锂电池容量检测系统的研制.pdf

第28卷第6期韩山师范学院学报V_01．28No．6
2007年12月JournalofHanshanNormalUniversityDec．2007

锂电池容量检测系统的研制

程剑光，常鸿森，叶裕强

(华南师范大学物理与电信工程学院，广东广州510631)

摘要：随着我国IT产业的快速发展，大量IT产品普及，市场上对锂电池的需求越来越
大．而不同厂家的锂电池质量有别，需要对锂电池的容量进行检测．该文设计了一种基于
AT89C52单片机为控制核心，由高精度A／D转换器TLC2543和D／A转换器MAX538等
器件构成的锂电池容量检测系统．该系统的在测量过程能实现从恒流转为恒压充电的自然过
渡，安全可靠，同时易于与计算机相连，构成一个智能的锂电池容量检测网络．
关键词：锂电池；容量；检测系统；AT89C52；SPI接口
中图分类号：TP23文献标识码：A文章编号：l007_6883f2007)06—0056—04

1引言

电池技术发展NT今天，IT产品所使用的二次电池已经基本上完成了从镍电池到锂电池的过渡．
在这种形势下，近年来国内外锂电池的研制和生产已形成了高潮．然而，厂家间的研发和生产水平不
同，以致市场上的锂电池质量存在着较大的差别．基于这种情况，本文设计了一种基于AT89C52单
片机为控制核心，由A／D转换器TLC2543和D／A转换器MAX538等器件构成的锂电池容量检测
系统．本系统将为电池生产厂家和技术监督部门实现产品质量的检测与监督提供有力的技术手段．

2锂电池容量检测的工序

锂电池的容量检测一般按以下7个工序进行：放电阶段——搁置阶段——充电阶段——搁置
阶段——放电阶段——搁置阶段——充电阶段．锂电池的充电阶段先后分为恒定电流充电阶段和
恒定电压充电阶段．首先在恒流充电阶段中，随着电池中电量的增加，电池电压将会逐步升高．当电
池的电压达到充电峰值电压f4．2V)时，恒流充电阶段即告结束，电池进入恒压充电阶段．在恒压充
电阶段中，充电电流将逐步减少．当减少到设定值时，表示电池已经充满电荷，充电阶段结束【1】_第5
工序中，通过监视放电电流和记录放电时间就可以检测到电池容量．

收稿日期：2007-03-09
作者简介：程剑光(1983一)，男，广东肇庆人，华南师范大学物理与电信工程学院硕士研究生．常鸿森教授为通
讯作者．

3系统硬件设计

硬件电路主要包括：AT89C52和AID、D／A接口电路，充放电电路．
3．1AT89C52和AID、D／A接口电路
这部分电路是整个系统的控制核心，主要包括AT89C52和AID转换器TLC2543、D／A转换
器MAX538的接口电路．
TLC2543是ll通道的12位模数转换器，它
具有输入通道多、精度高、速度快、使用灵活和
体积小的优点．在本系统中，分别使用TLC2543
的通道0和通道l构成对锂电池的电压和电流的
实时采样，采样结果将在LCD上显示．AT89C52
与TLC2543的硬件接口电路[。】如图1所示．
MAX538是12位的串行D／A转换器，具有
转换速度快、精度高、功耗低等特点．它非常适
用于电池检测、电池供电的测试仪器、计算机和
移动控制装置、便携式电话等领域．MAX538的
外围电路也相当简单，只需3条线与AT89C52图1TLC2543的接口电路及定时接口电路
的I／O口相连就可完成通信，如图2所示．
可见，系统选用的TLC2543、MAX538都
是具有SPI(串行外设接口)总线系统的芯片，
只需3或4条线和AT89C52相连，能较好地
节省AT89C52的I／O接口．AT89C52不具备
SPI接口，需用软件模拟SPI接口时序实现与
TLC2543、MAX538的通信．此外，为了提高系
统的精确度，TLC2543和MAX538均使用了精
密参考电压【3]．

3．2充放电电路图2AT89C52与MAX538的连接
系统的充放电电路构成见图3．
在该电路的节点V+和V～之间分别接入待检测锂电池的正负极．当继电器的双掷开关合
到上面时为充电状态，反之为放电状态．该电路能实现锂电池恒流充电和恒压充电，及恒流放电．
恒流电路主要由运算放大器A1和A2组成，其中A1级是差分放大电路【4J．差分电路的输入是从
R22两端反馈回来的电压=+～一=I×R22，其中，是充放电电流，输出是D0．只
要调整A1，UAD0将随之改变，从而调整锂电池充放电电流，．参考电压A】由MAX538的
输出提供，通过改变AT89C52输入到MAX538的控制字可以改变输出A】，从而得到我们所需
要的恒流充放电电流．在恒流充电过程中随着电池电量的增加，电池电压将会逐渐升高．恒压电
路主要由运算放大器A3和A4组成，其中A3级也为差分放大电路