【正文】 用老師的一句話概括就是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)相當(dāng)如是把以前的小課程設(shè)計(jì)綜合在一起的過(guò)程,只要把握住每個(gè)小課設(shè)的精華、環(huán)環(huán)緊扣、增強(qiáng)邏輯,那么這次的任務(wù)也就不難了。開始后進(jìn)行系統(tǒng)初始化、并允許實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷、通用定時(shí)器1中斷,再開通總中斷。過(guò)流保護(hù)是非常重要的一部分,假如功率變換器逆變失敗,會(huì)使變換器橋臂短路,開關(guān)管會(huì)因?yàn)樗查g電流過(guò)大而燒毀。電流取樣放大電路，是把取樣后的電流以電壓形式送回到PWM比較器中去比較，從而決定輸出的占空比。,最大電流可達(dá)2A,還能直接驅(qū)動(dòng)功率晶體管與場(chǎng)效應(yīng)管。 （3）基于UC3879的移相控制電路的設(shè)計(jì)UC3879的外圍電路設(shè)計(jì)圖如圖9所示。萬(wàn)一出現(xiàn)電流故障,如CS(引腳4),該端上的電壓將被下拉至地電位,。,最大驅(qū)動(dòng)電流為100mA。 該充電系統(tǒng)只設(shè)計(jì)了輸出濾波電路。圖4為EXB841驅(qū)動(dòng)電路圖。它的導(dǎo)通電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于雙極型晶體管BJT的導(dǎo)通電阻,這使得它能夠代替BJT成為高頻開關(guān)電源的主流開關(guān)器件。當(dāng)電路不能實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)時(shí),將會(huì)產(chǎn)生以下幾個(gè)后果。所以,。在放電方法的實(shí)現(xiàn)上,采用大功率IGBT管進(jìn)行PWM控制,以控制放電電流大小,保持其高穩(wěn)定性。 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(huì)非常大,導(dǎo)致其充電效果的差距也會(huì)非常大。 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 。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(shí)電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)楦〕潆妷篬7]。世界各國(guó)都投入大量的人力物力進(jìn)行開發(fā)研究,我國(guó)在這方面的研究剛剛起步,汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)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(diǎn)[。 （3）過(guò)充充電隨著限壓充電進(jìn)行,電池電流也會(huì)隨之逐漸減低。恒流充電方式的不足之處是: 起初充電階段電流過(guò)小,在充電后期充電電流又太過(guò)于大,整個(gè)充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng),析出氣體較多,對(duì)極板沖擊大,能耗高,充電效率不超過(guò)65%。開口蓄電池有以下幾點(diǎn)特點(diǎn):能夠進(jìn)行大電流放電、自放電小等。雖然近年來(lái)蓄電池本身的技術(shù)有了不錯(cuò)的進(jìn)步,但作為其能量再次補(bǔ)充的充電器的發(fā)展太緩慢,傳統(tǒng)的常規(guī)充電時(shí)間過(guò)于長(zhǎng),快速充電技術(shù)至今還未能完全解決,嚴(yán)重地阻礙了電動(dòng)車的發(fā)展。該充電方法能夠一直保持對(duì)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)地使用了去除蓄電池極化的方法。 蓄電池的種類與選擇 蓄電池又稱作二次電池,是化學(xué)龜池(所謂化學(xué)電池是指可以把化學(xué)能直擠變換為電能的裝置)的一種,它既能將儲(chǔ)備的化學(xué)能轉(zhuǎn)為電能(這一過(guò)程稱作放電),還能夠使參加反應(yīng)的物質(zhì)以電能的形式釋放完畢之后,再用充電器對(duì)它輸入直流電能(這一過(guò)程稱作充電),又能將已損耗的活性物質(zhì)復(fù)活。關(guān)于放電速率要求不高的產(chǎn)品,如便攜式計(jì)算機(jī)、蜂窩電話機(jī)和手提式視頻設(shè)備,能采用鎳金屬氧化物電池與鋰離子電池。該方法較簡(jiǎn)單,由于充電電流自動(dòng)減小,所以充電過(guò)程中析氣量小,充電時(shí)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。這時(shí)應(yīng)該采取限流措施,使電流不超過(guò)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。一個(gè)性能優(yōu)良的充電器要解決一系列理論問(wèn)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。它有效的防止了恒流充電法和恒壓充電法中所存在的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單,是目前應(yīng)用最為廣泛的充電方法。但是相對(duì)于相控電源來(lái)講,它的價(jià)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(chǎng)合,相控式的充電器依然占有較大比重。本充電系統(tǒng)電路的結(jié)構(gòu)原理框圖如圖1所示,它包括提供充電的電源和作為管理中心的控制系統(tǒng)。 最高電壓控制當(dāng)電池電壓達(dá)到最大值時(shí),電池則充足電。當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí),規(guī)定的最高溫度值就要偏大一點(diǎn),這樣會(huì)造成過(guò)充電,損傷電池。 飽和電感在實(shí)際應(yīng)用中不可能具有理想的飽和特性,這將會(huì)導(dǎo)致以下幾個(gè)后果: ,從而增加變換器的導(dǎo)通損耗； ,從而增大原邊電流和副邊二極管的電壓應(yīng)力； 、負(fù)飽和值之間轉(zhuǎn)換,磁心的損耗會(huì)很大,發(fā)熱嚴(yán)重砰s1。它是一種場(chǎng)控器件,驅(qū)動(dòng)原理與MOSFET基本一致,其開通與關(guān)斷是由柵極與發(fā)射極間的電壓UGE決定的。在正脈沖充電末期,DC/DC變換電路中的開關(guān)元件全部都斷開,存儲(chǔ)在濾波電感L,中的能量將全部轉(zhuǎn)移到蓄電池組中。圖7 前級(jí)整流電路 移相控制電路的設(shè)計(jì)（1）UC3879簡(jiǎn)介在設(shè)計(jì)過(guò)程中,選用了美國(guó)Unltrode公司生產(chǎn)的專用移相控制集成芯片UC3879,UC3879是相移式PWM控制IC。（2）UC3879的引腳介紹UC3879的引腳排列如圖8所示引腳功能介紹如下:Uref (引腳1):精密SV基準(zhǔn)電壓輸出端,具有短路電流限幅特性；當(dāng)Ui(引腳10)上的電壓低于欠電壓鎖定閥值時(shí),控制器被禁止,；實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中,該端與GND引腳之間應(yīng)接旁路電容；該電容的ESR尺和ESL應(yīng)盡可能低, 。；該端與PWR GND之間應(yīng)接低ESR 和低ESL的旁路電容。下面具體講一下各個(gè)參數(shù)的設(shè)置。圖10 充電機(jī)控制系統(tǒng)硬件框圖 80Cl96KB單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)該單元是控制系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié),由80C196KB單片機(jī)[16]、程序存儲(chǔ)器276地址鎖存器74HCT57地址譯碼器74LS1312MHZ晶體振蕩器、上電復(fù)位電路等組成。如圖13所示：圖12 溫度取樣檢測(cè)電路 鍵盤電路此控制系統(tǒng)設(shè)有四個(gè)輸入鍵,分別為主充鍵、浮充鍵、均充鍵與報(bào)警屏蔽鍵。另外,每當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況導(dǎo)致故障時(shí),可以經(jīng)過(guò)霍爾傳感器采樣后送入CPU,當(dāng)電流超過(guò)一定數(shù)值時(shí),經(jīng)由程序控制UC3879的移相控制角,達(dá)到封鎖輸出脈沖的目的。 圖14 充電系統(tǒng)的主程序框圖 實(shí) 時(shí) 時(shí) 鐘 中 斷 服 務(wù) 程 序 進(jìn) 入 實(shí) 時(shí) 時(shí) 鐘 中 斷 服 務(wù) 程 序 后 , 開 始 采 集 鉛 酸 蓄 電 池 的 端 電 壓 、 溫 度 與 充 電 電 流 值 , 然 后 和 蓄 電 池 的 工 藝 參 數(shù) 進(jìn) 行 比 較 , 再 判 斷 采 用 哪 一 種 充 電 方 式 , 其 程 序 框 圖 如 圖15 所 示 。為了指導(dǎo)我的畢業(yè)設(shè)計(jì),他犧牲了自己的休息時(shí)間,他無(wú)私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神令我欽佩,在此我向他表示我誠(chéng)摯的感謝,因?yàn)樗?我才能在各方面取得顯著的進(jìn)步。結(jié)果顯示,這種充電方法的充電效率相對(duì)傳統(tǒng)充電方法有很大的提高；該設(shè)計(jì)采用80C196KB單片機(jī)作為控制電路的核心,以此對(duì)充電方式的切換進(jìn)行控制,并且在理論上進(jìn)行了探討；使用了高頻開關(guān)電源技術(shù),以移相控制的零電壓PWM變換電路為核心,對(duì)充電電源進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。使用匯編語(yǔ)言編寫的程序,機(jī)器不能直接識(shí)別,還要由匯編程序或者叫匯編語(yǔ)言編譯器轉(zhuǎn)換成機(jī)器指令。鍵盤使用檢測(cè)法編程,每一次檢測(cè)延時(shí)10ms,延時(shí)使用對(duì)主程序自然周期計(jì)數(shù)的方式實(shí)現(xiàn),用來(lái)提高程序運(yùn)行效率,連續(xù)三次檢測(cè)到某鍵被按下,才執(zhí)行此鍵處理程序。它的通用寄存器的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)比一般的CPU的寄存器數(shù)量多,這樣有可能使中斷服務(wù)程序中的局部變量指定專門的寄存器,消除了中斷服務(wù)過(guò)程中保護(hù)寄存器現(xiàn)場(chǎng)與恢復(fù)寄存器現(xiàn)場(chǎng)所支付的軟件開銷,很大程度的方便了程序設(shè)計(jì)。由于此移相電路控制IGBT功率開關(guān)全橋逆變電路,因此延時(shí)時(shí)間通常設(shè)置為2~3腳,取RRS是100K即可符合要求。CLKSYNC(引腳17):時(shí)鐘信號(hào)輸出端及同步信號(hào)輸入端；該端是雙向的,作為輸出端時(shí),該端可以輸出時(shí)鐘信號(hào)；作為輸入端時(shí),該端可以輸入外部同步信號(hào),可實(shí)現(xiàn)多只控制器同步工作；外部同步信號(hào)的頻率應(yīng)高于控制器的振蕩頻率。在新的軟啟動(dòng)工作周期內(nèi),在S S(引腳6)上的電壓開始上升之前,輸出端將從 0176。選定的啟動(dòng)電壓無(wú)關(guān)。在開關(guān)電源中,主要使用電源輸入濾波、工頻濾波、電源輸出濾波和抗輻射干擾等重要措施來(lái)減小噪聲的傳遞和影響[15]。而且在柵極串入一只低值電阻(10歐左右)能夠減小寄生振蕩,此電阻阻值會(huì)隨被驅(qū)動(dòng)器件電流額定值的增大而減小。改進(jìn)型全橋移相控制的零電壓PWM變換電路。高頻開關(guān)電源的原理框圖如圖2所示[112]。 定時(shí)控制通常用在單片機(jī)控制的恒流充電模式中。鉛酸蓄電池組充電電源充電控制系統(tǒng)CPUI/O設(shè)備圖1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖 控制電路部分是一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng),包括了對(duì)電池溫度、電池兩端電壓、充電電流等參數(shù)的監(jiān)測(cè),對(duì)收集信息的分析與計(jì)算處理,對(duì)充電機(jī)工作參數(shù)的設(shè)置與顯示等。,如恒流充電、脈動(dòng)浮充等。相 控 電 源 是 比 較 傳 統(tǒng) 的 電 源 , 它 是 將 市 電 直 接 經(jīng) 過(guò) 整 流 濾 波 后 輸 出 直 流 , 再 通 過(guò) 改 變 晶 閘 管 的 導(dǎo) 通 相 位 角 , 來(lái) 控 制 整 流 器 的 輸 出 電 壓 。通過(guò)了對(duì)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。但是另一方面,汽車在造福于人類的同時(shí),也帶來(lái)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(shí)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(fèi)。在充電電流和電池之間串聯(lián)一個(gè)電阻,稱為限流電阻。而負(fù)極亦因生成、使極化電位降低,從而使負(fù)極不析氫,此時(shí)電池在充電的過(guò)程中負(fù)極生成了被再次還原成海綿狀鉛,這就是免維護(hù)電池特有的內(nèi)部氧循環(huán)反應(yīng)機(jī)理。移動(dòng)型電池分為電動(dòng)機(jī)車型與啟動(dòng)型蓄電池。當(dāng)然,還有其他一些高性能電池,如鋰電池、燃料電池等。我國(guó)電動(dòng)車所用動(dòng)力蓄電池基本上是鉛酸蓄電池,因?yàn)殂U酸蓄電池具有技術(shù)成熟、成本低、電池容量大、跟隨負(fù)荷輸出特性好、無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)使用場(chǎng)所的不同,蓄電池也有不同類型: 固定型(供室內(nèi)裝置使用)、移動(dòng)型 (便于攜帶用)。密封免維護(hù)蓄電池是一種將化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化的裝置,免維護(hù)蓄電池需要先用電源對(duì)其充電,將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái),蓄電池陽(yáng)極的活性物質(zhì)是二氧化鉛,陰極的活性物質(zhì)是鉛,電解液是稀硫酸,其化反應(yīng)式為放電反應(yīng)式: （1）充電反應(yīng)式: （2）即電池在充電時(shí),正極板產(chǎn)生的氧氣又復(fù)合為,重新回到系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)電池內(nèi)部氧的循環(huán)復(fù)合。該方法是為補(bǔ)救恒壓充電的缺點(diǎn),廣泛使用恒壓限流的方法。目前,汽車工業(yè)己經(jīng)成為世界主要工業(yè)化國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè): 一方面,汽車工業(yè)的飛速發(fā)展推動(dòng)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(lái)了大量的就業(yè)機(jī)會(huì)。 充電技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r對(duì)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(méi)有動(dòng)態(tài)的跟蹤蓄電池可接受的充電電流的大小,實(shí)踐證明這些充電方法不但是充電時(shí)間長(zhǎng)而且還很容易對(duì)蓄電池過(guò)沖,減少蓄電池的壽命。 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。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求A. 系統(tǒng)的基本功能,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充電過(guò)程。系統(tǒng)的主回路由充電電路、放電電路及控制電路組成,其中充電電路使用整流橋式電路。蓄電池組中各單體電池的最高充電電壓也會(huì)有差別,所以采用這種方法不可能非常準(zhǔn)確地判斷電池已充足電?？刂苹芈肥菍?shí)現(xiàn)電源各種性能要求的核心,其控制機(jī)理有調(diào)頻調(diào)幅調(diào)寬諧振等。兩個(gè)元件組成的支路。同樣,關(guān)斷時(shí)施加一定幅值的負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓(一般取5—15V)有利于減小關(guān)斷時(shí)間和關(guān)斷損耗。所有,在高頻開關(guān)電源中,怎樣降低與消除噪聲干擾是一個(gè)非常重要的部分。UC3879是UC3875的改進(jìn)型,可通過(guò)UVSEL腳來(lái)選定欠壓鎖定電平,一般情況下,可預(yù)先確定兩個(gè)門限。,控制器的輸出端將停止輸出并保持為低電平。當(dāng)該端懸空一時(shí),。分別對(duì)A、B與C、D兩對(duì)開關(guān)器件進(jìn)行編程。2. 256字節(jié)寄存器中,24個(gè)字節(jié)屬于專用寄存器,其它的232字節(jié)都是通用寄存器。但GZDW充電方式與常用充電方式