基于AVR單片機(jī)的鎳鎘電池快速充電裝置設(shè)計(jì)方案解析

　　引 言

　　鎳鎘電池因其可重復(fù)充電 ，使用壽命長(zhǎng) ，受到各類電池用戶的普遍歡迎 ，尤其在軍事和航空等領(lǐng)域使用較多。 軍方使用較多的是高電壓、大電流鎳鎘電池組。 由于使用的特殊性 ，要求在 2 h內(nèi)充足 90%以上的額定容量。 用普通的快速充電法對(duì)電池充電

　　時(shí) ，電池溫度和內(nèi)壓上升較快 ，且在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不能充到要求的容量 ，普通充電方法不能夠滿足軍事應(yīng)用對(duì)電池的使用要求。

　　實(shí)驗(yàn)表明 ， 鎳鎘電池快速充電最好的方法是采用脈沖充電法 ，并且在充電過(guò)程中始終以接近鎳鎘蓄電池可接受的充電電流充

　　電。 采用脈沖充電法 ，即在大電流快速充電過(guò)程中疊加短時(shí)深度放電脈沖 ，這樣可以減小電池極化 ，提高快速充電的電流值。 根據(jù)脈沖充電法的要求和鎳鎘電池的充電特性可以知道 ，在快速充電過(guò)程中 ，必須交替對(duì)電池進(jìn)行充電和放電 ，并且在電池充足電后

　　及時(shí)停止脈沖充電。 完成對(duì)電池的快速充電控制比較經(jīng)濟(jì)且可靠的方法是采用單片機(jī)控制。

　　ATmega8單片機(jī)是 ATM EL 公司的一款新型 AVR高檔單片機(jī) ，它的芯片內(nèi)部集成了較大容量的存儲(chǔ)器和豐富強(qiáng)大的硬件接

　　口電路 ，包括 4 （6）通道 10位 ADC， 2通道 8位 ADC， 3個(gè) PWM 通道 ， 1個(gè)具有獨(dú)立振蕩器的異步實(shí)時(shí)時(shí)鐘 ，可編程的看門(mén)狗定時(shí)

　　器 ， SP I接口等。 用其來(lái)設(shè)計(jì)大容量鎳鎘電池快速充電裝置的控制器 ，可有效地簡(jiǎn)化線路 ，縮小裝置的體積 ，提高裝置的可靠性。

　　1 大容量鎳鎘電池快速充電裝置的結(jié)構(gòu)

　　充電裝置結(jié)構(gòu)如圖 1所示。 圖中 220V 交流電來(lái)自于市電或柴油發(fā)電機(jī) ，經(jīng)單相全橋整流、電容濾波后送至 DC /DC變換器。 DC /DC變換器為系統(tǒng)提供一個(gè)可調(diào)的直流電壓 ，該直流電壓通過(guò)充電開(kāi)關(guān)管對(duì)電池充電 ，充電電流的大小由 DC /DC變換器輸

　　出電壓的大小來(lái)控制。

　　圖 1 大容量鎳鎘電池快速充電裝置結(jié)構(gòu)圖

　　本裝置采用的 DC /DC變換器為美國(guó) V ICOR公司的 V375A48C600A 卡片式開(kāi)關(guān)電源 ，輸入電壓： 250～425V （DC） ，額定輸出電壓 48V ，輸出調(diào)節(jié)范圍 4. 8～52. 8V;額定功率 600W;最高效率 90%. 變換后的電壓由充電開(kāi)關(guān)管變換為脈沖電壓對(duì)電池充電 ，

　　在充電電流停止期間 ，放電開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通 ，蓄電池通過(guò)開(kāi)關(guān)管對(duì)放電電阻放電 ，由此形成一短時(shí)深度放電脈沖。 充電開(kāi)關(guān)管和放電

　　開(kāi)關(guān)管交替導(dǎo)通 ，形成對(duì) N i - Cd電池快速充電的脈沖充電波形.