【正文】 .........................................................................6 鉛酸蓄電池放電過程的電化反應(yīng) ........................................................................6 鉛酸蓄電池充電過程的電化反應(yīng) ........................................................................7 鉛酸蓄電池充放電后電解液的變化 ...................................................................7 蓄電池的充電工作特性 ......................................................................................................7 充電終止條件控制方法 ................................................................................................... 12 電壓控制 ....................................................................................................................... 12 定時(shí)控制 ....................................................................................................................... 13 溫度控制 ....................................................................................................................... 14 智能充電器的充電過程 ................................................................................................... 14 3 智能充電器的硬件設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 15 智能充電器的總體設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)方案 .......................................................... 15 基于單片機(jī)的智能電池充電器 的設(shè)計(jì) 單片機(jī)部分 ................................................................................................................................ 16 ADuC824 的介紹 ......................................................................................................... 16 單片機(jī)電路部分 ........................................................................................................ 21 充電電路設(shè)計(jì)部分 ............................................................................................................... 22 充電電路電源部分 ..................................................................................................... 22 控制電路 ......................................................................................................................... 22 檢測電路 ......................................................................................................................... 25 4 智能充電器的軟件設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 28 主程序軟件設(shè)計(jì) ..................................................................................................................... 29 子程序軟件設(shè)計(jì) ..................................................................................................................... 30 5 結(jié)論 ............................................................................................................................................................. 32 致謝 ..................................................................................................................................................................... 33 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................................................... 34 附錄 ..................................................................................................................................................................... 35 附錄 1 總電路圖 ............................................................................................................................... 35 附錄 2 源程序 ..................................................................................................................................... 36 基于單片機(jī)的智能電池充電器的設(shè)計(jì) 1 1 緒論 研究背景 早在六、七十年代，西方經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家為了保護(hù)環(huán)境就已經(jīng)開始研制各種各樣的綠色能源來代替汽油和柴油，但是，受到蓄電池，電控等關(guān)鍵部件的性能、壽命以及高性能的充放電設(shè)備等的制約，一直未得到長足的發(fā)展。鉛酸蓄電池不宜采用這種方式。另一方面，充電技術(shù)不能適應(yīng)蓄電池的特殊要求，會(huì)嚴(yán)重影響蓄電池的使用壽命。U 等充電曲線方式更科學(xué)，合理，從而大大提高了蓄電池的使用壽命，大大降低了使用和維護(hù) 成本，簡化了充電過程，解放了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，市場前景非常廣闊。 額定容量 （ C 額 ）是在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)蓄電池時(shí)，規(guī)定或保證在指定的放電條件下蓄電池應(yīng)放出的最低限度的電量。主要與電極材料的本性、電極的結(jié)構(gòu)和制造工藝以及使用條件等因素有關(guān)。 （ 5） 電池的過充電 當(dāng)高速率充電而又不能及時(shí)地在滿充電后結(jié)束充電過程，電池則很容易存在大電流過充的問題。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，主要是因?yàn)橐话愕拿芊馐叫铍姵卦诔潆娺^程中，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生氧氣和氫氣，其中主要是氧氣，氫氣只占一小部分，當(dāng)產(chǎn)生的氧氣不能被及時(shí) 吸收時(shí)，它便堆積在正極板上，使得電池內(nèi)部壓力增大，電池溫度上升，同時(shí)縮小了電池正極板的板面積，表現(xiàn)為 電池內(nèi)阻上升，即使得電池出現(xiàn)了所謂的極化現(xiàn)象。 （ 8） 使用壽命 使用壽命是指在其實(shí)際容量降低至某一規(guī)定值之前所經(jīng)歷的充放電的次數(shù)，通常用來定義蓄電池的使用壽命，使用壽命是鉛酸蓄電池的重要指標(biāo)之一，與使用中的放基于單片機(jī)的智能電池充電器的設(shè)計(jì) 6 電深度、 溫度、充放電等條件有關(guān)。鉛酸蓄電池的自放電相對(duì)鎳鉻電池來講比較嚴(yán)重，經(jīng)驗(yàn)表明，鉛酸蓄電池在閑置一個(gè)月后，自放電 達(dá) 30%左右。 正極板的鉛離子（ Pb4+）得到來自負(fù)極的兩個(gè)電子（ 2e）后，變成二價(jià)鉛離子（ Pb2+），與電解液中的硫酸根離子（ SO42）反應(yīng)，在極板上生成難溶的硫酸鉛（ PbSO4）。充電后期，在外電流的作用下，溶液中還會(huì)發(fā)生水的電解反應(yīng)。主要原因是充電過程中產(chǎn)生了極化現(xiàn)象?？刂品椒ê唵?，但由于電池的可接受電流能力是隨著充電過程的進(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，常用 于 階段充電法 中 。 ③ 恒壓充電法 充電電源的電壓在全部充電時(shí)間里保持恒定的數(shù)值，隨著蓄電池端電壓的逐漸升高，電流逐漸減少。 (2) 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。 基于單片機(jī)的智能電池充電器的設(shè)計(jì) 11 ti0T 圖 25 脈沖式充電曲線 ② REFLEXTM 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(duì)的充電對(duì)象是鎳鎘電池。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。 充電終止條件控制方法 蓄電池在充足 電后，電池的溫度和內(nèi)壓都會(huì)快速的上升，同時(shí)電池的端電壓開始下降 出現(xiàn)電壓負(fù)增量，如果此時(shí)繼續(xù)進(jìn)行快速大電流充電，對(duì)蓄電池的損害是顯然的。 這種控制方法的缺點(diǎn)是：電池充電的最高電壓隨環(huán)境溫度，充電速率而變 化 ，因此，最高檢測電壓必須采用一定的溫度補(bǔ)償，并且還必須根據(jù)充電速率加以適當(dāng)修正，若最高檢測電壓不能隨溫度變化而自動(dòng)調(diào)整，則低溫時(shí)，電池充不足電，高溫時(shí)，電池充足電后仍會(huì)繼續(xù)大電流過 充。為了避免環(huán)境溫度過高時(shí)損壞電池，最好與其他控制方式配合使用。因此，只有充電速率小于 。根據(jù)鉛酸蓄電池的使用階段及蓄電池的特性，為了進(jìn)一步延長蓄電池的使用壽命， 在 長期使用和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的基礎(chǔ)上，對(duì)蓄電池進(jìn)行了四個(gè)階段的充電以達(dá)到最優(yōu)的效果。 3 智能充電器的硬件設(shè)計(jì) 智能充電器的總體設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)方案 鉛酸蓄電池充電器性能的優(yōu)劣直接 影響充電電池的使用壽命 ，用戶對(duì)充電器的要求主要有兩個(gè)方面：其一是要有較高的性能指標(biāo)，如由平均無故障運(yùn)行時(shí)間所表達(dá)的可靠性，由穩(wěn)壓穩(wěn)流精度，動(dòng)態(tài)調(diào)整速度及紋波系數(shù)等所表達(dá)的動(dòng) 、 靜態(tài)特性， 其二是要有較為完善的自我檢測與控制功能，有較高的智能水平 ， 能 對(duì)充電電壓，電流進(jìn)行 檢測 等。 顯示和報(bào)警電路是通過單片機(jī)控制 來 顯示電池組當(dāng)前的 充電狀態(tài)，提 示 用戶當(dāng)前進(jìn)入的狀態(tài) 。 （ 3） ADuc824的結(jié)構(gòu) ADuc824的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)如圖 32所示。輔助通道用于接收輔助信號(hào)的輸入，例如冷 端二極管或熱敏電阻的輸入，此通道無緩沖器，只有一個(gè)固定為 177。 ADuC824 的片內(nèi) Flash/EE 程序存儲(chǔ)器可用兩種模式進(jìn)行編程：即在線串行下載和并行編程。 b. 片內(nèi) PLL 一般 ∑△ 型 AD 都需外接一個(gè)晶振 ， CPU 工作也需要外部晶振。有六個(gè) SFR 寄存器與 TIC 有關(guān)， TIMECON 是它的控制寄存器， INTVAL 是用戶定時(shí)設(shè)置寄存器，當(dāng) TIC 的計(jì)時(shí)器達(dá)到 INTCVAL 的設(shè)置值時(shí)， TIC 將有一個(gè)主動(dòng)的輸出，此輸出可引發(fā)一個(gè)中斷或使 TIMEON 中的 TII 位