摘 要：針對(duì)如何快速充電并有效地保護(hù)和延長(zhǎng)電池使用壽命，提高電池組整體的能量效率及使用可靠安全度，文章利用HT46R23單片機(jī)微處理機(jī)設(shè)計(jì)了一款鋰電池充電和管理保護(hù)板，本設(shè)計(jì)能對(duì)電池充放電過(guò)程進(jìn)行全程監(jiān)控，及時(shí)取樣并進(jìn)行各種變數(shù)的比較，做出明確的決策，提供有效數(shù)據(jù)顯示。

關(guān)鍵詞：HT46R23單片機(jī)；ReflexTM；溫度感測(cè)；AD590；類(lèi)比電壓

1 概述

近年來(lái)，由于石油枯竭出現(xiàn)的能源危機(jī)，以及人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，整個(gè)世界對(duì)于可再生能源的需求日益增加，可再生能源具有取之不盡用之不竭的特點(diǎn)。主要有太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、地?zé)崮艿取Ｌ?yáng)能電池、風(fēng)力發(fā)電電池等各種攜帶式電子產(chǎn)品，都需要電池。如果能好好地利用鋰電池的特性并且好好地管理使用，這將對(duì)人們生活產(chǎn)生很大的幫助，對(duì)環(huán)境污染的負(fù)擔(dān)減輕很多。

電池是主要儲(chǔ)能元件，最新科技發(fā)現(xiàn)，鋰鐵電池具備體積小、能量密度大、單體電壓高、自放電率低、內(nèi)阻小等優(yōu)勢(shì)，更具有高能量密度及高循環(huán)性能，瞬間大功率充電，并瞬間大功率輸出及強(qiáng)續(xù)航力等優(yōu)點(diǎn)，是一個(gè)不錯(cuò)的新型儲(chǔ)能元件，若能夠快速的充電并保護(hù)，并能有效安全管理電池，成為較理想之儲(chǔ)能元件，是主要的目標(biāo)，若能用微處理機(jī)執(zhí)行整個(gè)鋰電池充電放電控制管理，應(yīng)該是一個(gè)較好的方法。

然而如何快速充電并有效地保護(hù)和延長(zhǎng)電池使用壽命，提高電池組整體的能量效率及使用可靠安全度，是鋰離子電池在電能實(shí)際應(yīng)用中必須解決的問(wèn)題，所以研究鋰離子充放電特性和安全有效的管理系統(tǒng)具有劃時(shí)代的重大意義。

2 研究方向

（1）如何快速的充電、安全有效保護(hù)電池和有效管理電池是其研究的目標(biāo)。

（2）盡可能對(duì)電池充放電過(guò)程進(jìn)行全程監(jiān)控，及時(shí)取樣并進(jìn)行各種變數(shù)的比較，做出明確的決策，提供有效數(shù)據(jù)顯示，這包括整組電池組的電壓、電流、溫度及電能等功能。

3 工作原理

（1）本系統(tǒng)的微控中心，用盛群公司的HT46R23單片機(jī)微處理器執(zhí)行整個(gè)系統(tǒng)的控制工作，這種全數(shù)位化的控制方式將使系統(tǒng)簡(jiǎn)單化，不會(huì)有復(fù)雜的控制電路，而整個(gè)系統(tǒng)的更新、修改以及參數(shù)的調(diào)整修改可便攜進(jìn)行，然而可針對(duì)不同的需求及功能，調(diào)整部分硬件電路。

（2）主控元件采用切換式電力電子（常用的功率型MOS器件并配合常用的PWM的單片機(jī)控制）。

（3）參數(shù)感測(cè)：對(duì)于電池組充放電過(guò)程的執(zhí)行參數(shù)監(jiān)控，溫度、電壓、電流及電量等即時(shí)顯示電池狀況。

電池保護(hù)：保護(hù)電池不過(guò)充、不過(guò)放和不過(guò)溫。

顯示變數(shù)：適時(shí)顯示電池的各項(xiàng)功能參數(shù)和執(zhí)行狀態(tài)。

電池診斷：電池可進(jìn)行篩選，在電池老化時(shí)提供訊息，進(jìn)而提高電池的整體效能，延長(zhǎng)電池的使用壽命。剩余電量預(yù)測(cè)功能：電池剩余電量預(yù)估，有助于使用者對(duì)電池有效的使用管制。

（4）電池充電的方式有常用的下列幾種：定電壓充電法、定電流充電法、定電流切換定電壓充電法、脈沖式定電流充電法及ReflexTM擾動(dòng)法等方法，本課題采用ReflexTM的改進(jìn)方式，如此便可以增加電池的壽命及改善電池的電極氧化物形成問(wèn)題。

（5）分相脈沖充電和ReflexTM擾動(dòng)與平衡電路圖，利用一般電路將AC110V 60HZ轉(zhuǎn)換成DCV 15V至直流電壓作為輸入，經(jīng)由M1、M2、M3及M4配合L達(dá)成平衡充電及放電。如此以來(lái)便可以提高有效的提高電能使用效率，達(dá)到電池上充下放及下充上放之特性。

（6）圖1為鋰電池溫度感測(cè)監(jiān)控電路圖，是利用AD590感測(cè)溫度，經(jīng)由LM324之運(yùn)算放大器處理后，等量之類(lèi)比溫度轉(zhuǎn)換成類(lèi)比電壓送入 HT46R23類(lèi)比輸入。

（7）如圖2為鋰電池放電保護(hù)及管理電路圖，利用電子開(kāi)關(guān)及電流轉(zhuǎn)換成類(lèi)比電壓，經(jīng)方程式的計(jì)算（Q=IT）得知電池放電量，進(jìn)而管理電池。

（8）鋰電池管理顯示圖透過(guò)HT46R23與16*2 LCD顯示器經(jīng)由程式顯示，鋰電池的充電電壓、溫度及放電流量等，方便監(jiān)測(cè)電池的狀況。

4 結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)微控中心用HT46R23單片機(jī)微處理器執(zhí)行整個(gè)系統(tǒng)的控制工作，這種全數(shù)位化的控制方式將使系統(tǒng)簡(jiǎn)單化，不會(huì)有復(fù)雜的控制電路，能對(duì)鋰電池進(jìn)行快速充電、對(duì)充放電過(guò)程進(jìn)行全程監(jiān)控，并能有效地提高電池利用效率，但也存在一些不足支出，設(shè)計(jì)中也常常會(huì)有電路上的一些問(wèn)題，當(dāng)調(diào)試完成后仍然有很多問(wèn)題需要克服，相信未來(lái)若能更好地利用鋰電池的特點(diǎn)，在未來(lái)綠色能源及環(huán)境保護(hù)上人們會(huì)更盡一份力量。

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作者簡(jiǎn)介：張燕平（1980，12-），女，助教，教師，研究方向?yàn)殡姎庾詣?dòng)化。