智能充電器設(shè)計(jì)_畢業(yè)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-09-09 13:12 本頁(yè)面
【正文】 I 智能充電器設(shè)計(jì) 目 錄 第一章 緒論 ........................................................ 1 引言 ......................................................... 1 蓄電池充電理論 ............................................... 1 蓄電池種類 ................................................... 3 設(shè)計(jì)要求 ..................................................... 4 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路分析 ............................................ 6 智能化的實(shí)現(xiàn) ................................................. 6 充電方式分析 ................................................. 6 芯片選用及介紹 ............................................... 8 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ............................................... 12 主要器件 .................................................... 12 原理圖及說明 ................................................ 14 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ............................................... 16 程序流程圖 .................................................. 16 程序設(shè)計(jì)及說明 .............................................. 17 結(jié)論與體會(huì) ......................................................... 20 主要參考材料： ..................................................... 21 附錄 1：系統(tǒng)原理圖 ................................................. 22 1 第 一 章 緒論 引言 中國(guó)是全球蓄電池的產(chǎn)銷大國(guó)，蓄電池已有 200多年的歷史，是一種應(yīng)用廣泛的動(dòng)力電源。具有原材料易得、價(jià)格低廉、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，目前約有 95%的市場(chǎng)占有率。蓄電池作為穩(wěn)定電源和主要的直 流電源，需求廣泛，用量巨大，與我們的社會(huì)生活息息相關(guān)。 由于蓄電池維護(hù)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、供電可靠、使用壽命長(zhǎng)，廣泛作為汽車、飛機(jī)、輪船等機(jī)動(dòng)車輛或發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)電源。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大容量蓄電池的應(yīng)用迅速增加，人們希望能快捷、安全的對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。因此，為了適應(yīng)市場(chǎng)需求，我們需要設(shè)計(jì)一種對(duì)于蓄電池的只能充電器。 首先，目前市面上的充電器有許多的不足和缺陷，由于充電器多采用大電流的快速充電法，在電池充滿后如果不及時(shí)停止會(huì)使電池發(fā)燙，過度的充電會(huì)嚴(yán)重?fù)p害電池的壽命。而且，流行的鉛酸密封蓄電池充電器大多采用三段式 充電方法，充電時(shí)間長(zhǎng)，效率低，對(duì)電池保護(hù)差，容易發(fā)生過充電或者充電不足的現(xiàn)象。過充電，可使蓄電池發(fā)熱，電解液失水；充電不足，可使蓄電池內(nèi)化學(xué)反應(yīng)不充分，并且長(zhǎng)期充電不足會(huì)導(dǎo)致容量下降。以上兩種情況都會(huì)降低蓄電池的使用壽命。由此可見，充電氣性能的好壞都會(huì)直接影響到蓄電池的使用效果和使用壽命。 蓄電池充電理論 上世紀(jì) 60 年代中期，美國(guó)科學(xué)家馬斯開口對(duì)蓄電池的充電過程做了大量的試驗(yàn)研究，并提出了以最低出氣率為前提的蓄電池可接受充電曲線，如圖所示。實(shí)驗(yàn)表明，如果充電電流按這條曲線變化，就可以大大縮短充電 時(shí)間，并且對(duì)電池的容量和壽命也沒有影響。原則上把這條曲線成為最佳充電曲線， 如圖 所示， 從而奠定了智能充電方法的研究方向。 2 圖 最佳充電曲線 由圖 ：初始充電電流很大，但衰減很快。主要原因是充電過程中產(chǎn)生了極化現(xiàn)象，在密封式蓄電池充電過程中，內(nèi)部產(chǎn)生氧氣和氫氣，當(dāng)氧氣不能被及時(shí)吸收時(shí)，便堆積在正極板（正極板產(chǎn)生氧氣），是電池內(nèi)部壓力增大，電池溫度上升，同時(shí)縮小了正極板的面積，表現(xiàn)為內(nèi)阻上升，出現(xiàn)了所謂的極化現(xiàn)象。 蓄電池是可逆的，其放電及充電的化學(xué)反 應(yīng)式如下 Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 很顯然，充電過程和放電過程互為逆反應(yīng)?？赡孢^程就是熱力學(xué)的平衡過程，為保障電池能夠始終維持在平衡狀態(tài)之下充電，必須盡量使通過電池的電流小一些。理想條件是外加電壓等于電池本身的電動(dòng)勢(shì)。但是實(shí)踐表明，蓄電池充電時(shí)，外加電壓必須增大到一定數(shù)值才行，這個(gè)數(shù)值又因?yàn)殡姌O材料、溶液濃度等各種因素的差別而在不同程度上超過了蓄電池的平衡電動(dòng)勢(shì)值。在化學(xué)反應(yīng)中，這種電動(dòng)勢(shì)超過熱力學(xué)平衡值的現(xiàn)象就是極化現(xiàn)象。 一般來說，產(chǎn)生極化現(xiàn)象有 3 個(gè)方面的原因。 1） 歐姆 極化 ： 充電過程中，正負(fù)離子向兩極遷移，在離子遷移過程中不可避免的受到一定的阻力，成為歐姆內(nèi)阻。為了克服這個(gè)內(nèi)阻，外加電壓必須額外施加一定的電壓，以克服阻力推動(dòng)離子遷移。該電壓以熱的方式轉(zhuǎn)化給環(huán)境，出現(xiàn)所謂的歐姆極化。隨著充電電流急劇加大，歐姆極化將造成蓄電池在充電過程中的高溫。 2） 濃度極化 ： 電流流過蓄電池時(shí)為維持正常的反應(yīng)，最亮想的情況是電極 i t 3 表面反應(yīng)物及時(shí)得到補(bǔ)充，生成物能及時(shí)離去。實(shí)際上，生成物和反應(yīng)物的擴(kuò)散速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上化學(xué)反應(yīng)速度，從而造成極板附
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