化控制，使充電嚴(yán)格地按照具體電池理想的充電曲線進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種電壓等級(jí)和不同類 型電池的智能充電。整個(gè)充電過(guò)程由充電控制電路控制，充電控制電路保證 整個(gè)充電過(guò)程的順利進(jìn)行，該電路通過(guò)充電電池接口和檢測(cè)單元得到電池工作狀態(tài)，同時(shí)，該電路還實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路各部分工作是否正常，并提供保護(hù)功能。 XC164CM 將功能和性能擴(kuò)展的 C166SV2 內(nèi)核、功能強(qiáng)大的片上外 設(shè)子系統(tǒng)和片上存儲(chǔ)器單元完美結(jié)合，并且有效降低了系統(tǒng)功耗。 CPU 內(nèi)核由一組經(jīng) 過(guò)優(yōu)化的功能單元組成，包括指令讀取 /處理流水線、 16 位算術(shù)邏輯單元（ ALU）、 40 位乘累加單元（ MAC）、地址和數(shù)據(jù)單元（ ADU