充电过程，如图所示。图锂离子电池的充电曲线为避免过充电或过放电，锂离子电池不仅在内部设有安全部分，充电器也必须采取安全保护措施，以检测锂离子电池的充放电状态。锂电池充电方法充电管理是锂离子电池管理系统的重要组成部分，它对电池的特性及寿命有着至关重要的影响。随着电源技术的不断发展，充电的手段越来越丰富，充电方式对电池及应用环境的针对性也越来越强。目前锂离子电池充电主要有四种方法恒流充电恒压充电恒流恒压充电和脉冲充电。恒流充电采用恒流充电式，可使电池具有计算温度采，温度是否位于正常范围温度高于度小于，即大于度则返回计算电池电压平均值同进行比较大于则表示充好，退出清异常标志电压正常计算温度采样平均值温度高于度小于，即大于度则返回计算电池电压平均值同进行比较大于则表明充好，退出红色的指示灯数据绿色的指示灯数据电池电压无电池清除指示绿色清除电池电于大于快充结束时间没到，重新充电若没有电池，退出系统控制高电平，电池恒流调整个通道轮流采样进入状态采集电阻电压选择转换通道，采集电源电压充电取样充电延时，采样停止采样保存个给出低电平个通道轮流采样停止采样完成了个充电状态的操作后，系统将进入秒钟延时判断，进行延时。给低电平送数，查表开始延时秒钟延时到后，系统将进步的判断处理。低电平时间秒延时取电池电压选择转换通道，采集电源电压取样充电停止采样计算电源电压的平均值，同比较电源正常，进入下步骤计算温度状态的平均值，处在正常范围温度高于小于，即大于度返回计算采样平均值电池电压平均值与做比较电池电压大于，充好退出红色指示绿色比较电池电压，小于则表明电池被取出，显示状态无电池清除显示大于，进步处理如果电池电压小于充电时间是否已到未到，继续快速充电充电时间已到时间没到电池电压大于，且时间到，认为充好了没有电池，退出控制高水平，电池恒流调整个通道轮流采样进入状态采集电阻上的电压选择转换通道，采集电源电压充电取样充电延时，采样停止采样给低电平送数开始延时低电平时间继续延时取电池电压计算电源电压的平均值，同比较判断状态值温度正常计算温度平均值判定温度是否正常温度正常温度高于度电池电压判断计算电压平均值若电压大于电池电压大于，出现异常清标志指示无电池清除指示，河南科技学院届本科毕业论文设计论文题目锂离子电池的充电器设计学生姓名毕明迪所在院系机电学院所学专业应用电子技术教育导师姓名张伟完成时间年月日摘要本设计以单片机为控制核心，系统由指示灯电路电源电压与环境温度采样电路精确基准电压产生电路和开关控制电路组成。实现了电池充电指示保护机制及异常处理等充电器所需要的基本功能。本文对锂离子电池的参数特性充电原理与充电方法进行了详尽的描述，并提出了充电器的设计思想和系统结构。该电路具有安全快速充电功能，可以广泛应用于室内外单节锂离子电池的充电，如手机数码产品电池等。关键词锂离子电池，充电器，硬件电路，软件设计目录引言课题研究背景充电器功能描述系统设计框架与技术参数系统设计框架锂离子电池特性锂离子电池参数特性锂离子电池的放电特性锂离子电池的充电特性锂电池充电方法恒流充电恒压充电恒流恒压充电脉冲充电系统技术参数充电器硬件设计系统指示灯电路电源电压与环境温度采样电路精确基准电源产生电路开关控制电路充电器软件设计系统软件总体设计思路系统主流程充电流程设计程序设计总结致谢参考文献附录系统整体电路图附录二程序清单引言课题研究背景近年来，各种携带式的电子产品成为市场上的热门，如手机数位相机个人数字助理笔记型电脑等等等产品均朝向无线化可携带化方向发展，对于产品的各项高性能元件也往轻薄短小的目标迈进，因此对于体积小重量轻能量密度高的二次电池需求相当迫切。因此,电池厂商也研发出各种不同用途的电池，来适应电子装备的需求。使电子产品具有携带更方便，使用时间长等特点。小型二次电池包括镍镉电池镍氢电池及锂电池，在防止镉污染的环保需求下，镍镉电池慢慢被取代已成趋势。镍氢电池虽无环保问题，但是能量密度低，高温特性差及少许记忆效应等缺点，在产品应用上，已经逐渐被锂离子电池所取代。锂离子电池具有工作电压高能量密度大重量轻寿命长及环保性佳等优点，皆以锂离子电池做为其能量来源，因为电子产品的使用量迅速成长，各种可携带式电子产品的研发不得不更轻薄短小以使产品能更具有竞争力，“电池”的角色显得更加重要，其品质的良莠甚至决定了产品的成功与否，特別是可充电二次电池，在市场中成长快速利润高，目前已成为许多先进国家竞相发展的研究项目，其未来需求及发展前景是相当看好的。总的来说，锂离子电池具有以下优点能量密度高，其体积能量密度和质量能量密度分别可达和，而且还在不断提高。工作电压高，通常单节锂离子电池的电压为，单体电池即可为的逻辑电路供电。对于要求较高供电电压的电子设备，电池组所需串联电池数也可大大减少。自放电小，每月以下，不到镍镉电池的半。可快速充放电，次充电时容量可达标称容量的以上。锂离子电池负极用特殊的碳电极代替金属锂电极，因此允许快速充电。在特定情况下可在短时间内充足电，而且安全性能大大提高。寿命长，锂离子电池采用碳负极，在充放电过程中，碳负极不会生成金属锂，从而可以避免电池因内部金属锂短路而损坏。目前，锂离子电池的寿命可达次以上，远远高于各类电池。允许温度范围宽，锂离子电池具有优良的高低温放电性能，可在之间工作。高温放电性能优于其它各类电池。此外，锂离子电池还具有体积小输出功率大无记忆效应和无环境污染等优点。综合性能优于铅酸镍镉镍氢和金属锂电池，被称为性能最好的电池，尽管锂离子电池具有上述诸多优点，但还是存在有如下的缺点。与干电池无互换性锂离子电池虽然有电压高的好处，但也有很难和干电池互换的缺点，当蓄电池放完电时，般的想法是用干电池暂时取代但由于这两者电压不同，不能直接代换。无法急速充电锂离子电池不能像镍镉电池那样，用分钟急速充足电。锂离子电池的充电方法是，最初以恒定电池充电，最后则以恒定电压完成充电，较快速度充电时间约需小时。内部阻抗高因为锂离子电池的电解液为有机溶液，其电导率比镍镉电池镍氢电池的水溶液电解液小得多。所以，锂离子电池的内部阻抗比镍镉电池或镍氢电池约大倍左右。工作电压变化较大电池放电到额定容量的时，镍镉电池的电压变化很小约，锂离子电池的电压变化很大约。对电池供电的设备来说，这是严重的缺点，但可以由锂离子电池放电电压变化比较大，很容易据此检测电池的剩余电量。放电速率较大时，容量下降较大。必须有特殊的保护电路，以防止过充或过放。但同其优点相比，这些缺点不应成为主要问题，特别是用于些高科技，高附加值的产品中。因此锂离子电池具有广泛的应用价值，其经济价值相当可观。充电器功能描述充电器是特为化学电池设计的理想产品，它们使电池的三项关键指标达到最优化，即容量寿命和安全性。正是锂离子电池在各个领域越来越广泛的应用，推动了对锂离子电池充电器的研究。目前些大的厂家生产的充电器都具有以下特点具备限流保护，电流短路与反充保护线路设计自动快速充电充满电后自动关断等等。有的还具有充电状态显示低噪声模拟微电脑控制系统等特点。由于锂离子的特点使得其对充电器的要求比较苛刻。其要求的充电方式是恒流恒压方式，为有效利用电池容量，需将锂离子电池充电至最大电压，但是过压充电会造成电池损坏，这就要求较高的控制精度精度高于。另外，对于电压过低的电池除了需要进行预充充电终止检测电压检测外，还需采用其他的辅助方法，作为防止过充的后备措施，如检测电池温度限制充电时间，为电池提供附加保护，由此可见实现安全高效的充电控制已成为锂离子电池推广应用的目标。按照锂离子电池的特性参数和充放电曲线完成充电器设计，可以完成如下的功能。电池充电功能完成基本的充电功能，能按电池的充电曲线，完成恒流恒压充电。指示电池正在充电，充电器的指示灯显示为红色充电后，指示灯显示为绿色。保护机制当电池和充电器的工作温度超过设定范围，或者充电电压出现异常时，系统的红色指示灯闪烁，期间隔为。此外，对于过压和过流状况采取相应的保护措施，保证充电的正常运行。异常处理系统能在排除异常后，重新恢复充电。系统设计框架与技术参数系统设计框架锂离子电池在充放电使用中必须注意保护。用个形象的肥皂泡沫做比喻，锂离子电池如同堆肥皂泡沫，泡内存储的就是电能。充电时，气泡会随着充电时间的加长而不断增大，当超过其极限值时气泡就会破裂，此时即损坏了锂电晶型，造成永久性损坏若过度放电，则会造成气泡塌陷消失，这样下次充电时气泡就充不起来，导致锂电池失效。设计系统框架时，除了技术参数外，系统的可靠性和安全性也是至关重要的。为了保证充电不对电池造成永久性损坏，在设计中必须考虑保护措施包括过流保护过压保护和温度保护。另外，充电器充电过程包括了恒流工作阶段和恒压工作阶段，且系统必须保证恒流恒压的稳定性。图所示时系统的设计框架，包括电压温度采样模块开关控制模块保护机制模块和充电模块。温度电压采样充电功能模块保护机制主控制单元开关控制图系统框架设计保护机制该模块将系统的工作状态实时显示出来，并根据事先编写的软件响应监控信号。在实现时，该模这些缺点不应成为主要问题，特别是用于些高科技，高附加值的产品中。因此锂离子电池具有广泛的应用价值，其经济价值相当可观。充电器功能描述充电器是特为化学电池设计的理想产品，它们使电池的三项关键指标达到最优化，即容量寿命和安全性。正是锂离子电池在各个领域越来越广泛的应用，推动了对锂离子电池充电器的研究。目前些大的厂家生产的充电器都具有以下特点具备限流保护，电流短路与反充保护线路设计自动快速充电充满电后自动关断等等。有的还具有充电状态显示低噪声模拟微电脑控制系统等特点。由于锂离子的特点使得其对充电器的要求比较苛刻。其要求的充电方式是恒流恒压方式，为有效利用电池容量，需将锂离子电池充电至最大电压，但是过压充电会造成电池损坏，这就要求较高的控制精度精度高