【正文】 XXX大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) I 鉛酸蓄電池智能充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘要 本文所設(shè)計(jì)的鉛酸蓄電池智能充電系統(tǒng) ， 內(nèi)容主要 包括對(duì)蓄電池充電方法的研究和充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在通過對(duì)蓄電池充電原理和充電方法研究的基礎(chǔ)上，提出采用恒壓限流充電和脈沖充電相結(jié)合的充電方法。這種充電方法可以始終地使充電電流在總體上逼近蓄電池的可接受充電電流曲線，并且在整個(gè)充電期間內(nèi)適時(shí)地采取了去除蓄電池極化的措施。理論研究和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，這種充電模式可以大大縮短充電時(shí)間，提高充電效率。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于 80196KB單片機(jī)控制的智能充電系統(tǒng)，其效率高、調(diào)節(jié)時(shí)間快的良好充電特性 可得到充分發(fā)揮，使得蓄電池具有較高的使用容量和較長的循環(huán)壽命，可滿足電機(jī)車動(dòng)力蓄電池的充電要求，具有良好的應(yīng)用前景，為提高蓄電池的性能和可靠性提供一條新的、有效的途徑。 關(guān)鍵詞 ： 鉛酸蓄電池 智能充電 80C196KB 單片機(jī) XXX大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) II Design for intelligent charging system of Leadacid batteries Abstract In this paper the design of leadacid batteries intelligent charging system, content mainly includes to battery charging method of research and charging system design. In the battery principle and charging methods on the basis of study, the paper proposes the constant pressure and pulse current limiting charging charging bination of charging methods. This kind of charging methods can always to recharge current in overall approximation battery acceptable charging electric current curve, and throughout the charging period timely adopted remove battery polarization measures. Theoretical and experimental data shows that this model can greatly shorten charging charging time and improve charging efficiency. Experimental results show that based on the intelligent charging 80196KB singlechip microputer control system, its high efficiency, regulating time quick good charging characteristics can get fully, make battery has higher use capacity and long cycle life, can meet the electric lootive motive battery charging request, has a good application prospect for improving battery performance and reliability provides a new and effective way. Keywords: Leadacid batteries Intelligent charging 80C196KB singlechip XXX大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) III 目 錄 前言 .................................................................. 1 1 總體設(shè)計(jì)方案 ........................................................ 1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 .................................................. 1 智能充電方法的選擇 .............................................. 2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖 .............................................. 2 充放電方法的控制與實(shí)現(xiàn) .......................................... 3 2 課題的研究現(xiàn)狀 ....................................................... 3 充電技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r ............................................... 3 充電電源的發(fā)展?fàn)顩r ............................................... 4 傳統(tǒng)的充電方式 ................................................... 4 3 鉛酸蓄電池智能充電的基本原理 .......................................... 6 蓄電池的基本概念和工作原理 ........................................ 6 電池的種類和特性 .............................................. 6 鉛酸蓄電池的基本概念 .......................................... 7 鉛酸蓄電池的工作原理 ......................................... 10 鉛酸蓄電池的充電特性 ............................................. 11 ()三定律 .......................................... 12 極化電壓 ......................................................... 14 智能充電的基本原理和控制方法 ..................................... 15 智能充電的基本原理 ........................................... 15 智能充電的幾種控制方法 ....................................... 15 4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ........................................................ 17 開關(guān)電源原理 ...................................................... 17 充電系統(tǒng)的主電路原理與設(shè)計(jì) ........................................ 18 全橋變換電路的設(shè)計(jì) ............................................ 18 能量回饋電路的設(shè)計(jì) ............................................ 20 主回路中建波與抗干擾電路的設(shè)計(jì) ................................ 21 XXX大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) IV 移相控制電路的設(shè)計(jì) ........................................... 22 充電回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ............................................ 28 80Cl96KB 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ................................. 28 模擬量檢測電路 ................................................ 30 鍵盤電路 ...................................................... 30 顯示電路 ...................................................... 30 執(zhí)行電路 ...................................................... 31 系統(tǒng)保護(hù)措施的設(shè)計(jì) ................................................ 31 過流保護(hù) ...................................................... 31 軟啟動(dòng)保護(hù) .................................................... 32 5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ......................................................... 32 充電系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì) ................................................ 32 實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì) ............................................ 34 去極化子程序設(shè)計(jì) .................................................... 35 6 結(jié)論 ................................................................... 36 參考文獻(xiàn) ................................................................. 37 XXX大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 鉛酸蓄電池智能充 電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 前言 目前，大多數(shù)電機(jī)車使用的電源都是鉛酸蓄電池組。鉛酸蓄電池因其可循環(huán)再充電的特性，以及成本低廉、使用安全、無污染等優(yōu)點(diǎn)，在目前的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的需求正日益增大。相應(yīng)的，蓄電池的充電技術(shù)也引起了普遍地關(guān)注 [1]。一方面，傳統(tǒng)的充電方法正常充電時(shí)，以 10h 或 20h 率電流進(jìn)行充電。這時(shí)需要時(shí)間一般為 10 多個(gè)小時(shí)，甚至20 多個(gè)小時(shí)，充電時(shí)間長，而且使用不便。另一方面，充電技術(shù)不能適應(yīng)鉛酸蓄電池的特殊要求，會(huì)嚴(yán)重影響蓄電池的壽命。國內(nèi)外多年來的實(shí)踐證明，鉛酸蓄電池浮充電壓偏差 5%，電池的浮充壽命將減少 一半。在其他方面，由于充電方法不正確，鉛酸蓄電池也很難達(dá)到規(guī)定的循環(huán)壽命。智能充電是使實(shí)際充電電流能夠動(dòng)態(tài)地跟蹤電池可接受的充電電流。充電系統(tǒng)根據(jù)電池的狀態(tài)確定充電工藝參數(shù)，使充電電流自始至終處于電池的可接受充電電流曲線附近，使電池幾乎在無氣體析出的條件下充電，做到既節(jié)約用電又對(duì)電池?zé)o損害 [2]。 如今 ，我國工農(nóng)業(yè)運(yùn)輸設(shè)備對(duì)蓄電池用量極大，但是其充電設(shè)備很落后，充電方法也很不科學(xué)，急需設(shè)計(jì)出一種新型智能充電系統(tǒng)以滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。 1 總體設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)的控制下快速地完成充電過程 。 ，實(shí)時(shí)監(jiān)測并且隨時(shí)顯示電池的充電狀態(tài) 。 ，并能根據(jù)電池電壓和充電電流自動(dòng)轉(zhuǎn)換充電狀態(tài)，在蓄電池充滿電后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入浮充狀態(tài)。 根據(jù)本課題面向的對(duì)象，對(duì)本充電系統(tǒng)的充電電源提出下面的理想技術(shù)指標(biāo) : 0V180V范圍內(nèi)調(diào)整工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用的電機(jī)車所用的蓄電池組一般由 48 節(jié)鉛酸蓄電池構(gòu)成，每節(jié)電池的充電極限狀態(tài)或高阻抗電池的充電飽和電壓均假設(shè)為 3V，則 48節(jié)電池的極限端電 壓為 144V。因此充電電源開路電壓必XXX大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 須在 144V以上。根據(jù)實(shí)際情況，要求充電系統(tǒng)輸出的充電電壓在 0V180V范圍內(nèi)調(diào)整。 060A范圍內(nèi)調(diào)整充電系統(tǒng)工作時(shí)，應(yīng)能夠根據(jù)使用者的需要來改變充電電流的大小。例如 :對(duì)一個(gè) 5Ah的電池組，當(dāng)采用 1倍速率充電時(shí)，充電電流應(yīng)為 5A。當(dāng)采用 2 倍速率充電時(shí)，充電電流應(yīng)為 10A。根據(jù)實(shí)際情況，要求充電系統(tǒng)輸出的充電電流在 060A范圍內(nèi)調(diào)整。 充電方法的選擇是十分重要的，不同的充電方法，其充電速度的差別可能很大，導(dǎo)致充 電效果的差距也會(huì)很大。系統(tǒng)所要求的充電方法，一方面要求能夠最大程度地加快蓄電池的化學(xué)反應(yīng)速度，縮短蓄電池達(dá)到滿充狀態(tài)的時(shí)間，使充電速度得到最大的提高 。另一方面，又要保證蓄電池負(fù)極的吸收能力，使負(fù)極能夠跟得上正極氧氣產(chǎn)生的速度，以避免電池的極化現(xiàn)象。 根據(jù)上面的標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際的對(duì)象，在分析了傳統(tǒng)的充電方法和幾種快速充電方法的基礎(chǔ)上，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(gè)