锂离子电池充电器的设计【开题报告】

毕业设计开题报告

电气工程及其自动化

锂离子电池充电器的设计

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

随着笔记本电脑、移动电话机及其小体积高高功率电器的广泛使用，锂离子电池也被广泛地用作供电电源。现在介绍锂电池充电器的系统设计、电路布线、软件编程及其硬件调试。充电器的规格和功能不同，及结构和电路布线也会存在很大的不同。虽然锂离子充电器市场被看好,但锂离子电池对充电器的要求非常苛刻,要设计生产锂离子充电器,需要满足几大要求。其中,基本要求是充电时要保持特定的充电电流和充电电压,即恒流恒压方式,这才能保证电池的安全充电。而且,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,这就要求过压保护。锂离子电池充电器目前具有广泛的应用，也会具有广泛的市场。针对锂离子电池不同的型号、生产厂商、应用范围及其极性要求，设计者必须设计出与之使用的专用充电器；也根据锂离子电池的特性及其充、放电曲线确定充电器的技术参数，按照这些技术设计出通用的充电器。

目前广泛使用的便携性二次电池主要有镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池和锂聚合物等几种，但是由以锂离子电池在实际生活中使用的最频繁。在一些对电池的体积、能量密度、稳定性和使用寿命等要求较高的场合，锂电池越来越多的被人们所采用。锂离子电池是在锂电池的基础上发展起来的一种新型电池。作为一种小型轻量、容量高、对环境安全的新型电池，锂离子电池主要用于便携式一些现代设备中，如移动电话机、家用小型电器设备，随着这些电器的迅速发展，锂离子电池的生产及需求量也会与日俱增。

自1990年日加公司首次提出开发出里锂离子电池以来，各国的大公司先后推出了自己的锂离子电子产品，这些公司主要有日本的东芝、松下、三洋、汤浅，美国的杜拉塞尔和中国的几家公司等。目前，全世界的锂离子电池市场规模主要由日本来体现。1995年，日本的锂离子电池的市场规模占全世界锂离子电池市场规模的88.6%。锂离子电池的应用不仅向着小型轻量得小型电器发展，而且也开始向着大型电动设备发展。

锂离子电池具有较高的能量重量比和能量体积比，无记忆效应，可重复充电次数多，使用寿命较长，价格也越来越低。它的这些特点促进了便携式产品向更小更轻的方向发展，使得选用单节锂离子电池供电的产品也越来越多。锂离子电池的不足之处在于对充电器的要求比较苛刻，对保护电路的要求较高。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1％）。另外，对于电压过低的电池需要进行预充，充电终止检测除电压检测外，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、限定充电时间，为电池提供附加保护。由此可见实现安全高效的充电控制成为锂离子电池推广应用的瓶颈。

锂电池充电器的基本要求是特定的充电电流和充电电压，从而保证电池安全充电。增加其它充电辅助功能是为了改善电池寿命，简化充电器的操作，其中包括给过放电的电池使用涓流充电、电池电压检测、输入电流限制、充电完成后关断充电器、电池部分放电后自动启动充电等。所有或者部分这些功能都可以在充电芯片中实现，当然，也可利用ASIC、分立器件、或在微处理器的基础上用软件实现。锂离子电池充电器是随着锂离子电池的发展而不断发展起来的，由锂离子电池的特性中可以得出对锂离子电池充电器的要求比较高，这也是设计锂离子电池充电器的一大难点。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，但是过充会造成电池损坏。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：

1、利用单片机A/D转换功能和PWM调制设计一个控制器

2、指示灯电路的设计。

3、电源电压与环境温度采样电路设计

4、基准电压电路和开关电路设计。

5、根据要求，完成硬件电路图的设计。

6、根据要求，用汇编或C语言进行编程。

三、研究步骤、方法及措施：

（一）、制定具体实施计划

（二）、硬件部分

1、画出总体硬件框图

2、完成系统指示灯的电路图

3、电源电压与环境温度采样电路

4、精确基准电源产生电路

5、开关控制电路

（三）、软件部分

1、系统软件总体设计思路

2、充电流程设计

3、方案的编程实现（汇编）

4、测试阶段，对系统进行必要的测试

（四）、总体电路的组合和总的调试

（五）、攥写毕业论文

（六）、论文答辩

四、参考文献

[1]Maxim公司Girt Helloes.可充电电池技术和充电方法[M].Pdffactory,2004.

[2]王耘.Ni-MH等常见蓄电池的原理及其应用.今日电子[J].2002(2)：50~62.

[3]李宁.充电器知识和电池工业[J].2001(6):25~42.

[4]张兴伟.数字手机电路与检修技术[M].北京：人民邮电出版社，2006.

[5]Moseley PT. Positive plate additives J. Journal of Power Sources[M],1997.

[6]马继军.浅析蓄电池脉冲快速充电技术及其应用[J]，移动电源与车辆.1996（3）20~41.

[7]刘玉杰,姜印平,孟祥适.关于快速脉冲充电技术的研究[J].2004(2)25~48.

[8]何洪文,孙逢春,张晨光,白文杰.锂离子动力电池充放电特性的实验研究何[J].北京理工大学学报，2002, 22(10)40~62.

[9]牛黎明.锂电池在线充放电管理电路的设计[M].计算机应用，2001.

[10]宋加仁，茅力群.基于HT46R23的锂离子电池只能充电器[J].电子设计应用，2003（8）16~30.