【正文】 充電過程中就不需要調(diào)整電流。該方法較簡單,由于充電電流自動減小,所以充電過程中析氣量小,充電時間短,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。它缺點有:,假如蓄電池放電深度太深,充電電流會很大,不僅會危及充電機(jī)的安全,還會使電池因過流而受到損傷。,后期充電電流又太小,充電時間太長,不適用于串聯(lián)數(shù)量多的電池組充電。,充電過程中對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合。該方法是為補(bǔ)救恒壓充電的缺點,廣泛使用恒壓限流的方法。在充電電流和電池之間串聯(lián)一個電阻,稱為限流電阻。當(dāng)電流大時,它的電壓降也大,從而減小了充電電壓；當(dāng)電流小時,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小,如此就自動調(diào)整了充電電流,使其不超過某一限度,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)一步滿足用戶的實際使用需求,對充電方式以及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了修正[4]。（1）涓流充電當(dāng)系統(tǒng)檢測到蓄電池虧電時,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）過充充電隨著限壓充電進(jìn)行,電池電流也會隨之逐漸減低。充電電壓一般使用V =,當(dāng)充電電流減小到浮充電流時,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,充電電流和主充時相比很小。但因為工作情況的復(fù)雜性,浮充的時候有電流較高的可能(電池嚴(yán)重虧電、漏電、負(fù)荷過重等)。這時應(yīng)該采取限流措施,使電流不超過某一設(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,在運行中單片機(jī)會根據(jù)對被充電池的數(shù)據(jù)采樣和事先設(shè)定的程序來決定何時加入大電流充電、過充充電、浮充充電、電池充滿時間并停止。2 課題的研究現(xiàn)狀 項目開發(fā)的背景面對日趨嚴(yán)重的資源短缺和環(huán)境惡化問題,為了尋找社會、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民經(jīng)濟(jì)重要的支柱產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展。此時,汽車帶來的能源消耗,環(huán)境污染等許多負(fù)面影響。所以,世界許多國家皆在燃料汽車、電動汽車與混合動力電動汽車方面進(jìn)行了大量的研究和開發(fā)工作,將清潔型交通工具的開發(fā)應(yīng)用作為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一個重要組成部分。目前,汽車工業(yè)己經(jīng)成為世界主要工業(yè)化國家的支柱產(chǎn)業(yè): 一方面,汽車工業(yè)的飛速發(fā)展推動了全球機(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,給人們帶來了大量的就業(yè)機(jī)會。但是另一方面,汽車在造福于人類的同時,也帶來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。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)十年的時間。與此同時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。電動車作為具有零排放優(yōu)點的“綠色”交通工具成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點,而蓄電池及電池管理系統(tǒng)是電動汽車發(fā)展的“瓶頸”。世界各國都投入大量的人力物力進(jìn)行開發(fā)研究,我國在這方面的研究剛剛起步,汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國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[。蓄電池作為電動汽車的動力源而成為電動車發(fā)展的關(guān)鍵,蓄電池的性能決定了電動車的性能指標(biāo),其能量密度決定了電動車一次充電的續(xù)駛里程,其功率密度則決定了電動汽車的加速性能和最高車速。因此,在某種意義說電動車的成敗首先取決于電池技術(shù),電動車能否普及取決于電池技術(shù)是否有突破性進(jìn)展。 項目可行性電動車的開發(fā)在全球范圍內(nèi)未能深入展開,其中,最重要也是最困難的一個問題是“充電”問題,主要是指充電模式和參數(shù)。在中國,電動車的大力發(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。一個性能優(yōu)良的充電器要解決一系列理論問題,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,充電時間長、充電有效容量低、循環(huán)奉命短、對電池易損傷,快速充電技術(shù)至今未能完全解決,因而造成電動車?yán)m(xù)行里程短,電池維護(hù)困難,更換頻率高等系列問題,成為制約電動車發(fā)展的瓶頸[。電動車動力電池與一般啟動用電池不同,它以較長時間中等電流持續(xù)放電為主,間或以大電流放電,用于起動、加速或者爬波。一般情況下電動車動力用電池多工作在深度放電工作狀態(tài),因此,對電動車動力電池的快速充電的研究和設(shè)計非常必要[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,這些充電方法沒有動態(tài)的跟蹤蓄電池可接受的充電電流的大小,實踐證明這些充電方法不但是充電時間長而且還很容易對蓄電池過沖,減少蓄電池的壽命。通過了對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,此時電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)楦〕潆妷篬7]。該充電方法優(yōu)點是: 技術(shù)實現(xiàn)簡易,基本可以滿足充電需求,成本低。缺點是: 無法區(qū)別電池的放電深度；容易使電池過充電,從而使蓄電池內(nèi)部電壓過高,極化現(xiàn)象嚴(yán)重,蓄電池失水過多,會對蓄電池造成不可恢復(fù)的傷害。針對傳統(tǒng)充電方法充電時間長,不安全等缺點,國內(nèi)提出了一些新的快速充電 方 法 , 比 如 有 分 級 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。分級定電流充電法結(jié)合了恒流充電法與恒壓充電法的特點,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題,實現(xiàn)相對簡單,是目前應(yīng)用最為廣泛的充電方法。智 能 充 電 方 法 是 讓 實 際 充 電 電 流 動 態(tài) 跟 蹤 可 接 受 充 電 電 流 , 這 種 充 電 方 法 不 會 對 蓄 電 池 造 成 過 充 電 , 而 且 充 電 時 間 很 短 , 一 般 在 五 六 個 小 時 。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 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 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 蓄 電 的 壽 命 也 能 縮 短 充 電 時 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 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 整 流 濾 波 后 輸 出 直 流 , 再 通 過 改 變 晶 閘 管 的 導(dǎo) 通 相 位 角 , 來 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 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 。 線 性 電 源 是 另 一 種 常 見 的 電 源 , 它 是 通 過 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 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 。開關(guān)電源被譽為高效節(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,開關(guān)電源沿著下述兩個方向不斷發(fā)展。第一個發(fā)展方向是對開關(guān)電源的核心單元控制電路實現(xiàn)集成化。 采用單片機(jī)技術(shù)的智能充電器在我國的研究發(fā)展比較晚,因其體積小、動態(tài)響應(yīng)速度快、輸出紋波小、效率高等特點,近年來獲得了國內(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。但是相對于相控電源來講,它的價格高,而且功率器件的發(fā)熱量也較高,因此,在電力系統(tǒng)中的大功率場合,相控式的充電器依然占有較大比重。然而國外市場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,簡化了充電的過程,解放了操作人員的勞動強(qiáng)度,市場前景非常廣闊。 近年來,國內(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)計方案本設(shè)計采用的是先組建多個功能模塊分析然后組合的方式來實現(xiàn)方案。 系統(tǒng)的設(shè)計要求A. 系統(tǒng)的基本功能,實時監(jiān)測充電過程。,如恒流充電、脈動浮充等。,如短路、斷路、過流等。 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,將充電過程分成幾個子充電過程,充電電流總體上呈逐級遞減的趨勢并保持恒定電壓,而每個子充電過程按“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非常大,導(dǎo)致其充電效果的差距也會非常大。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