【正文】 ，我們需要實現(xiàn)一個對雙節(jié)鋰電池的充電方案，我們可以利用單片機做一個簡單的系統(tǒng)電路。 9VRECH 再充電電壓 177。7VFULL 滿充電壓 177。70mA5VACT 預(yù)充電開始電壓 177。40mA3ITERM 結(jié)束電流（取 1 秒鐘內(nèi) ICH 的平均值） 60mA 177。這里我們假設(shè)單節(jié)電池的容量為1000mAh,充電方案的參數(shù)及參數(shù)值示例由表21給出：表21 充電參數(shù)值設(shè)定編號 參數(shù)描述參數(shù)值充電參數(shù)1IACT 預(yù)充電電流 80mA 177。溫度/電壓檢測：該模塊完成對充電器電源電壓，電池兩端的電壓、電流和環(huán)境溫度的監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測值決定系統(tǒng)的工作狀態(tài)。開關(guān)控制：該模塊利用A/D檢測充電狀態(tài)，在非法工作時關(guān)斷系統(tǒng)電源。圖4 系統(tǒng)框架設(shè)計保護機制：該模塊主要檢測系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并根據(jù)事先編寫的軟件響應(yīng)監(jiān)控信號。另外，充電器充電過程包括了恒流工作階段和恒壓工作階段，且系統(tǒng)必須保證恒流、恒壓的穩(wěn)定性。設(shè)計系統(tǒng)框架時，除了技術(shù)參數(shù)外，系統(tǒng)的可靠性和安全性也是至關(guān)重要的。用一個形象的肥皂泡沫做比喻，鋰離子電池如同一堆肥皂泡沫，泡內(nèi)存儲的就是電能。 需要注意的是，在本電路中的電容僅僅是一個紋波衰減器，因為紋波與電容的大小成反比例關(guān)系，所以電容的值越大，衰減效果越好。假定充電電壓Vi的值為12V，,并且最大輸出電流Iomax為 1000 mA。 (22)式（22）給出了電感值的確定公式。如方程式2所示，PWM的轉(zhuǎn)換頻率越大，則電感的值越小，也越節(jié)約成本。 (21)式（21）給出了占空比的表達(dá)式。圖3 降壓轉(zhuǎn)換器 快速轉(zhuǎn)換器的電感選擇要確定快速轉(zhuǎn)換器中電感的大小,首先應(yīng)假定晶體管的占空比為50%，因為此時的轉(zhuǎn)換器操作操作效率最高。在較大的范圍內(nèi)，如果減小占空比（縮短“閉合”的時間），平均電壓就會下降，反之亦然。如圖3a所示，電流流入電池和電容 C，這個電流同時也存儲在電感L中，VBATT持續(xù)升高，直到超過VREF，此時通過反饋電路調(diào)節(jié)開關(guān)斷開，參見圖 3b。 快速調(diào)節(jié)器操作快速降壓轉(zhuǎn)化器的操作是通過控制一個晶體管開關(guān)的占空比來實現(xiàn)的，占空比會自動增加以使電池流入更多的電流?？焖俎D(zhuǎn)換器是一個用一個電感和/或一個變壓器（需要隔離的時候用變壓器）作為能量存儲單元，以離散的能量包的形式將能量從輸入傳輸至輸出的開關(guān)調(diào)節(jié)器，反饋電路通過晶體管來調(diào)節(jié)能量的傳輸，同時也作為過濾開關(guān)。在所有的充電階段都應(yīng)該隨時監(jiān)測溫度的變化，并且在溫度超過最大設(shè)定值時，立即停止充電?？焖俪潆娖?（電池完全充滿的時間小于兩小時的充電器）則可以解決這個問題，因為這些充電器是使用高充電電流來縮短充電時間的。而充滿后，所有的電能將全部被轉(zhuǎn)換成熱能。恒流充電時間估計可以提供 100～120％ 的電池電量，因為此模式下電池充至容量的 70～80％。 C。在電池電壓達(dá)到預(yù)定電平時，充電電源切換到恒壓模式（～ V）?？焖俪潆娪袃煞N模式：恒壓模式和恒流模式。如果電池電壓在激活階段無法升高到 ～ V以上，則可以認(rèn)定電池被損壞。在激活階段利用較低的恒定電流充電（～ C，其中 C是額定電池容量），直至電池電壓達(dá)到預(yù)期電平。電池的最佳充電方法是由電池的化學(xué)成分決定的（鋰離子、鎳氫、鎳鎘還是SLA電池等等）?？梢韵胂?，充電的速度越快越危險，充電終止的電壓越高也就越危險，充電的時間越長也越危險。因此，在充電的后半段必須逐步縮小充電電流。 另一種情形，隨著負(fù)極的充滿程度越高，LiC晶格留下的空格越少，從正極移動過來的Li+找到空格的機會就困難，時間就越長。如果充電速度過快，會使得Li+來不及進入負(fù)極柵格，在負(fù)極附近的電解液中就會聚集Li+，這些靠近碳C負(fù)極的Li+很可能從負(fù)極俘獲一個電子成為金屬Li。放電則相反，鋰離子從石墨晶格中脫出回到正極氧化物晶格中。（4）異常處理系統(tǒng)能在排除異常后，重新恢復(fù)充電。（3）保護機制當(dāng)電池和充電器的工作溫度超過設(shè)定范圍，或者充電電壓出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)的紅色LED指示燈閃爍。（1）電池充電功能完成基本的充電功能，能按電池的充電曲線，完成恒流/恒壓充電。另外，對于電壓過低的電池除了需要進行預(yù)充、充電終止檢測、電壓檢測外，還需采用其他的輔助方法，作為防止過充的后備措施，如檢測電池溫度、限制充電時間，為電池提供附加保護，由此可見實現(xiàn)安全高效的充電控制已成為鋰離子電池推廣應(yīng)用的目標(biāo)。由于鋰離子的特點使得其對充電器的要求比較苛刻。目前一些大的廠家生產(chǎn)的充電器都具有以下特點：具備限流保護，電流短路與反充保護線路設(shè)計：自動、快速充電、充滿電后自動關(guān)斷等等。 充電器功能描述充電器是特為化學(xué)電池設(shè)計的理想產(chǎn)品，它們使電池的三項關(guān)鍵指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)化，即容量、壽命和安全性。但同其優(yōu)點相比，這些缺點不應(yīng)成為主要問題，特別是用于一些高科技，高附加值的產(chǎn)品中。 （5）放電速率較大時，容量下降較大。（4）工作電壓變化較大：電池放電到額定容量的80%時，鎳鎘電池的電壓變化很小(約20%)，鋰離子電池的電壓變化很大（約40%）。 （3）內(nèi)部阻抗高：因為鋰離子電池的電解液為有機溶液，其電導(dǎo)率比鎳鎘電池、鎳氫電池的水溶液電解液小得多。 （2）無法急速充電：鋰離子電池不能像鎳鎘電池那樣，用 15 分鐘急速充足電。綜合性能優(yōu)于鉛酸、鎳鎘、鎳氫和金屬鋰電池，被稱為性能最好的電池，盡管鋰離子電池具有上述諸多優(yōu)點，但還是存在有如下的缺點。高溫放電性能優(yōu)于其它各類電池。目前，鋰離子電池的壽命可達(dá)1000 次以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于各類電池。在特定情況下可在短時間內(nèi)充足電，而且安全性能大大提高。4. 可快速充放電，1次充電時容量可達(dá)標(biāo)稱容量的80%以上。對于要求較高供電電壓的電子設(shè)備，電池組所需串聯(lián)電池數(shù)也可大大減少。h/kg，而且還在不斷提高?？偟膩碚f，鋰離子電池具有以下優(yōu)點：1. 能量密度高，其體積能量密度和質(zhì)量能量密度分別可達(dá)360W鎳氫電池雖無環(huán)保問題，但是能量密度低，高溫特性差及少許記憶效應(yīng)等缺點，在3C產(chǎn)品應(yīng)用上，已經(jīng)逐漸被鋰離子電池所取代。使電子產(chǎn)品具有攜帶更方便，使用時間長等特點。 charge.基于AVR單片機的鋰電池組充電電路設(shè)計1 前言 課題研究背景近年來，各種攜帶式的電子產(chǎn)品成為市場上的熱門，如手機、數(shù)位相機、個人數(shù)字助理（PDA）、筆記型電腦等3C (Computer, Communication,Consumer Electronics)等等產(chǎn)品均朝向無線化、可攜帶化方向發(fā)展，對于產(chǎn)品的各項高性能元件也往「輕、薄、短、小」的目標(biāo)邁進，因此對于體積小、重量輕、能量密度高的二次電池需求相當(dāng)迫切。AVR Microcontroller Based Circuit Design of Lithium Battery PackStudent: Zhang Chuguang Physical Science and Technology InstituteInstructor: Li Taiquan Physical Science and Technology Institute[Abstract] With the development of portable electronic devices, its battery performance, size, quality requirements are increasing. lithiumion batteries for its high energy density, high battery voltage, high number of cycles, small size, light weight and other characteristics e to the fore,and it Replace the traditional nickelchromium and nickelmetal hydride batteries, it bees the market mainstream quickly. The design of a microcontroller as the core of the system by the light circuit, power supply voltage and temperature monitoring circuitry, precision reference voltage generating circuit and switch control circuit. Realized the battery charging, LED instruction exception handling and other protection mechanisms and the basic functions required for the charger. In this paper, the parameter characteristics of lithiumion battery, charging method of charging principles and a detailed description and made a charger and system architecture design. The circuit has a safe and fast charge function, can be widely used in indoor and outdoor single lithiumion battery charging, such as mobile phones, digital products batteries.[Key Words] lithiumion battery。該電路具有安全快速充電功能，可以廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外單節(jié)鋰離子電池的充電，如手機、數(shù)碼產(chǎn)品電池等。實現(xiàn)了電池充電、LED指示、保護機制及異常處理等充電器所需要的基本功能。學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識的情況，解決實際問題的能力，畢業(yè)論文(設(shè)計)是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和組織紀(jì)律，學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識的情況，解決實際問題的能力，畢業(yè)論文(設(shè)計)是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。3 單片機實驗板及相關(guān)器件 由學(xué)院提供。圖3 降壓轉(zhuǎn)換器原理圖六、完成畢業(yè)設(shè)計所必須具備的工作條件及解決的辦法1 文獻調(diào)研查閱近二十年來國內(nèi)外有關(guān)的文獻，其中國內(nèi)文獻學(xué)校圖書館和中國期刊網(wǎng)能滿足需要，大部分文獻由指導(dǎo)老師提供；國外文獻全部由指導(dǎo)老師提供。圖2 充電硬件示意圖降壓轉(zhuǎn)化器降壓轉(zhuǎn)換器實際上是使用一個電感器和/或變壓器（如果隔離是理想）的開關(guān)穩(wěn)壓器，作為儲能元件從輸入端以離散的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)移能量到輸出端。圖1 鋰電池充電示意圖利用單片機系統(tǒng), 我們就可以構(gòu)造出一個智能化的鋰離子電池智能管理系統(tǒng)。由上可知，充電器實際上是一個精密電源，其電流電壓都被限制在所要求的范圍之內(nèi)。在恒流階段，充電器先給電池提供大的恒定電流，同時電池電壓上升，當(dāng)電池電壓達(dá)到飽和電壓時，則轉(zhuǎn)入恒壓充電，充電電壓波動應(yīng)控制在 50mV 以內(nèi)，同時充電電流降低，當(dāng)電流逐漸減小到規(guī)定的值時，可結(jié)束充電過程。鋰電池的充電電流通常應(yīng)限制在 1