【正文】 充電過(guò)程中就不需要調(diào)整電流。該方法較簡(jiǎn)單,由于充電電流自動(dòng)減小,所以充電過(guò)程中析氣量小,充電時(shí)間短,能耗低,充電效率可達(dá)80%,如充電電壓選擇得當(dāng),可在8h內(nèi)完成充電。它缺點(diǎn)有:,假如蓄電池放電深度太深,充電電流會(huì)很大,不僅會(huì)危及充電機(jī)的安全,還會(huì)使電池因過(guò)流而受到損傷。,后期充電電流又太小,充電時(shí)間太長(zhǎng),不適用于串聯(lián)數(shù)量多的電池組充電。,充電過(guò)程中對(duì)落后電池的完全充電也難以完成。恒壓充電通常應(yīng)用在電池組電壓較低的場(chǎng)合。該方法是為補(bǔ)救恒壓充電的缺點(diǎn),廣泛使用恒壓限流的方法。在充電電流和電池之間串聯(lián)一個(gè)電阻,稱為限流電阻。當(dāng)電流大時(shí),它的電壓降也大,從而減小了充電電壓；當(dāng)電流小時(shí),作用于電阻上的電壓降也很小,充電設(shè)備輸出的電壓降損失也會(huì)小,如此就自動(dòng)調(diào)整了充電電流,使其不超過(guò)某一限度,充電初期的電流得到控制。該法也稱為準(zhǔn)電壓充電法,串聯(lián)的電阻值可按下式計(jì)算 （3）式中U——充電電源電壓（V）I——充電電流（A） R(內(nèi))——電池內(nèi)阻（因很小可以忽略） 鉛酸蓄電池充電的過(guò)程當(dāng)蓄電池完成了初充電階段后,為加快蓄電池的充電速度,且提高充電效率,進(jìn)一步滿足用戶的實(shí)際使用需求,對(duì)充電方式以及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了修正[4]。（1）涓流充電當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到蓄電池虧電時(shí),首先以小電流充電,。（2）大電流快速充電主充階段以恒流方式充電。 （3）過(guò)充充電隨著限壓充電進(jìn)行,電池電流也會(huì)隨之逐漸減低。充電電壓一般使用V =,當(dāng)充電電流減小到浮充電流時(shí),電池已基本充滿。 （4）浮充充電此階段采用低壓小電流的充電,用于補(bǔ)充電池的自然放電,此時(shí)必須將充電電壓穩(wěn)定在蓄電池的額定電壓附近(比主充最高限壓要低)。從而,充電電流和主充時(shí)相比很小。但因?yàn)楣ぷ髑闆r的復(fù)雜性,浮充的時(shí)候有電流較高的可能(電池嚴(yán)重虧電、漏電、負(fù)荷過(guò)重等)。這時(shí)應(yīng)該采取限流措施,使電流不超過(guò)某一設(shè)定值從而使電壓降低,待電流降低、電壓升起后再穩(wěn)壓,這就是恒壓限流的含義。在電池設(shè)計(jì)的充電模式中,包括涓流充電、大電流充電、恒壓限流充電、浮充電和均衡充電功能,在運(yùn)行中單片機(jī)會(huì)根據(jù)對(duì)被充電池的數(shù)據(jù)采樣和事先設(shè)定的程序來(lái)決定何時(shí)加入大電流充電、過(guò)充充電、浮充充電、電池充滿時(shí)間并停止。2 課題的研究現(xiàn)狀 項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的背景面對(duì)日趨嚴(yán)重的資源短缺和環(huán)境惡化問(wèn)題,為了尋找社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和資源、環(huán)境相互促進(jìn)和協(xié)調(diào)發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展模式正在成為世界性潮流,汽車作為主要的交通工具與國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要的支柱產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展。此時(shí),汽車帶來(lái)的能源消耗,環(huán)境污染等許多負(fù)面影響。所以,世界許多國(guó)家皆在燃料汽車、電動(dòng)汽車與混合動(dòng)力電動(dòng)汽車方面進(jìn)行了大量的研究和開(kāi)發(fā)工作,將清潔型交通工具的開(kāi)發(fā)應(yīng)用作為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一個(gè)重要組成部分。目前,汽車工業(yè)己經(jīng)成為世界主要工業(yè)化國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè): 一方面,汽車工業(yè)的飛速發(fā)展推動(dòng)了全球機(jī)械、能源等工業(yè)的進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)、交通等方面的發(fā)展,給人們帶來(lái)了大量的就業(yè)機(jī)會(huì)。但是另一方面,汽車在造福于人類的同時(shí),也帶來(lái)了很大的弊端地球上有限的石油資源被大量消耗,而這些資源同時(shí)又是重要的、不可再生的,作為燃料直接燃燒掉是極大的浪費(fèi)。按照目前的消耗速度,石油、天然氣等資源僅僅能再維持?jǐn)?shù)十年的時(shí)間。與此同時(shí)汽車排放出大量的有害氣體,嚴(yán)重地污染了人類賴以生存的自然環(huán)境,給人類生存造成了嚴(yán)重的危害[5]。 隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展,蓄電池正廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸,電力,通信等領(lǐng)域的各種設(shè)備中,已成為這些設(shè)備的重要部件,直接影響到設(shè)備的壽命和可靠性。電動(dòng)車作為具有零排放優(yōu)點(diǎn)的“綠色”交通工具成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點(diǎn),而蓄電池及電池管理系統(tǒng)是電動(dòng)汽車發(fā)展的“瓶頸”。世界各國(guó)都投入大量的人力物力進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究,我國(guó)在這方面的研究剛剛起步,汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的研制工作也不很完善,這其中有蓄電池技術(shù)與蓄電池充放電技術(shù)兩大難點(diǎn)[。蓄電池作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力源而成為電動(dòng)車發(fā)展的關(guān)鍵,蓄電池的性能決定了電動(dòng)車的性能指標(biāo),其能量密度決定了電動(dòng)車一次充電的續(xù)駛里程,其功率密度則決定了電動(dòng)汽車的加速性能和最高車速。因此,在某種意義說(shuō)電動(dòng)車的成敗首先取決于電池技術(shù),電動(dòng)車能否普及取決于電池技術(shù)是否有突破性進(jìn)展。 項(xiàng)目可行性電動(dòng)車的開(kāi)發(fā)在全球范圍內(nèi)未能深入展開(kāi),其中,最重要也是最困難的一個(gè)問(wèn)題是“充電”問(wèn)題,主要是指充電模式和參數(shù)。在中國(guó),電動(dòng)車的大力發(fā)展已經(jīng)是迫在眉睫的事情,因而充電器及充電技術(shù)處于十分關(guān)鍵的位置。一個(gè)性能優(yōu)良的充電器要解決一系列理論問(wèn)題,例如,防止或盡量減少極化效應(yīng)；防止出現(xiàn)熱失控,防止或盡量減少失水效應(yīng)；防止充電所形成的不可逆鹽化,等等。目前由于傳統(tǒng)的充電器充電速度慢,充電時(shí)間長(zhǎng)、充電有效容量低、循環(huán)奉命短、對(duì)電池易損傷,快速充電技術(shù)至今未能完全解決,因而造成電動(dòng)車?yán)m(xù)行里程短,電池維護(hù)困難,更換頻率高等系列問(wèn)題,成為制約電動(dòng)車發(fā)展的瓶頸[。電動(dòng)車動(dòng)力電池與一般啟動(dòng)用電池不同,它以較長(zhǎng)時(shí)間中等電流持續(xù)放電為主,間或以大電流放電,用于起動(dòng)、加速或者爬波。一般情況下電動(dòng)車動(dòng)力用電池多工作在深度放電工作狀態(tài),因此,對(duì)電動(dòng)車動(dòng)力電池的快速充電的研究和設(shè)計(jì)非常必要[6]。 受到現(xiàn)有的設(shè)備和技術(shù)的局限,我們采用規(guī)格為6V、。 充電技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r對(duì)于蓄電池,傳統(tǒng)充電方法主要有恒壓充電、恒流充電或者兩者相結(jié)合等方法,這些充電方法沒(méi)有動(dòng)態(tài)的跟蹤蓄電池可接受的充電電流的大小,實(shí)踐證明這些充電方法不但是充電時(shí)間長(zhǎng)而且還很容易對(duì)蓄電池過(guò)沖,減少蓄電池的壽命。通過(guò)了對(duì)恒壓充電與恒流充電2種方法的改進(jìn),產(chǎn)生了一種傳統(tǒng)的充電方法: 分段式充電方法。該方法包括2階段充電法與3階段充電法。2階段充電方法: 使用恒電流與恒電壓相結(jié)合的快速充電方法。以恒電流充電到預(yù)定的電壓值,再變?yōu)楹汶妷和瓿墒５某潆?。這兩階段之間的轉(zhuǎn)換電壓便是第2階段的恒電壓。3階段充電法,是先使用恒流充電法達(dá)到設(shè)定的電壓之后再轉(zhuǎn)為第2階段,高恒壓充電階段,當(dāng)充電電流小到設(shè)定值之后再轉(zhuǎn)為第3階段——涓流充電,此時(shí)電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)楦〕潆妷篬7]。該充電方法優(yōu)點(diǎn)是: 技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易,基本可以滿足充電需求,成本低。缺點(diǎn)是: 無(wú)法區(qū)別電池的放電深度；容易使電池過(guò)充電,從而使蓄電池內(nèi)部電壓過(guò)高,極化現(xiàn)象嚴(yán)重,蓄電池失水過(guò)多,會(huì)對(duì)蓄電池造成不可恢復(fù)的傷害。針對(duì)傳統(tǒng)充電方法充電時(shí)間長(zhǎng),不安全等缺點(diǎn),國(guó)內(nèi)提出了一些新的快速充電 方 法 , 比 如 有 分 級(jí) 定 電 流 充 電 法 、 變 電 流 間 歇 充 電 方 法等,這些方法都是在傳統(tǒng) 充 電 方 法 上 的 改 進(jìn) , 以 滿 足 馬 斯 提 出 的 鉛 酸 蓄 電 池 最佳充電曲線。分級(jí)定電流充電法結(jié)合了恒流充電法與恒壓充電法的特點(diǎn),在充電初期采用盡可能大的充電電流充電,使蓄電池在短期內(nèi)充入盡可能多的容量,中期采用較小的充電電流,最后采用小電流充電,使蓄電池完全充滿電。它有效的防止了恒流充電法和恒壓充電法中所存在的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單,是目前應(yīng)用最為廣泛的充電方法。智 能 充 電 方 法 是 讓 實(shí) 際 充 電 電 流 動(dòng) 態(tài) 跟 蹤 可 接 受 充 電 電 流 , 這 種 充 電 方 法 不 會(huì) 對(duì) 蓄 電 池 造 成 過(guò) 充 電 , 而 且 充 電 時(shí) 間 很 短 , 一 般 在 五 六 個(gè) 小 時(shí) 。智 能 充 電 方 法 由 充 電 系 統(tǒng) 、 智 能 控 制 回 路 和 蓄 電 池 組 成 , 將 檢 測(cè) 到 的 蓄 電 池 的 充 電 電 壓 與 充 電 電 流 送 到 控 制 模 塊 根 據(jù) 蓄 電 池 可 接 受 充 電 電 流 曲 線 動(dòng) 態(tài) 調(diào) 整 充 電 電 流 , 使 蓄 電 池 在 析 氣 最 小 的 情 況 下 充 電 , 既 能 延 長(zhǎng) 蓄 電 的 壽 命 也 能 縮 短 充 電 時(shí) 間 。盡 管 己 經(jīng) 有 很 多 充 電 方 法 出 現(xiàn) , 但 由 于 各 種 條 件 的 限 制 , 仍 然 不 能 滿 足 最 佳 充 電 電 流 曲 線 的 要 求 。 目 前 市 場(chǎng) 上 使 用 最 廣 泛 的 仍 然 是 三 階 段 充 電 方 法 [8]。 充電電源的發(fā)展?fàn)顩r目前,常用的充電電源主要有以下三種:相控電源、線性電源、開(kāi)關(guān)電源,而單片機(jī)充電發(fā)展比較慢。相 控 電 源 是 比 較 傳 統(tǒng) 的 電 源 , 它 是 將 市 電 直 接 經(jīng) 過(guò) 整 流 濾 波 后 輸 出 直 流 , 再 通 過(guò) 改 變 晶 閘 管 的 導(dǎo) 通 相 位 角 , 來(lái) 控 制 整 流 器 的 輸 出 電 壓 。 相 控 電 源 所 用 的 變 壓 器 是 工 頻 電 源 變 壓 器 , 它 的 體 積 比 較 龐 大 , 由 此 造 成 相 控 電 源 本 身 的 體 積 龐 大 、 效 率 低 下 , 并 且 該 類 電 源 動(dòng) 態(tài) 響 應(yīng) 差 、 可 靠 性 能 低 。 目 前 相 控 電 源 己 經(jīng) 有 逐 步 被 淘 汰 的 趨 勢(shì) 。 線 性 電 源 是 另 一 種 常 見(jiàn) 的 電 源 , 它 是 通 過(guò) 串 聯(lián) 調(diào) 整 管 可 以 進(jìn) 行 連 續(xù) 控 制 的 線 性 穩(wěn) 壓 電 源 。 線 性 電 源 的 功 率 調(diào) 整 管 總 是 工 作 在 放 大 區(qū) , 流 過(guò) 的 電 流 是 連 續(xù) 的 。 由 于 調(diào) 整 管 上 損 耗 功 率 比 較 大 , 所 以 需 要 采 用 大 功 率 調(diào) 整 管 并 且 需 要 裝 配 體 積 很 大 的 散 熱 器 。開(kāi)關(guān)電源被譽(yù)為高效節(jié)能電源,它代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向,現(xiàn)己成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。近20多年來(lái),開(kāi)關(guān)電源沿著下述兩個(gè)方向不斷發(fā)展。第一個(gè)發(fā)展方向是對(duì)開(kāi)關(guān)電源的核心單元控制電路實(shí)現(xiàn)集成化。 采用單片機(jī)技術(shù)的智能充電器在我國(guó)的研究發(fā)展比較晚,因其體積小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、輸出紋波小、效率高等特點(diǎn),近年來(lái)獲得了國(guó)內(nèi)外的廣泛研究和關(guān)注,特別是在通信和電力等領(lǐng)域中,己經(jīng)得到了普遍的研究和使用。但是相對(duì)于相控電源來(lái)講,它的價(jià)格高,而且功率器件的發(fā)熱量也較高,因此,在電力系統(tǒng)中的大功率場(chǎng)合,相控式的充電器依然占有較大比重。然而國(guó)外市場(chǎng)大部分充電器都使用Wa、WaWo、Uamp。U等充電曲線方式[9],充電方式更科學(xué)、合理,從而很大程度的提高了蓄電池的使用壽命,大大地減小了維護(hù)成本,簡(jiǎn)化了充電的過(guò)程,解放了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,市場(chǎng)前景非常廣闊。 近年來(lái),國(guó)內(nèi)外人士正在致力于智能充電器的研究,智能程度較高的充電器解決了動(dòng)態(tài)跟蹤電池可接受充電電流曲線的技術(shù)關(guān)鍵,使充電電流始終和可接受充電電流保持良好的匹配關(guān)系,使充電過(guò)程始終在最佳狀態(tài)下進(jìn)行,比常規(guī)充電模式節(jié)約了30%50%電能,還提高了充電質(zhì)量與效率,充電工人只擔(dān)任輔助性工作,為充電技術(shù)和充電設(shè)備的智能化發(fā)展闖出了一條新路[10]。3 基本方案 總設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)采用的是先組建多個(gè)功能模塊分析然后組合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)方案。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求A. 系統(tǒng)的基本功能,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充電過(guò)程。,如恒流充電、脈動(dòng)浮充等。,如短路、斷路、過(guò)流等。 本充電系統(tǒng)采用恒壓限流充電和脈沖充電相結(jié)合的充電方法,將充電過(guò)程分成幾個(gè)子充電過(guò)程,充電電流總體上呈逐級(jí)遞減的趨勢(shì)并保持恒定電壓,而每個(gè)子充電過(guò)程按“正脈沖充電一停充一負(fù)脈沖放電一停充一再正脈沖充電”這種循環(huán)過(guò)程進(jìn)行,直至電池的容量達(dá)到額定容量的80%以上。之后轉(zhuǎn)入浮充狀態(tài),使電池電量完全恢復(fù),即達(dá)到額定容量。 智能充電方法的選擇充電方法的選擇是很重要的,不同的充電方法,它充電速度的差距會(huì)非常大,導(dǎo)致其充電效果的差距也會(huì)非常大。系統(tǒng)所需求的充電方法,一方面要求能夠最大程度地加快蓄電池的化學(xué)反應(yīng)速率,縮短蓄電池達(dá)到滿充狀態(tài)的時(shí)間,使其充電速度達(dá)到最大的提；另一方面,要維持蓄電池負(fù)極的吸收能力,使其負(fù)極可以跟得上正極氧氣產(chǎn)生的速度,以避免電池的極化現(xiàn)象。恒壓限流充電和脈沖充電相結(jié)合的充電方法結(jié)合了這兩種充電方