【正文】 hydrogen storage alloys find. As early as in twentieth Century sixty at the end of 1990s, people found a new 鎳氫電池智能充電器的設(shè)計(jì) IV functional material of hydrogen storage alloy, hydrogen storage alloy can suck put large amounts of hydrogen at a certain temperature and pressure conditions, so it is called hydrogen sponge. Some hydrogen storage alloy can be in strong alkaline electrolyte solution, repeated charge and discharge and longterm stability, thus providing a new anode material for us, and based on this invented NiMH batteries. The main source of hydrogen storage alloy is rare earth, rare earth resources in China accounted for more than 70% of the world39。為了充分利用已有資源，降低成本，這個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換電路利用的是恒流源對(duì)電容充電，電容兩端電壓與時(shí)間呈線性關(guān)系這一原理 ，將電池電壓這個(gè)模擬量轉(zhuǎn)換成單片機(jī)定時(shí)器中的數(shù)字量。 本設(shè)計(jì)的硬件部分主要包括單片機(jī)控制模塊、充放電模塊、電壓電流采集接口模塊。其中快速充電過(guò)程采用了大電流脈沖充放電的方法，消除了電池極化反應(yīng)這一現(xiàn)象，充電過(guò)程中檢測(cè)電路檢測(cè)到電池出現(xiàn)負(fù)壓后，快速充電終止。在理解了鎳氫電池的特點(diǎn) ，分析了它們的充電曲線和特性以后，本設(shè)計(jì)對(duì)幾種不同的充電方法和充電終止控制方法作了詳細(xì)比較，分析了各自的利弊，最終采用了脈沖法加去極化反應(yīng)結(jié)合的快速充電方法以及電壓負(fù)增量（ Δ V）的充電終止控制方法。 本設(shè)計(jì)討論了鎳氫電池的充電問(wèn)題，以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了一個(gè)快速充電器。儲(chǔ)氫合金的主要來(lái)源是稀土，而中國(guó)的稀土資源占世界總儲(chǔ)量的 70%以上，發(fā)展鎳氫電池具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。早在 20世紀(jì)六十年代末，人們就發(fā)現(xiàn)了一種新型功能材料儲(chǔ)氫合金，儲(chǔ)氫合金在一定的溫度和壓力條件下可吸放大量的氫，因此被人們形象地稱 為“吸氫海綿”。鎳氫電池在日美德等國(guó)率先進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化，早期鎳氫電池的用途主要是在筆記本電腦和移動(dòng)電話領(lǐng)域取代鎳鎘電池，另外在電動(dòng)工具、數(shù)碼相機(jī)、電動(dòng)車、移動(dòng)電話中繼基地用不間斷移動(dòng)電源、便攜式打印機(jī)、移動(dòng)工具、數(shù)碼產(chǎn)品、醫(yī)療設(shè)備遠(yuǎn)程通信設(shè)備、液晶電視機(jī)、通訊儀器、激光器儀器、儀器儀表以及電動(dòng)玩具等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但是，在高溫時(shí)，這種電池的蓄電池容量將下降 5%10%。隔膜采用多孔維尼綸無(wú)紡布或尼龍無(wú)紡布等。 鎳氫電池與鎘鎳電池類似，多種多樣，有方形蓄電池組，有圓柱形和扁平型的小型電池，也有紐扣式電池。本設(shè)計(jì)在討論了了鎳氫電池特性基礎(chǔ)上，以 AT89C2051單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)了一個(gè)可對(duì)鎳氫鎳鎘電池充電，具有電壓負(fù)增量（ Δ V）控制功能的快速充電器。 目錄 設(shè)計(jì)總說(shuō)明 : ........................................................... I Instruction: ........................................................ III 緒論 .................................................................. 1 1 概述 ................................................................ 2 鎳氫電池的發(fā)展?fàn)顩r及其應(yīng)用領(lǐng)域 ............................... 2 鎳氫電池的簡(jiǎn)述 ................................................ 3 2 鎳氫電池的充電原理 .................................................. 4 充電相關(guān)術(shù)語(yǔ) ................................................. 4 鎳氫電池的工作原理和電化學(xué)原理 ................................ 6 鎳氫電池的工作原理 ...................................... 6 鎳氫電池充放電時(shí)的電化學(xué)原理 ............................ 6 鎳氫電池的特性 ................................................ 8 鎳氫電池的充放電特性曲線 ................................ 8 鎳氫電池的使用壽命 .................................... 10 鎳氫電池充電、放電過(guò)程中的注意事項(xiàng) .................... 10 充電方法、過(guò)程及充電終 止控制方法 ............................ 11 充電方法 .............................................. 11 充電過(guò)程 ............................................... 13 充電終止控制方法 ....................................... 13 3 硬件電路的設(shè) 計(jì) ..................................................... 15 電路整體框架 ................................................. 15 控制芯片 AT89C2051 簡(jiǎn)介 ....................................... 15 充放電路的設(shè)計(jì) ............................................... 17 電壓 變換和模擬開(kāi)關(guān)選通電路設(shè)計(jì) .............................. 18 LF353 簡(jiǎn)介 ............................................. 19 TL431 簡(jiǎn)介 ............................................. 20 CD4051 簡(jiǎn)介 ............................................ 22 電路功能及參數(shù)的確定 ................................... 24 A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) ............................................. 25 電路其他組成部分 ............................................ 26 電路工作過(guò)程分析 ............................................ 26 誤差分析及解決辦法 ........................................... 27 A/D 轉(zhuǎn)換誤差分析 ....................................... 27 誤差解決辦法 .......................................... 28 影響 A/D 轉(zhuǎn)換速度的因素及提高辦法 ............................. 28 4 程序設(shè)計(jì) ........................................................... 29 設(shè)計(jì)整體思路 ................................................ 29 主程序代碼設(shè)計(jì) .............................................. 30 子程序設(shè)計(jì) .................................................. 34 5 結(jié)論 ............................................................... 37 參考文獻(xiàn) ............................................................. 39 附錄 A 系統(tǒng)電路圖 ..................................................... 40 附錄 B 主要源代碼 ..................................................... 41 致謝 ................................................................. 50 I 鎳氫電池智能充電器的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)總說(shuō)明 : 最近幾年以來(lái)，數(shù)碼技術(shù)的發(fā)展使人們對(duì)能源的要求越來(lái)越高，作為能源市場(chǎng)上的佼佼者，性價(jià)比高的鎳鎘鎳氫電池可滿足很多方面的需求，得到了眾人的青睞，各種鎳鎘鎳氫電池的充電器也得到了很大發(fā)展。這兩種電池具有相似的特性，可以設(shè)計(jì)出兩種電池都適用的充電器。這個(gè)快速充電器硬件電路比較簡(jiǎn)單，成本較低， 不過(guò)在軟件部分采用了較為先進(jìn)的控制方法，其性能并未因此受到影響。鎳氫電池的正極板材料為 NiOOH,負(fù)極板材料為吸氫合金，電解液通常用 30%的 KOH 水溶液，并加入少量的 NiOH。鎳氫電池具有較好的低放電特性，即使在 20 攝氏度環(huán)境溫度下，采用大電流放電，放出的電量也能達(dá)到標(biāo)稱容量的 85%以上。這種由于自放電而引起的容量損 失是可逆的，通過(guò)幾次充放電循環(huán)就能恢復(fù)到最大容量。鎳氫電池的誕生應(yīng)該歸功于儲(chǔ)氫合金的發(fā)現(xiàn)。 其中有些儲(chǔ)氫合金可以在強(qiáng)堿性電解質(zhì)溶液中，反復(fù)沖放電并長(zhǎng)期穩(wěn)定存在，從而為我們提供了一種新型負(fù)極材料，并在此基礎(chǔ)上發(fā)明了鎳氫電池。因此中國(guó)鎳氫電池的研制與開(kāi)發(fā)，受到了國(guó)家八六三計(jì)劃的大力支持，被列為“重中之重”項(xiàng)目。鎳氫電鎳氫電池智能充電器的設(shè)計(jì) II 池具有獨(dú)特的充電特性，因此設(shè)計(jì)充電器時(shí)要考慮到這一特性，這樣才能把優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)。本設(shè)計(jì)主要利用模數(shù)轉(zhuǎn)換，將電池電壓這一模擬量轉(zhuǎn)換為單片機(jī)定時(shí)器中的數(shù)字量，經(jīng)過(guò)數(shù)字量的運(yùn)算、比較，對(duì)電池的工作狀態(tài)進(jìn)行判斷，并相應(yīng)地采取不同的充電方法。 本設(shè)計(jì)首先研究了鎳氫電池的特點(diǎn) 以及它的充電特性，研究了幾種常用的充電方法和充電終止控制方法，分析了這幾種方法各自的優(yōu)缺點(diǎn)，其次對(duì)本設(shè)計(jì)的硬件電路做了詳細(xì)分析，其中包括電路工作原理和每一部分參數(shù)的設(shè)置，最后是電路軟件程序的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的硬件電路中，充電和電壓變換部分屬于模擬電路，而控制部分屬于數(shù)字電路，連接這兩部分電路的一個(gè)重要組成部分是 A/D 轉(zhuǎn)換電路。 本設(shè)計(jì)的軟件部分根據(jù) A/D 轉(zhuǎn)換電路得到的電池電壓的數(shù)字量進(jìn)行電壓的比較和判斷，按照充電曲線進(jìn)行快速充電，當(dāng)快充結(jié)束后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入涓流充電。s total reserves, development has the advantage be richly endowed by nature of NiMH battery. Research and development of the Chinese NiMH battery, and supported by the national eight six three project, was classified as priority among priorities project. This design discussed the charging problem of NiMH battery, as a basis for the design of a fast charger. NiMH battery is charging a unique characteristic, therefore the design of the charger should take this into account, so as to bring advantages into full play. In the understanding of the characteristics of NiMH battery, the charging curves and their characteristics, the design of several different charging method and charging control method in detail, analyzes their advant