1 导言
电池是电动轿车的要害动力输出单位，在铅酸蓄电池，镍镉电池，镍氢电池，锂电池和燃料电池等几种常用电池中，因为具有能量比大、重量轻、温度特性好，污染低，回忆作用不明显等特色，铅酸蓄电池、镍氢电池在电动轿车中运用很遍及。但是因为充电办法的不正确.形成充电电池的运用寿数远远低于规则的寿数。也就是说许多电池不是被用坏的而是被充坏的，可见充电器的好坏对电池寿数有很大的影响。基于此。本文提出一种运用C805lF040单片机智能充电操控计划的智能充电器的规划，能有用的进步充电功率，延伸电池的运用寿数。
2 硬件规划
2.1 体系框图
图1电动轿车智能充电器体系框图
该电动轿车智能充电器以c8051040F单片机为操控中心，首要包含AC/DC变换器、IGBT功率模块、高频变压器、整流滤波电路、单片机操控电路、脉冲调宽电路以及状况显现电路等。图1是其体系框图。
该计划中开关电源的最大输出功率为2.6KW，沟通输入规模为l70V-270V，充电器电路首要包含主充电电路和单片机操控电路两部分，整个电路的作业进程为：220v单相沟通电经过全桥整流由电容进行滤波.得到约300v左右的直流电.经过由4只IGBT构成的逆变桥，得到高频沟通电，经高频变压器耦合到副边.再经过整流管D6，D7整流。终究经过电感L3和%&&&&&%C7滤波后得到安稳的直流输出。因为选用智能充电，依据不同的电池每个阶段充电电压和充电电流都不同。所以运用cygnal公司的C8051040F单片机作为充电进程操控设备，充电时单片机检测充电电池的充电电流，充电电压，电池温度，避免电路过压和过流。电池温度过高，还可以经过检测电池电压电流值来决议是否在切换到下一个的充电阶段。一起经过单片机给出每一阶段的充电的电压值或是电流值，与采样所得的对应电压电流值相比较。经过移相操控芯片uCC3895改动PWM值来改动功率管的导通时刻.抵达在不同电池不同阶段得到不同安稳的输出值的意图。
2.2单片机操控电介绍
充电操控电路选用C8051F040单片机进行数据收集和操控，该芯片是彻底集成混合信号体系级芯片(soc).具有与805l指令集彻底兼容的CIP-51内核。它在一个芯片内集成了构成一个单片机数据收集或操控体系所需求的简直一切模仿和数字外设及其他功用部件。这些外设或功用部件包含：ADC、可编程增益放大器、DAC、温度传感器、12C总线、UART、SPI、守时器、可编程计数器、守时器阵列等。C805lF040单片机选用流水线结构，机器周期由规范的12个体系时钟周期降为1个体系时钟周期，处理才能大大进步，峰值功用可抵达25MIPS。内置64K字节的Flash程序存储器和256B的内部RAM及4KB坐落外部数据存储器空间的XRAM。C805lF040具有片内JTAG调试电路.经过4脚JTAG接口并运用安装在终究运用体系中的器材就可以进行非侵入式、全速的在体系调试。因为其具有多达8路12位ADc和8路8位ADC.能对来自端口PORTC的单端输入电压、电流进行采样。6通道PWM，片内可编程看门狗守时器.可大大简化单片机操控电路的外围规划和确保了程序的安全运转。ADC担任对充电时电压，电流J2C担任温度数据的收集，PWM输出充电时电压电流的基准值到到比较电路，一起单片机操控开关电源操控模块UCC3895。
电压检测电路：电压采样电路由精细电阻和可调电阻构成，因为该单片机AD丈量最大设定规模为5V。所以要使电池组电压成份额的缩小在5V规模内.然后运用C805lF040内部的AD转化功用进行转化。单片机在内部核算出电池电压，该电路选用单片机内部自带l2位AD转化.减少了规划电路的复杂性。并进步了可靠性和精度。为了反抗电气搅扰和高压电击.该电路选用高速阻隔光藕PC8l7阻隔。
电流检测电路：一般进行电流收集时在电路中串联一个阻值很小的取样电阻.把取样电阻上的电压输入单片机转化通道，进行A巾转化.再经过核算把电压值转化为电流值。但因为本计划中充电电流较大.运用电阻采样会耗费点较多的功率，因而。本计划运用电流互感器进行电流采样。
温度检测电路：温度采样选用温度传感器LM92。LM92是美国国家半导体公司公司出品的单片高精度数字温度传感器。常温下，测温精度可抵达正负0.33度。并可与用户设置的温度点进行比较。经过12C总线接口可对该传感器的内部寄存器进行读写操作。其编程简单。运用方便，在高精度温度丈量及控温进程中得到广泛运用。
在充电开端前的预处理阶段。依据不同的电池，软件挑选相应的充电算法.将通道挑选操控字写入C805lF040单片机的办法寄存器PCAOCPMn中.并初始化计数器，守时器的寄存器PCA0和模块捕捉/比较寄存器PCAOCPn。PWM输出信号的频率取决于PCA0计数器/守时器的时基。改动模块捕捉/比较寄存器PCA0CPn的值可改动PWM输出脉冲的占空比。
充电开端后。软件守时收集采样电池分压电阻上的电压值，一起。电流互感器电路实时检测充电电流.经过核算.设置PCAOCPn单片机PwM的输出参数。完成最佳智能充电操控。
2.3 状况液晶显现模块电路
选用LCDl286A点阵液晶显现屏作为状况显现。液晶显现模块电路可直接与单片机C8051F040的I/O口的P5和P3衔接，P5作为数据口(D0。D7);P3.0，P3.1、P3.2、P3.3、P3.4和P3.5衔接液晶模块的6条信号线LCDD/l，LCDR/W.LCDE，LCDCSl.LCDCS2和LCDRST操控液晶的读，写操作。在充电的每个阶段均有状况显现，如：电池处于正在充电状况、电池因温度过高进入温控状况、电池快充完毕充电状况等。
3 软件规划
本软件首要由体系初始化、预处理、依据不同电池类型和状况挑选脉冲快速充电模块与算法或恒流、恒压、浮充充电模块与算法等部分组成。其流程如图2所示。
图2主程序框图
3.1初始化
在程序的初始阶段应首要对C805lFU40单片机进行初始化操作.经过设置I/O口编码交叉开关来设置I/O端口的输入输出状况.确认芯片引脚功用，设置中止、TIM守时器参数等等。
3.2预处理
预处理阶段是进入快速充电前的准备作业。
程序初始化后，首要运用C805lF040单片机的内部温度传感器检测环境温度。环境温度过低或过高时.均不可以对电池进行充电，否则将损害电池。
然后，设置A/D转化参数和通道，检测电池的端电压。将检测数据同理论经验值比较，判别电池的类别以及是否衔接正确。对端电压低的电池，选用短时刻的脉动电流充电，这样有利于激活电池内的化学反应物质。部分康复受损的电池单元。对端电压在标称规模内的电池挑选相应的充电操控模块和算法，对端电压不在标称规模内的电池.软件主动将其除掉。
3.3快速充电
按预订的充电操控模块和算法设置C805lF040单片机PWM的操控寄存器PCAOCN、办法寄存器PCAOMD以及16位捕捉，比较寄存器PCAOCPn.翻开中止使能位.开端快速充电。
快速充电时，C8051F04J0单片机有必要不断检测以下几项要害技术指标：电路是否呈现断路、电池是否呈现不均衡现象、电池是否抵达规则的安全电压、电池是否温度过高、电池是否满意-△v或△T/△t条件。
其间电池的断路首要经过检测采样电阻上的电流巨细来判别。并且为了避免误判别应该重复检测。当呈现断路时应从头回来预处理阶段。断路的判别机遇应该在电池端电压现已抵达预订值的情况下进行，否则在电池端电压没有抵达预订值的情况下，充电电流比较小。或许呈现误判别。
电池的端电压检测运用C8051F040单片机的片上12位高精度A/D模块.选用中止操控办法。这样可节约C805lF040单片机在加转化期间的等待时刻。端电压检测的数据，经过充电算法核算电池的电压负增长-△V是否满意快速充电中止条件，时实修正c805lF040单片机PwM的输出参数，操控充电电流的巨细。
电池的温度检测在端电压检测之后进行。C805lF单片机经过设置不同的地址编码，拜访相应的数字温度传感器LM92,读取温度数据.经过充电算法核算电池的温度改变率△T/△t是否满意快速充电中止条件，时实修正C805lF040单片机PWM的输出参数，操控充电电流的巨细。
为了避免电池被冲坏，在电池电压抵达最高端电压Vmax或最高温度Tmax时应马上中止充电，否则会损坏电池。
4 完毕语
试验成果证明，以C805lF040单片机为操控中心的智能快速充电器已能正常作业。因为C805lF040具有杰出的功用价格比，将其特有的模仿电路模块、高精度A/D转化、12C总线接口以及高速PwM等功用运用到充电操控中.有用运用了C8051FD40的片表里功用.添加产品的智能化和实用性.节约了产品的开发时刻和费用，降低了生产成本，一起也进步了产品的一致性和可靠性，具有很好的推行价值。
本文作者立异点：本规划以SoC单片机C805lF040为主体，构建电动轿车电池充电体系的硬件规划渠道和软件规划办法。并在C805lF040内部嵌入μC/OS II实时操作体系，可大大进步体系的安稳性和实时呼应才能，增强体系的可靠性、可扩展性和、移植性。
