電池快速充電器的設計與實現

根據電池快速充電要求，開發了基于16位單片機SPCE061A和UC3842開關電源的電池快速充電器。給出了系統的工作原理、硬件結構及軟件流程。在硬件方面，重點介紹了以SPCE061A為核心的控制電路和開關電源檢測電路。從理論上分析了恒流、恒壓和智能等充電算法。經檢驗測試，各項技術指標均達到了設計要求。

??? 關鍵詞：電動車? 開關電源?? 智能充電? 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

??? 以蓄電池為能源的電動自行車被認為是21世紀的綠色工程，由于其具有省時省力、無廢氣污染、無噪音、輕便美觀等特點，受到眾多使用者的青睞。但在使用中也暴露出它的局限性，那就是蓄電池的容量決定了它僅能在較小范圍內使用，而且隨著使用時間的遞增，電池行駛里程會逐漸縮短，許多人都有半路電池耗盡，不得不費勁騎回家的經歷。本文就是要探討解決這一難題的方法，提出一種電動自行車快速充電的模式來解決這一問題，采用刷卡方式或其他計費方式對充電車輛進行收費，并指定電池類型。

??? 電動自行車快速充電系統的成敗關鍵在蓄電池充電系統，它必須具有充電時間短、對蓄電池使用壽命影響小以及充滿判斷準確的特點。因此，研制性能優良、運行可靠的電動自行車蓄電池快速充電系統是十分必要的。在盡可能較小影響蓄電池使用壽命的前提下，希望能采用最大的充電電流，在短時間內將電池容量基本充足。而且在這個過程中，電池既不產生大量氣體，又不使電池內部溫度過高。

2控制系統硬件電路設計

2.1系統總體組成框圖

??? 本設計電源采用UC3842組成單端正激式開關電源，通過開關電源控制對蓄電池進行充電。微處理器采用凌陽SPCE061A 16位單片機。12864液晶顯示出中文菜單，同時顯示電池的電壓、電流、溫度等狀態，并且利用凌陽SPCE061A 16位單片機的語音功能，對充電進行語音提示。系統總體組成框圖如圖1所示。

??? 顯示部分采用ACM12864液晶顯示，該模塊價格低，數據可讀可寫，自帶負電壓發生電路，單+5V供電，帶背光，可與各種微處理器直接接口，數據讀寫操作不受外部時鐘控制，不帶漢字庫，占空比為1/64，外部共有20條引腳來進行外部接口。通過ACM12864模塊與SPCE061A的接口設計,可實現在充電過程中通過對電壓、電流、溫度等數據的采集，經過AD轉換，在液晶屏上實時顯示出來。

??? 電流檢測通過在充電回路中串聯一個0.1歐姆的電阻，通過讀取其上的電壓值來檢測電流；電壓檢測通過兩個電阻對蓄電池兩端的電壓進行分壓，使分壓值在凌陽SPCE061A A/D轉換電壓范圍之內，從而檢測電壓。 蓄電池溫度的檢測是用溫度轉換專用芯片AD590來進行的。在整個充電過程中，要不斷檢測溫度、電壓、電流值，當溫度、電壓、電流有異常時，停止充電，發出報警信號。

??? SPCE061A的主要特點：16個I/O口，32k字的存儲空間，足夠存儲程序和字模；它內部集成AD、DA和看門狗定時器，這些特性，可以大大簡化外圍電路。不僅外部電路簡單,而且可以方便實現人性化很強的人機界面（鍵盤輸入和液晶中文菜單）和語音提示功能。