基于單片機的鋰離子電池充電系統(tǒng)設(shè)計方案

畢業(yè)設(shè)計方案1-濟南大學(xué)泉城學(xué)院濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計方案題目基于單片機的鋰離子電池充電系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)電氣工程及其自動化班級1301班學(xué)生姚良潔學(xué)號2013010873指導(dǎo)教師張興達魏志軒二〇一七年四月十日學(xué)院工學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動化學(xué)生姚良潔學(xué)號2013010873設(shè)計題目基于單片機的鋰離子電池充電系統(tǒng)設(shè)計選題背景與意義1.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀自90年代以來，中國正日趨成為世界上最大的電池生產(chǎn)國和最大的電池消耗國。隨著科技的發(fā)展，人們對身邊電子產(chǎn)品的數(shù)字化、自動化和效率的要求越來越高。便攜式電池成為用戶的首選，隨著各式各樣的電池出現(xiàn)，用戶在選用電池時，在考慮到電池的環(huán)保、性價比的同時，更加注重電池的便攜性。正因為鋰離子電池具有高的體積比能量和環(huán)保性能，符合當前世界電池技術(shù)的發(fā)展趨勢，逐漸成為市場的主流[1]。我國鋰電池行業(yè)的年增長率已超過20%，2016年電池總體需求量達到50億塊左右?？梢?，在當前和今后相當一段時間，鋰電池將成為我國電池工業(yè)的龍頭。雖然我國已是僅次于日本的鋰離子電池生產(chǎn)大國，市場增長空間巨大，但并非強國，在全球鋰離子電池產(chǎn)業(yè)仍處于低端。隨著手機用戶的日益增多，如何保養(yǎng)手機也成為了眾多手機使用者面臨的一個實際問題，而手機電池作為手機的一個重要組成部分，直接影響了使用壽命和性能。智能手機的屏幕越來越大，功能越來越多，現(xiàn)有的鋰離子電池產(chǎn)品越來越難以滿足需求，選擇合適的充電器，可以延長我們的手機鋰離子電池的使用壽命。現(xiàn)階段消費者除了通過原廠配備的充電器給便攜式設(shè)備充電之外，普遍采用的是通過移動電源來補充電池的電量。根據(jù)日本矢野經(jīng)濟研究所的預(yù)測，鋰離子電池正以53.33%的年增長率快速取代傳統(tǒng)的鎳鉻鎳氫電池市場。目前國內(nèi)移動電源市場上主要的品牌有小米、愛國者、品勝、華為等，國外市場比較知名的品牌有BOOSTCASE、MALA等。移動電源市場在近幾年得到了很大的發(fā)展，市場中出現(xiàn)了各式各樣的品牌。與此同時，在移動電源產(chǎn)品中也存在很多需要解決的問題。比如：自身充電所需時間過長，USB輸出電壓不穩(wěn)定，電能轉(zhuǎn)化效率不高，輸出保護較為單一，輸出大電流時散熱性能不好等。相較于國外而言，國內(nèi)的鋰電池智能充電系統(tǒng)性能欠佳，還需要加大研究力度[2]。2.選題的目的及意義近幾年來，便攜式電子產(chǎn)品的迅猛發(fā)展促進了電池技術(shù)的更新?lián)Q代。其中鋰離子電池以其重量輕、儲能大、功率大、無記憶效應(yīng)、無污染、自放電系數(shù)小、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，脫穎而出，迅速成為市場的主流。鋰電池是20世紀末才出現(xiàn)的綠色高效能可充電電池，目前隨著鋰離子電池的推廣及大量應(yīng)用，鋰離子電池深受社會和用戶的歡迎[3]。目前已廣泛應(yīng)用于手機、筆記本電腦、數(shù)碼相機及眾多的便攜式設(shè)備，其中筆記本電腦占23%，手機占50%，為最大領(lǐng)域。電子、電電流的檢測和電池溫度的檢測。它們的檢測機制是通過主芯片內(nèi)部ADC的采樣電路來實時采樣電池狀態(tài)的，再把ADC采樣電路得到的數(shù)據(jù)進行處理得到我們需要檢測的參數(shù)。通過對設(shè)計要求的分析和各元器件的了解，得出分立元件與集成塊的某些連接方法，選擇合適的設(shè)計方案，從而達到設(shè)計功能的要求，并且把這些元器件焊接在一塊電路板上。 本次軟件采用AT89C51單片機結(jié)合MA1898鋰離子電池充電芯片進行設(shè)計，C語言進行編程。MAX1898和外部單片機的共同作用下，實現(xiàn)了充電的過程[18]。通過對硬件電路的分析，通過主要控制MAX1898使能及充電完成和充電出錯時的信號指示控制，用軟件程序來實現(xiàn)電流、電壓、溫度的采樣和保護以及聲光報警的功能。通過對鋰電池狀態(tài)的檢測，使充電轉(zhuǎn)入不同的充電階段。進入不同的充電階段后，通過一定的算法，改變單片機輸出PWM信號的占空比，實現(xiàn)不同階段充電的控制，并顯示充電的狀態(tài)。圖1.2為正常充電狀態(tài)下單片機軟件程序流程圖。圖1.2正常充電狀態(tài)下軟件程序流程圖同時，系統(tǒng)軟件設(shè)計對各個充電階段都需要實時監(jiān)測充電過程的異常。當充電器電壓、電池電壓、電池溫度不滿足充電條件時，就進入了異常處理狀態(tài)。當出現(xiàn)異常情況時就會調(diào)用報警子程序發(fā)出報警信號，蜂鳴器會發(fā)出警報。通過對硬件和軟件的設(shè)計，實現(xiàn)了智能充電，充分保證了鋰離子電池充電過程的安全性。四、參考文獻[1]程立文.手機電池的未來發(fā)展方向[J].電源技術(shù),2008,(1):6-8.[2]李凌云,任斌.我國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及國內(nèi)外應(yīng)用情況[J].電源技術(shù),2013,37(5):883-885.[3]屈偉平.鋰電池的廣泛前景及發(fā)展障礙[J].電源技術(shù)應(yīng)用,2009,(8):120.[4]王海明,鄭繩楦,劉興順.鋰離子電池的特點及應(yīng)用[J].電氣時代,2004,(3):132-134.[5]徐振.鋰電池一般特性及管理系統(tǒng)分析[J].廣西輕工業(yè),2009,(10):35-37.[6]周鵬.動力鋰電池的充電及保護應(yīng)用[J].電源技術(shù),2012,(5):648-649.[7]陳修強.鋰電池智能管理系統(tǒng)研究與設(shè)計[D].太原科技大學(xué),2013.[8]林思岐.電池均衡電路的研究及應(yīng)用[D].北京交通大學(xué),2013.[9]J.Garche,A.Jossen.Batterymanagementsystems(BMS)forincreasingbatterylifetime[J].Proc.IEEE,2000,(5):322-324.[10]Jean-FrancoisCousseau,ClemenceSiret,Fuzzy-ControlledLi-ionBatteryChargeSystemwithAetiveState-of-ChargeController[J]IEEETransactionsonIndustrialElectronics,2002,48(3):585-593.[11]鄧紹剛,汪艷,李秀清,黃合寶.鋰電池保護電路的設(shè)計[J].電子科技,2006,(10):68-72.[12]HosseinMaleki,JasonN.Howard.InternalshortcircuitinLi-ioncells[J].JournalofPowerSources,2009,(5):422-424.[13]沈俊.智能手機快速充電[D].上海交通大學(xué),2013.[14]李洪,戴永軍,李向鋒.基于單片機控制的鋰電池充電和保護系統(tǒng)[J].電工技術(shù),2009,(9):57-58.[15]野澤哲生,蓬田宏樹.偉大的電能無線傳輸技術(shù)[J].電子設(shè)計應(yīng)用,2007,(6):42-54.[16]黃春耀.基于單片機的智能充電控制器的設(shè)計與應(yīng)用[J].龍巖學(xué)院學(xué)報,2007,25(3):235-237.[17]王濤,屈高龍.基于單片機的智能手機充電器的設(shè)計[J].電子測試,2014,(6):58-59.[18]陳朝陽.低功耗鋰離子電池保護電路設(shè)計[D].華中科技大學(xué),2006.五、指導(dǎo)教師評語指導(dǎo)教師（簽字）