基于AVR单片机的镍镉电池快速充电装置设计方案解析

　　引 言

　　镍镉电池因其可重复充电 ，使用寿命长 ，受到各类电池用户的普遍欢迎 ，尤其在军事和航空等领域使用较多。 军方使用较多的是高电压、大电流镍镉电池组。 由于使用的特殊性 ，要求在 2 h内充足 90%以上的额定容量。 用普通的快速充电法对电池充电

　　时 ，电池温度和内压上升较快 ，且在规定的时间内不能充到要求的容量 ，普通充电方法不能够满足军事应用对电池的使用要求。

　　实验表明 ， 镍镉电池快速充电最好的方法是采用脉冲充电法 ，并且在充电过程中始终以接近镍镉蓄电池可接受的充电电流充

　　电。 采用脉冲充电法 ，即在大电流快速充电过程中叠加短时深度放电脉冲 ，这样可以减小电池极化 ，提高快速充电的电流值。 根据脉冲充电法的要求和镍镉电池的充电特性可以知道 ，在快速充电过程中 ，必须交替对电池进行充电和放电 ，并且在电池充足电后

　　及时停止脉冲充电。 完成对电池的快速充电控制比较经济且可靠的方法是采用单片机控制。

　　ATmega8单片机是 ATM EL 公司的一款新型 AVR高档单片机 ，它的芯片内部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接

　　口电路 ，包括 4 （6）通道 10位 ADC， 2通道 8位 ADC， 3个 PWM 通道 ， 1个具有独立振荡器的异步实时时钟 ，可编程的看门狗定时

　　器 ， SP I接口等。 用其来设计大容量镍镉电池快速充电装置的控制器 ，可有效地简化线路 ，缩小装置的体积 ，提高装置的可靠性。

　　1 大容量镍镉电池快速充电装置的结构

　　充电装置结构如图 1所示。 图中 220V 交流电来自于市电或柴油发电机 ，经单相全桥整流、电容滤波后送至 DC /DC变换器。 DC /DC变换器为系统提供一个可调的直流电压 ，该直流电压通过充电开关管对电池充电 ，充电电流的大小由 DC /DC变换器输

　　出电压的大小来控制。

　　图 1 大容量镍镉电池快速充电装置结构图

　　本装置采用的 DC /DC变换器为美国 V ICOR公司的 V375A48C600A 卡片式开关电源 ，输入电压： 250～425V （DC） ，额定输出电压 48V ，输出调节范围 4. 8～52. 8V;额定功率 600W;最高效率 90%. 变换后的电压由充电开关管变换为脉冲电压对电池充电 ，

　　在充电电流停止期间 ，放电开关管导通 ，蓄电池通过开关管对放电电阻放电 ，由此形成一短时深度放电脉冲。 充电开关管和放电

　　开关管交替导通 ，形成对 N i - Cd电池快速充电的脉冲充电波形.