【文章內(nèi)容簡介】 充電器質(zhì)量差造成的。因此 ,一個性能良好的充電器對電池的使用壽命具有舉足輕重的作用 [2]。 蓄電池充放電的研究在很早以前就有人開始研究，人們從各個角度來探索影響蓄電池壽命的原因， 1935 年，伍德布里奇發(fā)現(xiàn)了影響蓄電池充電過程的有溫度這個條件，溫度不同，充電效率也不一樣。麥斯在 1967 年發(fā)現(xiàn)了對蓄電 池充電時析氣的原因和規(guī)律。在人們的不斷研究和探索下，創(chuàng)造出了很多種充電裝置，例如隨著電流的變化而變化的鉛酸蓄電池充電裝置等，但這些充電設(shè)備基本上是采用模擬電路實現(xiàn)，調(diào)試復(fù)雜，體積大，并且控制效果很差。隨著時代的發(fā)展，集充放電于一體，檢測和管理相結(jié)合的智能化充電控制器在 90 年代被開發(fā)出來 [3]。 在我國的蓄電池研究中，其充電裝置中的整流設(shè)備多用晶閘管硅來制造，雖然其有功率密度低的缺點，但是由于它工作可靠的性能，仍然被大家所普遍應(yīng)用。最近幾年，由于快速充電技術(shù)用途越來越廣泛，因此人們也是努力研究和探索，并且很成 功的將這種技術(shù)應(yīng)用到蓄電池中 [4]。但是這些充電技術(shù)仍然有很多不理想之處，尤其是思想和方法的守舊，已經(jīng)不符合蓄電池的性能指標(biāo)。如今，一直有人提出一些新型的充電方法，但是更完善更快速的充電方式仍需要被探索和發(fā)現(xiàn) [5]。 本次大功率電動三輪車充電電路的設(shè)計是將 220V 的電壓經(jīng)過整流、濾波后再對蓄電池進行充電， 整體硬件電路設(shè)計包括了 電源 電路設(shè)計、 振蕩 電路設(shè)計、保護電路設(shè)計、 充電狀態(tài)指示 電路設(shè)計四大模塊。其中 LM324 四運算放大器起到充放電狀態(tài)控制和過流保護等作用?；鶞?zhǔn)電路采用了精密穩(wěn)壓專用集成電路 TL431 來精確 控制主回路輸出電壓。 1 電動車蓄電池 蓄電池是一種新能源動力，在使用過程中不斷放電，電量逐漸降低。經(jīng)過對蓄電池的研究和技術(shù)的發(fā)展，蓄電池種類越來越豐富，比如有氫鎳電池、鐵鎳電池、鎘鎳電池、鋰二次電池和鉛酸電池。如今鉛酸蓄電池已經(jīng)普遍進入市場并為人們所用。本文即為鉛酸電池充電電路的設(shè)計。 由于電能源車具有環(huán)保節(jié)能的特點，國內(nèi)外對其能源供應(yīng)的蓄電池的研究和發(fā)展尤其重視，而當(dāng)今社會節(jié)奏加快，機動車可以直接添加汽油保持其動力，如果電動車充電需要很長一段時間的話，那么其速度較慢的缺點將導(dǎo)致它不被大家所認(rèn)可，因此，提出一種能夠快速充電的充電方式和充電電路的設(shè)計來保證蓄電池能夠快速充電及能夠具有更長的壽命，具有深遠(yuǎn)的意義。隨著人們對蓄電池的深入研究，現(xiàn)在人們已經(jīng)清晰的了解到它的工作原理以及內(nèi)部能量的轉(zhuǎn)化，這將有助于了解影響電動車壽命的外界因素和內(nèi)部電路設(shè)計優(yōu)劣所在。 鉛酸電池的正極板和負(fù)極板放在電解質(zhì)溶 液里，在蓄電池放電時，二氧化鉛和海綿狀鉛分別在正極板和負(fù)極板上相互轉(zhuǎn)化，所以，在蓄電池放電至能量消耗完畢后，當(dāng)再對蓄電池充電后還能回到原來的狀態(tài)供電。如此循環(huán)，來達(dá)到持續(xù)循環(huán)供電的目的。 2 蓄電池的充電方式 多次實踐得出，正確的充電方法對蓄電池壽命的影響非常大，對蓄電池進行充電時經(jīng)常把粗電池串聯(lián)起來提高輸出電壓進行充電。但只有在充電過程中能夠均衡的進行才能保證蓄電池的壽命持續(xù)。充電不均衡對蓄電池壽命影響很大。以下介紹了當(dāng)下常用的充電方式 [6]。 恒流充電方式 恒流充電法是將蓄電池放完電 后，在蓄電池充電時，按照充電器的 數(shù)來確定一個穩(wěn)定的輸出電流對蓄電池進行充電。充電時充電電流一直不變，優(yōu)點是方便控制，但是，充電的時間越長，電池的接受電流的能力也隨之減弱。缺點是充電器出氣量較大，這是由于充電后期電流電解水產(chǎn)生氣體的結(jié)果。 恒壓充電方式 恒壓充電方式指在充電時一直用一個特定的電壓，這種方式在充電開始階段，由于蓄電池內(nèi)部的電動勢處于較低狀態(tài)，則充電電流比較大。充電維持的時間越長，充電的電流也越少。這種充電方式的優(yōu)點在于電流不剩余，很少用于電解水，電池出氣量較少。缺點是充電開始時充電 電流過大，容易導(dǎo)致電池極板變形，很大程度地縮短了蓄電池的壽命。由于這些原因，這種充電方式并不被人們所青睞，只有在電源電壓低電流大時使用 [7]。 階段充電方式 階段充電方式可以利用二階段充電方式進行，也可以使用三階段充電方式來實現(xiàn)。其充電方式也是按照恒流充電方式維持電流不變和恒壓充電方式保持電壓不變來實現(xiàn)，但是還有區(qū)別在其中。二階段充電方式是先使用恒流充電方式，等電壓到一個確定的值后，再按照這個確定值，使用恒壓充電法進行充電。三階段充電方式同樣先使用恒流充電方式，然后用恒壓充電，當(dāng)電流逐漸減少 至一個預(yù)定值時，再使用恒流充電法進行充電。三階段充電法雖然出氣量很少，但是并不能快速充電方式的要求 [8]。 脈沖式充電方式 脈沖式充電方式是充電理論的新發(fā)展，能夠有效地提高蓄電池充電接受率。這種充電方式在充電前期使用脈沖電流，然后停止充電，接著再用脈沖電流充電，一直循環(huán)直到充電完成。脈沖電流將電池充滿電后，停止充電這段時間可以將充電產(chǎn)生的氣體重新化合吸收，消除掉歐姆極化和濃差極化來減輕蓄電池的內(nèi)部壓力，從而滿足蓄電池充電程度的最大化。同樣，在充電停止時有足夠反應(yīng)時間，減少析氣量，有效地提升了蓄電池的 充電電流接受率 [9]。 3 系統(tǒng)總體的設(shè)計 系統(tǒng)實現(xiàn)基本要求 （ 1） 電壓參數(shù)： 22V 交流電經(jīng)過整流和濾波轉(zhuǎn)變成 44V 的直流電。 （ 2） 充電顯示： LED 燈閃爍，充電正常。 LED 燈不閃爍，充電關(guān)斷。 （ 3） 充電保護：使充電電壓大約為 44V 且輸出的電流及電壓能夠自行調(diào)節(jié)。 系統(tǒng)實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)圖 由課題可知，整體電路必須滿足有充電狀態(tài)指示和充電保護等部分電路，這樣有很多種方案供選擇。進過多重的分析和篩選，最終確定了包括充電狀態(tài)指示電路的設(shè)計、電源電路的設(shè)計、振蕩電路的設(shè)計和保護電路的設(shè)計的整體電 路圖。系統(tǒng)實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)圖如圖 1。 圖 1 系統(tǒng)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖 4 整體硬件電路的設(shè)計 整體電路的連接及工作原理 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 5 M a y 2 0 1 5 S h e e t o f F i l e : G : \ P R O G R A M F I L E S \ P R O T E L L N E W \ E X A M P L E S \ M y D e s i g n . d d bD r a w n B y :R10 . 3 3 / 3 WR24 7 K / 3 WR 1 01KR 1 48 K 2R 1 64 K 7R 1 11 0 KR 2 7 / 24 7 KR8R E S 2R9R E S 2R 1 0R E S 2R 2 94 3 KR 2 64 K 7R 1 94 3 KR 2 42KR 2 16 8 0 KR 2 3R 3 R 4R93KR 2 7 / 11 K 5 / 3 WR 2 7R E S 2R 1 54 K 7D2FR207D3FR207R 2 40.1/3WD4FR207R 2 21 5 KD1FR207E168U/400V12J P 12 2 0 V12J P 24 4 VF12AD5FR207Q14N90CD 1 54 1 4 8D 1 64 1 4 8D 1 74 1 4 8D 1 24 1 4 8C32 2 2 / 1 0 0 0 VD 1 14 1 4 8E322U/50VE42 2 U / 5 0 VD 8 D 1 05 4 0 4D7F 1 8D6F R 1 0 7D 1 4 / D 1 85 4 0 4R51 0 0R747R61K3 6 V / 1 2 A HE610U/100VE2Q2H 5 6 0 9E710U/100VQ1P C 8 1 7C54 7 2 / 1 0 0 0 VU 2 CL M 3 2 4L M 3 2 4U 2 DU 2 BL M 3 2 4U 2 AL M 3 2 4C6 2 2 2C21 0 4L E D 1R E DZ21 5 VZ1VTL431L E D 2G R E EQ38 0 5 0Q48 0 5 04 4 V4 4 VH V GH V G V E EH V GB1 圖 2 整體電路圖 如圖 2 所示，插座 JP1 連接上 220V 交流電， JP2 連接上蓄電池，此時有充電過程和充電結(jié)束兩種狀態(tài)。最大電壓為 12UURM ? 。當(dāng) 1U =220V 電壓加至變壓器后，變壓器出現(xiàn)了 MOS 場效應(yīng)管 Q14N90C 的導(dǎo)通與閉合兩種狀態(tài)。變壓器變壓后輸出電壓 3U =44V 和反向電壓 VEE，由于充電時，蓄電池電壓約為 36V，低于 3U =44V，因此二極管 D8 導(dǎo)通，電流分為供給蓄電池充電和供給圖上半部分電流兩部分。當(dāng) LED1 導(dǎo)通時，會一直發(fā)出紅光。 Z2 穩(wěn)壓后的電壓供給充電狀態(tài)指示電路， Z1 穩(wěn)壓后的電壓供給 U2ALM324 和 U2BLM324 兩個比較器。 對于 U2ALM324 和 U2BLM324 兩個比較器來說，它們的正端接地，負(fù)端與 電壓與 VEE之間的兩個電阻分壓后相連接。當(dāng) VEE 小于負(fù)向最大電壓時，比較 器 U2BLM324 輸出的是低電平，電源 電路