电池快速充电器的设计与实现

电池快速充电器的设计与实现

根据电池快速充电要求，开发了基于16位单片机SPCE061A和UC3842开关电源的电池快速充电器。给出了系统的工作原理、硬件结构及软件流程。在硬件方面，重点介绍了以SPCE061A为核心的控制电路和开关电源检测电路。从理论上分析了恒流、恒压和智能等充电算法。经检验测试，各项技术指标均达到了设计要求。

    关键词：电动车  开关电源   智能充电  SPCE061A

    Abstract: To meet the demand of quick battery charging, a fast battery charger based on 16bit Sunplus microprocessor SPCE061A and switching power supplier UC3842 is developed. This paper introduces the working principle, hardware structure as well as software flow of charger system. To hardware, SPCE061A-core control circuit and detection circuit of switching power supplier are emphatic introduced. This paper analyses several kinds of charge algorism such as constant current, constant voltage and intelligent charge theoretically. The test indicates that all technique guideline reach the demand of design.

    Keywords: Electrical bike；Switching power source；Intelligent chart

1引言

    以蓄电池为能源的电动自行车被认为是21世纪的绿色工程，由于其具有省时省力、无废气污染、无噪音、轻便美观等特点，受到众多使用者的青睐。但在使用中也暴露出它的局限性，那就是蓄电池的容量决定了它仅能在较小范围内使用，而且随着使用时间的递增，电池行驶里程会逐渐缩短，许多人都有半路电池耗尽，不得不费劲骑回家的经历。本文就是要探讨解决这一难题的方法，提出一种电动自行车快速充电的模式来解决这一问题，采用刷卡方式或其他计费方式对充电车辆进行收费，并指定电池类型。

    电动自行车快速充电系统的成败关键在蓄电池充电系统，它必须具有充电时间短、对蓄电池使用寿命影响小以及充满判断准确的特点。因此，研制性能优良、运行可靠的电动自行车蓄电池快速充电系统是十分必要的。在尽可能较小影响蓄电池使用寿命的前提下，希望能采用最大的充电电流，在短时间内将电池容量基本充足。而且在这个过程中，电池既不产生大量气体，又不使电池内部温度过高。

2控制系统硬件电路设计

2.1系统总体组成框图

    本设计电源采用UC3842组成单端正激式开关电源，通过开关电源控制对蓄电池进行充电。微处理器采用凌阳SPCE061A 16位单片机。12864液晶显示出中文菜单，同时显示电池的电压、电流、温度等状态，并且利用凌阳SPCE061A 16位单片机的语音功能，对充电进行语音提示。系统总体组成框图如图1所示。

    显示部分采用ACM12864液晶显示，该模块价格低，数据可读可写，自带负电压发生电路，单+5V供电，带背光，可与各种微处理器直接接口，数据读写操作不受外部时钟控制，不带汉字库，占空比为1/64，外部共有20条引脚来进行外部接口。通过ACM12864模块与SPCE061A的接口设计,可实现在充电过程中通过对电压、电流、温度等数据的采集，经过AD转换，在液晶屏上实时显示出来。

    电流检测通过在充电回路中串联一个0.1欧姆的电阻，通过读取其上的电压值来检测电流；电压检测通过两个电阻对蓄电池两端的电压进行分压，使分压值在凌阳SPCE061A A/D转换电压范围之内，从而检测电压。 蓄电池温度的检测是用温度转换专用芯片AD590来进行的。在整个充电过程中，要不断检测温度、电压、电流值，当温度、电压、电流有异常时，停止充电，发出报警信号。

    SPCE061A的主要特点：16个I/O口，32k字的存储空间，足够存储程序和字模；它内部集成AD、DA和看门狗定时器，这些特性，可以大大简化外围电路。不仅外部电路简单,而且可以方便实现人性化很强的人机界面（键盘输入和液晶中文菜单）和语音提示功能。