電動自行車智能充電器設(shè)計畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-13 14:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 程中，內(nèi)部產(chǎn)生的氫氣和氧氣不被吸收時，會積累在正極板，使電池的內(nèi)部壓力加大、電池的溫度上升，并減少正極板面積，則會顯示阻力上升，于是出現(xiàn)了極化現(xiàn)象。蓄電池充放電是可逆的，其放電及充電的化學(xué)反應(yīng)式如下： PbO2＋Pb＋2H2SO4→2PbSO4＋2H2O (11)可以看出，充電和放電為互逆反應(yīng)過程。可逆過程熱力學(xué)平衡的過程，為了保證電池保持在平衡狀態(tài)下的充電，所以必須設(shè)法使電池電流較小。在理想的條件下，施加的電壓等于電池的電動勢。然而，實踐表明，蓄電池充電時，所施加的電壓必須增加到一定值時，這個值由于電極材料、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勢值。在化學(xué)反應(yīng)中，電動勢超過熱力學(xué)平衡值的現(xiàn)象稱為極化現(xiàn)象。 充電方法的研究 常規(guī)充電制度是依據(jù)國際公認的經(jīng)驗法則設(shè)計的。其中最著名的就是“安培小時規(guī)則”：充電電流安培時數(shù)，不應(yīng)超過蓄電池待充電的安培時數(shù)。實際上，常規(guī)充電的速度被蓄電池在充電過程中的溫度上升和氣體的產(chǎn)生所限制。這個現(xiàn)象對蓄電池充電所必須的最短時間具有重要意義。一般來說，常規(guī)充電法有以下三種： 1） 恒流充電法：是指蓄電池充電時，自始至終以固定不變的電流進行充電，該電流是用調(diào)整充電裝置的辦法來達到。此充電辦法有較大的適應(yīng)性，可以任意選擇和調(diào)整充電電流。因此可以對各種不同情況及狀態(tài)的蓄電池充電，特別適用于用小電流長時間的活化充電模式．對由多數(shù)電池串聯(lián)的電池組充電，且有利于容量恢復(fù)較慢的蓄電池的充電。如圖13所示。 U,I 充電電壓 充電電流 0 T 圖13 恒流充電曲線 2）恒壓充電法：恒壓充電的充電特點是充電過程中的充電電壓始終保持不變。開始充電時，由于電源與電池的壓差很大，因而充電電流也很大，這很容易沖壞電池的極板；隨著電池電壓的升高，電源與電池的壓差逐漸減小，充電電流也減小，又會減緩充電速度，使得整個充電過程不均衡。如圖14所示。 U,I 充電電壓 充電電流 0 T 圖14 恒壓充電法曲線 3）快速充電：快速充電采用瞬間放電或停電等去極化措施，以比恒壓、恒流充電法大得多的電流進行充電?？焖俪潆娝俣瓤欤捎谠诔潆娺^程中采用去極化措施，充電效果好，可節(jié)約大量的電能。 充電方法的設(shè)計目前，電動自行車主要以鉛酸蓄電池為動力，考慮到鉛酸蓄電池自身的一些特性，本文介紹的快速充電裝置所采用的充電方法將整個充電過程一般分為四個階段：涓流充電—快速充電—均充電—浮充電。如圖 15 所示： U,I U I 0 70 160 230 T/min 圖15 鉛酸蓄電池要求的充電電壓電流曲線 1) 涓流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，一開始就采用快速充電會影響電池的壽命。為了避免這一問題要先對蓄電池實行穩(wěn)定小電流充電，使電池電壓上升，當(dāng)電池電壓上升到能接受大電流充電的閾值時再進行大電流快速充電。 2) 快速充電在快速充電過程中，采用分級定電流脈沖快速充電法，將充電電流分成三級。開始充電時采用大電流，隨著電池容量的增加，電壓逐漸升高，電流等級開始降低，使充電電流的脈沖幅度和寬度隨蓄電池端電壓的升高而分級減小。這種方法可以用來消除振蕩現(xiàn)象和過充電的問題。在脈沖快速充電過程中，電池電壓上升較快，當(dāng)電壓上升至補足充電電壓值時，轉(zhuǎn)入均充電階段。 3) 均充電該階段為恒壓充電，它可以快速恢復(fù)電池容量。此時充電電流減小，當(dāng)電流下降至某一固定值時，自動轉(zhuǎn)入浮充電。 4) 浮充電該階段以較小的電流向蓄電池充電，使蓄電池經(jīng)常處于滿充電狀態(tài)。 此時標志著充電過程結(jié)束。2 總體設(shè)計方案 系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)課題的要求，系統(tǒng)采用開關(guān)電源，通過脈沖電流的方式來實現(xiàn)充電的目的。由市電送來的220V交流電經(jīng)整流、濾波后，經(jīng)脈沖變壓器降壓送給蓄電池進行充電。對系統(tǒng)信號進行采樣和控制，將充電的電壓和電流信號反饋回PWM信號發(fā)生器，由PWM信號發(fā)生器控制開關(guān)管通斷的占空比完成充電的。當(dāng)蓄電池的電壓達到額定值后，說明蓄電池已經(jīng)充滿電。控制開關(guān)，斷開電源，停止充電。 方案比較與方案選擇方案一：用PWM信號發(fā)生器(UC3842)實現(xiàn)。蓄電池充電時，電壓、電流采樣電路將蓄電池的電壓、電流信號進行采樣，采樣的信號經(jīng)過各種處理后，分別送進PWM信號發(fā)生器的電壓和電流反饋引腳。PWM信號發(fā)生器對反饋回來的電壓、電流信號進行分析，然后調(diào)整PWM輸出信號的占空比。這個PWM信號送給開關(guān)電源開關(guān)管，從而便調(diào)節(jié)的開關(guān)管在一個周期內(nèi)關(guān)斷和導(dǎo)通的時間，也就是控制了高頻變壓器通斷的時間，從而實現(xiàn)控制高頻變壓器輸出電壓和電流的大小。這種方法是目前市場充電器流行使用的方法，也是一種很技術(shù)非常成熟的方法。這種方案的優(yōu)點是，技術(shù)簡單、成熟、有多年的實用經(jīng)驗、所需的元器件少、成本低。如圖21所示： 蓄電池 電流電壓反饋 PWM波形發(fā)生器 高頻變壓器 圖21 方案一原理圖方案二：用單片機實
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