【正文】 的背景和意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、本文的主要內(nèi)容和章節(jié)安排。在整個設(shè)計的關(guān)鍵是在于充電電源、充電方式、電池電量顯示、充電器溫度預(yù)警機(jī)制和自動結(jié)束充電過程方面的研究。為鋰電池提供合適的充電電源和智能控制充電過程是一個相對復(fù)雜的過程，要針對所需的充電電池組進(jìn)行設(shè)計對應(yīng)的充電電源。另外，這些雖是具備了基本的檢測、監(jiān)控、報警等功能，但在數(shù)據(jù)采集方面，其可靠性、準(zhǔn)確性和抗干擾性等與國外仍有較大差距?！　【C上所述，這些研究雖然都取得了一些成果，但是同樣存在系統(tǒng)架構(gòu)、電路龐大，成本高等特點(diǎn)。但是其系統(tǒng)基于遺傳算法的運(yùn)行機(jī)制比較復(fù)雜工作量較大，運(yùn)行速度相對較慢。但此系統(tǒng)可擴(kuò)展性差，在減少電能損耗方面還有待進(jìn)一步研究。整個系統(tǒng)的設(shè)計功能很好的實時顯示電池組的各種數(shù)據(jù)，但是在系統(tǒng)的穩(wěn)定性方面還有待進(jìn)一步完善。該系統(tǒng)的軟件設(shè)計部分能實時的監(jiān)控和顯示電池組的狀態(tài)信息。該系統(tǒng)只是進(jìn)行了仿真，在理論上進(jìn)行了驗證，能否做出產(chǎn)品有待驗證。其系統(tǒng)采用了性能較高的TMS320F2808芯片，在利用片內(nèi)資源AD模塊精準(zhǔn)的采集數(shù)據(jù)，為了提高采集數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，在采集溫度數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)時，該系統(tǒng)都是多路采集，這充分的利用了單片機(jī)的片內(nèi)資源。該系統(tǒng)整體功能完善，不過集成化有待提高。張朋[17]設(shè)計的電動自行車鋰電池組充電管理系統(tǒng)，采用的控制芯片是 BQ77910 芯片，其系統(tǒng)在硬件的基礎(chǔ)上還設(shè)計了監(jiān)控軟件用來管理整個系統(tǒng)。同時其系統(tǒng)還具有電池組管理功能，能合理的提高電池的使用壽命。王曉侃和蘇全衛(wèi)[16]設(shè)計的系統(tǒng)是基于AT89C2051 單片機(jī)的。他們所設(shè)計的充電系統(tǒng)能先檢測電池組的SOC，如果電池SOC過低，便能夠預(yù)先低電流充電，在電池剩余容量在一定的SOC方位內(nèi)，將實現(xiàn)高電流快速充電，當(dāng)電池組的開路電壓接近最高值時，便進(jìn)行高電壓低電流充電，在此過程中一直監(jiān)控充電系統(tǒng)的溫度和SOC值，如果出現(xiàn)異常，系統(tǒng)將自動斷電、報警，保證了充電的安全性?；?2單片機(jī)開發(fā)智能充電器系統(tǒng)技術(shù)成熟、操作方便、成本較低，在單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用廣泛的今天，開發(fā)產(chǎn)品更容易為人們所使用。企業(yè)中研究成果最為突出的有比亞迪公司，其公司所研發(fā)的智能電池組充電管理系統(tǒng)已經(jīng)具有國際科技水平。如今我國的好多工科專業(yè)強(qiáng)勢的大學(xué)，如知名的清華、北理、北航、北交、湖南大學(xué)等，在原先研究的技術(shù)基礎(chǔ)上通過和相關(guān)企業(yè)合作，將研發(fā)的技術(shù)轉(zhuǎn)化為實際產(chǎn)品。如今在我國，隨著單片機(jī)、傳感器等技術(shù)的快速發(fā)展，智能的鋰電池充電器充電和控制技術(shù)也在迅速發(fā)展[13]。最近幾年國家一直倡導(dǎo)中國要從制造到智造轉(zhuǎn)型，并加上消費(fèi)升級，我國的鋰電池充電器市場越來越大。此外還有一些發(fā)達(dá)的國家也在積極的研發(fā)先進(jìn)的電池組充電系統(tǒng)，如加拿大 Zader 研發(fā)的電池組充電管理系統(tǒng)[10]，日本青森工業(yè)研究中心[11]一直在研發(fā)的電池組智能充電系統(tǒng)，韓國 SAMSUNG公司設(shè)計的SDI BMS[12]和DEV55系統(tǒng)功能都比較完善。美國科技在智能充電領(lǐng)域也有很先進(jìn)的技術(shù)，如知名的通用公司，研發(fā)出了純電動車動力鋰電池的充電系統(tǒng)，并將該系統(tǒng)用在了其產(chǎn)品EV1電動汽車上。此外整套系統(tǒng)還能用PC機(jī)控制。德國 Mentzer UlectronicGmbH 和 Wemer Retzlafr [8]合作研發(fā)的 BADICHUQ 系統(tǒng)首次車載實驗，并于1992年進(jìn)行二次改進(jìn)的 BADICOACH 系統(tǒng)。在過去幾十年里，由于鋰電池技術(shù)的日益成熟以及鋰電池相比較鎳鎘、鎳氫電池具有極大的優(yōu)勢，所以對于鎳鎘、鎳氫電池這類電池充電系統(tǒng)的研究越來越少，但在鋰電池的研究上投入精力巨大。再加上上位機(jī)的軟件能使得所設(shè)計的充電器智能、安全，同時保護(hù)好電池，保證電池的使用次數(shù)。TL494芯片作為充電電源的主控芯片，能滿足電動自行車鋰電池組的充電需求。智能化的鋰電池不僅能提高充電效率，使得資源高效利用還能減少充電時間，提高客戶的體驗度，并能保證鋰電池的使用壽命[7]。一些更為進(jìn)準(zhǔn)的充電控制算法開始出現(xiàn)，并被人們用在實際的充電器設(shè)計中。一些大眾的電池充電器采用的事高電流快速充電技術(shù)，在電池滿電后不能做出判斷，終止重點(diǎn)，這導(dǎo)致所充的電池組溫度會很高，這極大的影響了電池組的使用壽命[6]。所以鋰電池的風(fēng)險管理越來越重要[5]。然而隨著人們對鋰電池產(chǎn)品需求的發(fā)展，鋰電池的頻繁充放電已經(jīng)成為常態(tài)。到2008前后，以鋰電池作為車載電池的電動自行車得以大范圍推廣[3]。目前鋰電池應(yīng)用的領(lǐng)域很廣泛，尤其是電動自行車領(lǐng)域。鋰電池具有儲能密度高，壽命長等優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)前社會應(yīng)用范圍極廣[1]。本章節(jié)從目前存在并應(yīng)用的基于單片機(jī)的智能充電器的設(shè)計方案進(jìn)行分析，集中分析鋰電池充電器充電系統(tǒng)的研究背景、意義以及國內(nèi)外在這個方面的研究，明確本課題研究的主要目標(biāo)、內(nèi)容及本論文的框架結(jié)構(gòu)?；趩纹瑱C(jī)的智能充電器設(shè)計畢業(yè)論文目 錄1 緒論 目的及意義 1 2 2 2 52 方案比較和選擇 6 6 7 7 8 8 9 SOC估算方法 10 SOC估算方法的選擇 10 11 通信方式的選擇 11 123 硬件設(shè)計與實現(xiàn) 13 13 16 1濾波電路 17 TL494脈寬調(diào)制電路 17 DCDC電路 19 19II 21 21 224 軟件設(shè)計與實現(xiàn) 23 23 23 23 整體設(shè)計邏輯概述 23 電壓、溫度數(shù)據(jù)采集 24 25 整體設(shè)計概述 25 程序邏輯流程圖 25 UI界面 25 上下位機(jī)的通信設(shè)計 27 通信協(xié)議概述 27 上下位機(jī)通信流程圖 27 本章小結(jié) 285 調(diào)試與分析 29 29 30 31 32 本章小結(jié) 336 總結(jié)與展望 34參考文獻(xiàn) 35致謝 37III1 緒論如今隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，人們的出行越來越離不開電動交通工具，尤其是鋰電池電動自行車。對于鋰電池的充電方案的研究也越來越多。、目的及意義隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鋰電池對于人們生活的影響越來越大。如今鋰電池在出行工具、娛樂工具等領(lǐng)域市場所占比重很大[2]。2006年前后，鋰電池組開始出現(xiàn)在我國的電動自行車領(lǐng)域。如今鋰電池電動自行車在我國已經(jīng)普及[4]。在三星手機(jī)出現(xiàn)爆炸事件發(fā)生后，人們對鋰電池的安全性越來越重視，尤其是充電過程中，鋰電池安全更為重要。與此同時，頻繁的使用電子設(shè)備，電源電池經(jīng)常充放電，這對電池的壽命是極大地考驗，再加上很多商用的的鋰電池充電器不能很好的解決鋰電池充電安全問題，所以需要更多的人去研究更安全的鋰電池充電器。當(dāng)今社會，科學(xué)技術(shù)快速進(jìn)步，關(guān)于鋰電池的充電技術(shù)也有了突飛猛進(jìn)的質(zhì)變。為了滿足人們對家用鋰電池產(chǎn)品的安全性、智能性、人機(jī)交互性等方面的要求，充電器設(shè)計要更加智能化。本設(shè)計采用的方案是用TL494芯片和單片機(jī) STM32F103組合，并用Qt開發(fā)控制軟件的整體方案。STM32單片機(jī)內(nèi)含資源很多，能很好的處理采集的數(shù)據(jù)和控制設(shè)計所需要的外設(shè)。 市場需求增加是科技投入的動力，在智能充電器市場也是如此，相關(guān)的工作人員采用更為先進(jìn)的方案實現(xiàn)充電器安全，智能。所以鋰電池充電器的研究更加火熱。他們所設(shè)計的動力電池充電系統(tǒng)，在充電過程中能智能的顯示電池組的充電狀態(tài)，包括電池組內(nèi)的電壓、電流、溫度。其系統(tǒng)的一個特色便是測量電壓的方案是用非線性電路來檢測，并用脈寬信號控制充電過程中的電壓和電流。該公司的智能充電系統(tǒng)包括了溫度檢測控制模塊、電量顯示模塊、軟件控制模塊等，其軟件控制模塊能智能的采集和顯示溫度和電壓電流等數(shù)據(jù)[9]。我國作為一個電池的生產(chǎn)大國和消費(fèi)大國，每年會生產(chǎn)和消費(fèi)巨量的鋰電池，但是在電池的充電技術(shù)方面投入的研發(fā)精力和資金相對于國外比較少。在電動自行車領(lǐng)域，隨著輕捷、體積小的鋰電子電池組代替原來笨重的鉛蓄電池，該領(lǐng)域內(nèi)對智能的鋰電池充電器需求更多。在我國，高校是很多先進(jìn)科學(xué)技術(shù)研發(fā)的前沿陣地，在電池的充電技術(shù)方面也是如此。其中高校中最為代表性的有，由北京