[發明專利]基于單片機的多功能智能電池充電系統

在審

• 申請號: 201611124411.7
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106655363A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 吳斌;汪峰;潘燚;朱弘強;蔡輝
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十二研究所
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中,樊昕

技術領域

本發明涉及一種智能電池充電系統，具體地，涉及一種基于單片機(Microcontroller Unit，MCU)的多功能智能電池充電系統。

背景技術

鋰離子電池以工作電壓高、能量密度大、自放電率小等優良特性，在手機、筆記本電腦市場，它已經完全取代其他電池，擁有100％的占有率；但鋰離子電池對自身的電壓很敏感，過充或過放都會影響其正常工作。因此，安全、可靠、快速、高效的鋰電池充電器對鋰電池的性能及應用有著至關重要的作用。

鋰離子電池的不足之處在于對充電器的要求比較苛刻，對保護電路的要求較高。為了有效利用電池容量，需將鋰離子電池充電至最大電壓，但過壓充電會造成電池損壞，這就要求較高的充電精度(精度高于1％)。另外，對過放的電池需要進行預充。此外，還需要用其它的輔助方法提高其可靠性，如檢測電池溫度，檢測充電電流等。因此，一個高精度、高可靠性的鋰電池充電電路顯得尤為重要。

鋰離子電池以高能量密度、體積小、重量輕等優勢，正迅速延伸入電動工具、電動自行車、及其他的應用中，它廣闊的市場前景也越來越得到業界的認同。然而與鎳氫、鎳鎘、鉛酸電池相比，要更快地推動鋰離子電池的應用和發展，就必須不斷提高它的安全性和使用壽命。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于單片機的多功能智能電池充電系統，使用單芯片控制，設計簡單，提供多種標準接口，使智能電池的管理應用更加廣泛，簡化了邏輯，降低了設計的難度和系統的復雜性。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種基于單片機的多功能智能電池充電系統，僅以一個單片機實現所有控制，以單片機作為充電器，利用總線從電池和主機獲取充電信息，通過單片機內部集成的單端/差分ADC和片內電壓基準實現對充電電壓、電流的精確控制。

所述總線包括SMBus、I²C、USB、UART或SPI中任一種或多種類型。

所述總線可根據用戶的特殊要求進行定制。

所述單片機采用C8051FXXX系列集成電路。

所述單片機內部集成有包括AD0-AD3四個ADC輸入引腳，AD0、AD1之間連接功率電阻R1，且R1連接在總線上、AD2、AD3之間連接功率電阻R2，且R2一端連接電池，通過四個ADC輸入引腳實現對四個點的高精度模擬采樣，結合片內電壓基準得到各個點的精確電壓。

所述單片機的P1口與連接在總線上的MOSFET管M0連接，單片機上的兩個脈寬調制口PWM1、PWM2上分別連接MOSFET管M1和M2，其中，M1和M2連接，M0和M1之間通過R1連接，通過對功率電阻R1兩端的檢測，得到輸入電壓和輸入電流，從而根據應用需要調整M0的開關頻率；通過對功率電阻R2兩端的檢測，得到電池兩端的電壓和充電電流，從而根據電池需要的充放電電壓、電流調整PWM1、PWM2的脈寬，實現對M1、M2兩個MOSFET的精確控制。

所述系統采用恒流恒壓充電法，在充電初期采用較小的電流對電池進行預充電，對出現過放的電池進行修復和保護，然后采用較大的恒定電流對電池充電，實現快速充電的目的；最后采用恒定電壓充電，確保電池充滿。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

一，整個系統使用單芯片控制，簡化了系統設計，節省了成本；

二，該系統除提供SMBus接口與現有充電芯片、電池連接外，還可提供USB、UART、SPI等標準接口，增強了系統的適應范圍，因而，具有很好的推廣使用價值。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本發明一實施例的電路原理圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。