基于单片机的智能充电器设计毕业论文

基于单片机的智能充电器设计毕业

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目录

1 绪论 (1)

1.1课题研究的背景、目的及意义 (1)

1.2国外研究现状 (2)

1.2.1国外研究现状 (2)

1.2.2国研究现状 (2)

1.3研究容与章节安排 (5)

2 方案比较和选择 (6)

2.1总体设计框图 (6)

2.2电源模块 (7)

2.2.1电源方案的选择 (7)

2.3充电方法 (8)

2.3.1锂电池的充电特性 (8)

2.3.2充电方案的选择 (9)

2.4 SOC估算方法 (10)

2.4.1 SOC估算方法的选择 (10)

2.5通信方式 (11)

2.5.1 通信方式的选择 (11)

2.6本章小结 (12)

3 硬件设计与实现 (13)

3.1单片机电路 (13)

3.2充电电源电路 (16)

3.2.1变压电路 (16)

3.2.2整流、滤波电路 (17)

3.2.3 TL494脉宽调制电路 (17)

3.2.4 DC-DC电路 (19)

3.3电压采集电路 (19)

3.4温度采集电路 (21)

3.5报警电路 (21)

3.6本章小结 (22)

4 软件设计与实现 (23)

4.1软件开发环境 (23)

4.1.1 Qt5.4集成开发环境 (23)

4.2单片机程序设计 (23)

4.2.1 整体设计逻辑概述 (23)

4.2.2 电压、温度数据采集 (24)

4.3上位机软件程序设计 (25)

4.3.1 整体设计概述 (25)

4.3.2 程序逻辑流程图 (25)

4.3.3 UI界面 (25)

4.4 上下位机的通信设计 (27)

4.4.1 通信协议概述 (27)

4.4.2 上下位机通信流程图 (27)

4.5 本章小结 (28)

5 调试与分析 (29)

5.1充电电路检测 (29)

5.2温度电路检测 (30)

5.3电压电路检测 (31)

5.4充电器运行检测 (32)

5.5 本章小结 (33)

6 总结与展望 (34)

参考文献 (35)

致谢 (37)

1 绪论

如今随着人们物质生活水平的提高，人们的出行越来越离不开电动交通工具，尤其是锂电池电动自行车。对于锂电池的充电方案的研究也越来越多。本章节从目前存在并应用的基于单片机的智能充电器的设计方案进行分析，集中分析锂电池充电器充电系统的研究背景、意义以及国外在这个方面的研究，明确本课题研究的主要目标、容及本论文的框架结构。

1.1课题研究的背景、目的及意义

随着全球经济的发展，锂电池对于人们生活的影响越来越大。锂电池具有储能密度高，寿命长等优点，在当前社会应用围极广[1]。如今锂电池在出行工具、娱乐工具等领域市场所占比重很大[2]。目前锂电池应用的领域很广泛，尤其是电动自行车领域。2006年前后，锂电池组开始出现在我国的电动自行车领域。到2008前后，以锂电池作为车载电池的电动自行车得以大围推广[3]。如今锂电池电动自行车在我国已经普及[4]。然而随着人们对锂电池产品需求的发展，锂电池的频繁充放电已经成为常态。在三星手机出现爆炸事件发生后，人们对锂电池的安全性越来越重视，尤其是充电过程中，锂电池安全更为重要。所以锂电池的风险管理越来越重要[5]。与此同时，频繁的使用电子设备，电源电池经常充放电，这对电池的寿命是极大地考验，再加上很多商用的的锂电池充电器不能很好的解决锂电池充电安全问题，所以需要更多的人去研究更安全的锂电池充电器。一些大众的电池充电器采用的事高电流快速充电技术，在电池满电后不能做出判断，终止重点，这导致所充的电池组温度会很高，这极大的影响了电池组的使用寿命[6]。

当今社会，科学技术快速进步，关于锂电池的充电技术也有了突飞猛进的

质变。一些更为进准的充电控制算法开始出现，并被人们用在实际的充电器设计中。为了满足人们对家用锂电池产品的安全性、智能性、人机交互性等方面的要求，充电器设计要更加智能化。智能化的锂电池不仅能提高充电效率，使得资源高效利用还能减少充电时间，提高客户的体验度，并能保证锂电池的使用寿命[7]。

本设计采用的方案是用TL494芯片和单片机 STM32F103组合，并用Qt开发控制软件的整体方案。TL494芯片作为充电电源的主控芯片，能满足电动自行车锂电池组的充电需求。STM32单片机含资源很多，能很好的处理采集的数据和控制设计所需要的外设。再加上上位机的软件能使得所设计的充电器智能、安全，同时保护好电池，保证电池的使用次数。

1.2国外研究现状

市场需求增加是科技投入的动力，在智能充电器市场也是如此，相关的工作人员采用更为先进的方案实现充电器安全，智能。在过去几十年里，由于锂电池技术的日益成熟以及锂电池相比较镍镉、镍氢电池具有极大的优势，所以对于镍镉、镍氢电池这类电池充电系统的研究越来越少，但在锂电池的研究上投入精力巨大。所以锂电池充电器的研究更加火热。

1.2.1国外研究现状

德国 Mentzer UlectronicGmbH 和 Wemer Retzlafr [8]合作研发的 BADICHUQ 系统首次车载实验，并于1992年进行二次改进的 BADICOACH 系统。他们所设计的动力电池充电系统，在充电过程中能智能的显示电池组的充电状态，包括电池组的电压、电流、温度。此外整套系统还能用PC机控制。其系统的一个特色便是测量电压的方案是用非线性电路来检测，并用脉宽信号控制充电过程中的电压