【正文】 題的基本內(nèi)容 智能電瓶充電器的設(shè)計(jì)所涉及的基本內(nèi)容大概有： 第一，有關(guān)鉛蓄電池的電化學(xué)原理和充放電原理。 第五，充電器在 充電過程中對電池的保護(hù)功能。原則上把這條曲線稱為最佳充電曲線，從而奠定了 智能 充電方法的研究方向。 蓄電池是可逆的。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)勢值。在離子遷移過程中不可避免地受到一定的阻力，稱為歐姆內(nèi)阻。 b） 濃度極化 電流流過蓄電池時(shí)，為維持正常的反應(yīng)，最理想的情況是電極表面反應(yīng)物能及時(shí)得到補(bǔ)充，生成物能及時(shí)離去。 c） 電化學(xué)極化 這種極化是由于電極上進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)的速度，落后于電極上電子運(yùn)動(dòng)的速度造成的。這種表面負(fù)電荷減少的狀態(tài)促進(jìn)金屬中電子離開電極，金屬離子 M＋ 轉(zhuǎn)入溶液，加速 Me－ eMe＋ 反應(yīng)進(jìn)行。同理，電池正極放電時(shí)，電極表面所帶正電荷數(shù)目減少，電極電勢變負(fù)。實(shí)際上，常規(guī)充電的速度被蓄電池在充電過程中的溫升和氣體的產(chǎn)生所限制?？刂品椒ê唵危捎陔姵氐目山邮茈娏髂芰κ请S著充電過程的進(jìn)行而逐漸下降的，到充電后期，充電電流多用于電解水，產(chǎn)生氣體，使出氣過甚，因此，常選用階段充電法。一般兩階段之間的轉(zhuǎn)換電壓就是第二階段的恒電壓。 2020 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 c)恒壓充電法 這種充電方法電解水很少，避免了蓄電池過充。 快速充電技術(shù) 為了能夠最大限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，同時(shí)，保證蓄電池正負(fù) 極板的極化現(xiàn)象盡量地少或輕，提高蓄電池使用效率。 a) 脈沖式充電法 這種充電法不僅遵循蓄電池固有的充電接受率，而且能夠提高蓄電池充電接受率，從而打破了蓄電池指數(shù)充電接受曲線的限制，這也是蓄電池充電理論的新發(fā)展。 b) Reflex 快速充電法 這種技術(shù)是美國的一項(xiàng)專利技術(shù) ，它主要面對的充電對象是鎳鎘電池。 c) 變電流間歇充電法 這種充電方法建立在恒流充電和脈沖充電的基礎(chǔ)上，如圖 7所示。通過間歇停充，使蓄電池經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣和氫氣有時(shí)間重新化合而被吸收掉，使?jié)獠顦O化和歐姆極化自然而然地得到消除，從而減輕了蓄電池的內(nèi)壓，使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進(jìn)行，使蓄電池可以吸收更多的電量。在每個(gè)恒電壓充電階段，由于是恒壓充電，充電電流自然按照指數(shù)規(guī)律下降，符合電池電流可接受率隨著充電的進(jìn)行逐漸下降的特點(diǎn)。 脈沖快速充電法的理論基礎(chǔ) 理論和實(shí)踐證明，蓄電池的充放電是一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)過程。 1972 年，美國科學(xué)家馬斯在第二屆世界電動(dòng)汽車年會(huì)上提出了著名的馬斯三定律，即 a）對于任何給定的放電電流，蓄電池充電時(shí)的電流接受比 a與電池放出的容量的平方根成反比，即 CKA 1? (1) 式中： K1為放電電流常數(shù)，視放電電流的大小而定； C 為蓄電池放出的容量。 馬斯三定律說明，在充電過程中，當(dāng)充電電流接近蓄電池固有的微量析氣充電曲線時(shí)，適時(shí)地對電池進(jìn)行反向大電流瞬間放電，以消除電池的極化現(xiàn)象，可以提高蓄電池的充電接受能力，如圖 1 所示。 IUOU4U2U1I0I1U3圖9 分級 定電流脈沖快速充電法原理圖t 預(yù)充電 對長期不用的電池、新電池或在充電初期已處于深度放電狀態(tài)的蓄電池充電時(shí)，一開始就采用快速充電會(huì)影響電池的壽命。采用這種方法可以消除充電接近充滿時(shí)易出現(xiàn)的振蕩現(xiàn)象及過充電問題。此時(shí)充電電流逐漸減小，當(dāng)電 流下降至某一閾值時(shí)，轉(zhuǎn)入浮充階段。單片機(jī)通過各種檢測電路在充電過程中對鉛蓄電池進(jìn)行檢測并做出相應(yīng)的控制處理。 單片機(jī)輸出脈沖Q1電壓檢測溫度檢測輸出脈沖Q2驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)充滿指示充電指示電源指示 圖 11 單片機(jī)總體控制方案 脈沖調(diào)制控制器 SG2535 的控制方式 通過對電壓、溫度的檢測控制脈沖調(diào)制控制器 SG2535 的輸出脈沖寬度，以實(shí)現(xiàn)不同階段的充電、暫停和終止充電。電網(wǎng)點(diǎn)先經(jīng)過各種保護(hù)環(huán)節(jié)，在通過 EMI 濾波器除去共模信號。 控制電路由單片機(jī) AT89S51 組成，電源由電網(wǎng)交流電經(jīng)過變壓器變壓、全橋整流、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后提 供。為了克服這些缺點(diǎn)，這里采用全波整流電路 —— 單相橋式整流電路。忽略二極管導(dǎo)通時(shí)的正向壓降，則單相橋式整流電路的波形圖如下。 CU3U2+ 圖 14 電容濾波電路 本電路的輸出電壓在負(fù)載變化時(shí)波動(dòng)大，說明它的帶負(fù)載能力差，只適合于負(fù)載較輕且變化不大的場合。直流側(cè)接有兩個(gè)相互串聯(lián)切足夠大的電容器 C1和 C2，滿足 C1=C2。 t2時(shí)刻 V1截止，同時(shí)給 V2發(fā)出導(dǎo)通信號，由于感性負(fù)載中的電流 i 不能立即改變方向，于是 D2導(dǎo)通續(xù)流。 t4時(shí)刻 V2截止，同時(shí)給 V1發(fā)出導(dǎo)通信號，由于感性負(fù)載中的電流 i0不能立即改變方向，于是 D1先導(dǎo)通續(xù)流。 由上分析可知，輸出電壓 U4周期為 TS 矩形 波，其幅值為 1/2U3。半橋逆變電路輸出電壓波形如圖所示。在兩功率管交替開關(guān)作用下，變換器原邊可 產(chǎn)生幅值280V的方波電壓。 b) 充電器的容量計(jì)算 當(dāng)充電器為 36V,12A 時(shí)蓄電池的充電最大容量為： 36V 12A＝ 432W 故變壓器鐵芯的容量計(jì)算可按照 500W 容量計(jì)算。 變頻整流電路 變頻整流電路由兩個(gè)整流二極管和一個(gè) LC 濾波電路組成，使半橋逆變器輸出的脈沖電壓成為一個(gè)比較穩(wěn)定的直流電壓 111。下表為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻的分度表。 當(dāng)蓄電池溫度較低時(shí)，熱敏電阻 RT 表現(xiàn)電阻值較大，調(diào)節(jié)電位器 Rp 可以使時(shí)基集成塊觸發(fā)端 2 腳的電平低于 1/3 電源電壓（指集成塊 IC 的供電電壓 VDD），單穩(wěn)態(tài)電路觸發(fā)翻轉(zhuǎn)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，電路置位，輸出端 3腳輸出高電平，使三極管觸發(fā)導(dǎo)通向單片機(jī)輸入低電平。 圖 19 電壓檢測電路 由電路土可知，電阻 R R2分壓出來的電壓模擬量值為： 單片機(jī) Ｕ 0 Ｒ 1 Ｒ 2 + 2020 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 021 2 URRRU ?? 為了便于關(guān)系式的計(jì)算，可以取 R1=90kΩ， R2=10kΩ。電壓檢測 A/D轉(zhuǎn)換電路如下圖所示。00 109010UUU? ?? 2020 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 具體分布情況見下表。供給電池充電。 地址 P1.3 P1.4 用途 溫度檢測 充電指示 充滿指示 電源指示 Q1輸出 Q2輸出 電壓檢測 2020 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 圖 23 主電路圖 第五章 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序 include include define uint unsigned int define uchar unsigned char define Nop() _nop_() sbit lcd_rs_port = P2^1。 //定義 DS18B20通信端口 sbit a=P2^5。 sbit ST=P2^0。 /*1MS為單位的延時(shí)程序 */ void init() /* 串口定時(shí)器外部中斷初始化 */ { //TMOD = 0x21。 //SCON = 0x50。 P3=0x00。 OE=0。j++)。j++) {。 lcd_data_port = 0xff。 } void lcd_mand_write(uchar mand) /*LCD1602 命令字寫入 */ { lcd_busy_wait()。 lcd_data_port = mand。 lcd_mand_write(0x38)。 lcd_mand_write(0x38)。 lcd_mand_write(0x06)。= 0x0f。 x_pos += 0x80。 lcd_rw_port = 0。 lcd_en_port = 0。i2。 } } lcd_delay(200)。 lcd_delay(200)。 ALE=1。 ST=0。 info=P0。 da[1]=info%100/10+0x30。 2020 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 ALE=1。 ST=0。 info=P0。 da[5]=info%100/10+0x30。 ALE=1。 ST=0。 info=P0。 da[9]=info%100/10+0x30。 ALE=1。 ST=0。 info=P0。 da[13]=info%100/10+0x30。 DQ = 1。 DQ = 1。 } //讀一個(gè)字節(jié) ReadOneChar(void) { uchar i=0。i){ DQ = 0。 delay(4)。 i0。 delay(5)。 uchar b=0。 WriteOneChar(0xCC)。 WriteOneChar(0xBE)。 t=8。 da[16]=t/100+0x30。 init()。 2020 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 24 delay_1ms(1000)。 delay_1ms(1000)。 ADread()。 lcd_char_write(1,1,da[13])。i++) { lcd_char_write(i,0,da[i])。 通過做 畢業(yè)設(shè)計(jì)， 讓我在學(xué)校 所學(xué)的各種理論知識(shí)和技能 得到了更 全面 和 系統(tǒng)的訓(xùn)練 ，為以后的工作打下了良好的基礎(chǔ)