图4 充电控制策略程序

　　在控制恒定电流和恒定电压的过程中,采用比例控制,即如果充电电流I大于设定电流Is,就按照比例减小脉宽;反之按照比例增大脉宽。单片机还需要接收和处理上位机的命令,并根据上位机的要求将数据实时回送给上位机。两者的通讯协议要在程序中预先设定。
2．3 上位机处理程序设计
　　上位机程序由VisualC++编写。其任务是每隔1秒钟向串口发送一个查询命令,并读取单片机回送的信息,提取充电电流、充电电压、工作状态等参数。参数经过数制转换和计算后进行显示。软件有着良好的用户界面,可以方便地观测电池目前的工作状态以及剩余充电时间等信息。上位机程序会同时把读到的数据存储到文件中,这些数据可以利用其它数学软件(如Matlab)进行处理。
　　另外,程序在初始化时要把充电电池的型号参数发送给智能充电器,参数一般包括充电电池的种类(锂离子电池、镍镉电池)、充电电池的容量(单位为mAh)等。根据不同的电池型号,单片机可以设定不同的充电参数,程序可以直接控制单片机的运行与停止。
3智能充电器的应用试验
3．1充电性能试验
　　这里选用型号为US18650的SONY锂离子电池,其额定容量为1800mAh;经过测量,电池在4.2V左右时的内阻约为0.3Ω。取恒流充电电流为1/3C=0.6A,截止电压为4.2V,充电结束标志电流为0.06A,进行充电试验。图5为充电过程的电压、电流和电容量的曲线。

图5 锂离子电池充电性能试验

图6 NOKIA商用电池充电试验 

　　充电时间约为240分钟,如果需要进一步缩短充电时间,只需在初始化时设定更大的充电电流即可。因为采用PWM控制器,所以电源供电的效率高,从供电电源到充电电池的工作效率,最低时在85%左右。充电电流波动较大,波动系数约为5%。
3．2 智能充电器通用性试验
　　选用NOKIA6100锂离子电池(额定容量为550mAh),用恒流-恒压充电方式进行充电,取恒流充电电流为0.15A,截止电压为4.2V,充电曲线如图6所示。
　　从充电曲线来看,电池电压达到3.96V时就不再上升了,充电电流也不再下降了。可以判断商用电池内部有保护电路,将多余的电流旁路了,这样的保护电路使充电过程中能量损耗很大。试验曲线显示在四小时时电池电量已经达到550mAh,但实际上并没有达到满充。此实验证明,此充电器可以作为一般的商用电池的通用充电器,充电速度快,效果良好。不足的是它与实际的充电电池在机械接口上还不能匹配,需要进一步改进。