【正文】 料汽車、電動(dòng)汽車與混合動(dòng)力電動(dòng)汽車方面進(jìn)行了大量的研究和開發(fā)工作,將清潔型交通工具的開發(fā)應(yīng)用作為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一個(gè)重要組成部分。2 課題的研究現(xiàn)狀 項(xiàng)目開發(fā)的背景面對日趨嚴(yán)重的資源短缺和環(huán)境惡化問題,為了尋找社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和資源、環(huán)境相互促進(jìn)和協(xié)調(diào)發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展模式正在成為世界性潮流,汽車作為主要的交通工具與國民經(jīng)濟(jì)重要的支柱產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展。這時(shí)應(yīng)該采取限流措施,使電流不超過某一設(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。從而,充電電流和主充時(shí)相比很小。充電電壓一般使用V =,當(dāng)充電電流減小到浮充電流時(shí),電池已基本充滿。（2）大電流快速充電主充階段以恒流方式充電。該法也稱為準(zhǔn)電壓充電法,串聯(lián)的電阻值可按下式計(jì)算 （3）式中U——充電電源電壓（V）I——充電電流（A） R(內(nèi))——電池內(nèi)阻（因很小可以忽略） 鉛酸蓄電池充電的過程當(dāng)蓄電池完成了初充電階段后,為加快蓄電池的充電速度,且提高充電效率,進(jìn)一步滿足用戶的實(shí)際使用需求,對充電方式以及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了修正[4]。在充電電流和電池之間串聯(lián)一個(gè)電阻,稱為限流電阻。恒壓充電通常應(yīng)用在電池組電壓較低的場合。,后期充電電流又太小,充電時(shí)間太長,不適用于串聯(lián)數(shù)量多的電池組充電。該方法較簡單,由于充電電流自動(dòng)減小,所以充電過程中析氣量小,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。這方法是對每一只單體電池以某一恒定電壓進(jìn)行充電。就是因?yàn)檫@個(gè)缺點(diǎn),在國外除了蓄電池需要長時(shí)間小電流進(jìn)行活化充電外,已經(jīng)很少使用。此種充電方法非常適合由多數(shù)電池串連的電池組,落后電池的容量容易恢復(fù),最好使用在小電流長時(shí)間的充電模式。 傳統(tǒng)的充電方式在充電的過程中伴隨電池電壓的變化需要調(diào)整電流使其恒定,通常使用1oh率或20h率電流充電。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。 鉛酸蓄電池的工作原理電池充電是通過逆向化學(xué)反應(yīng)將能量存儲(chǔ)至化學(xué)系統(tǒng)里實(shí)現(xiàn)的,由于使用的化學(xué)物質(zhì)不同,電池有自己的特性,設(shè)計(jì)充電器時(shí)要仔細(xì)了解這些特性以防止過度充電而損壞電池。而鉛酸電池與鎳福電池由于內(nèi)阻較小,可以提供較大的電流,則適用于放電速率要求較高的產(chǎn)品,如某些由電池供電的電動(dòng)工具: 鋤草機(jī)。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。這4種蓄電池有一個(gè)共同的功能就是為最終產(chǎn)品提供可補(bǔ)充的電能,但不同的電池具有不同的特性,適用的對象與場合也是不同的。但開口蓄的電池不便于維護(hù),它要經(jīng)常添加蒸餾水與更換電解液；而密封蓄電池在這一方面具有明顯的優(yōu)勢: 密封好、無泄露、無污染、無需維護(hù)、易保存等特點(diǎn),可以保障人體和各種設(shè)備的安全[3]。依據(jù)蓄電池的結(jié)構(gòu)又能夠分為開口蓄電池與密封蓄電池2種形式。又根據(jù)蓄電池電解質(zhì)性質(zhì)來區(qū)分:電解質(zhì)使用稀硫酸的稱作酸性蓄電池；使用堿性電解質(zhì)的稱作堿性蓄電池。移動(dòng)型電池分為電動(dòng)機(jī)車型與啟動(dòng)型蓄電池。在電極里發(fā)生氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)的物質(zhì)被稱作活性物質(zhì)。原電池只可以使用1次,就是我們所生活里的干電池,蓄電池便能多次反復(fù)的使用[2]。 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,再用充電器對它輸入直流電能(這一過程稱作充電),又能將已損耗的活性物質(zhì)復(fù)活。 鉛 酸 蓄 電 池 是 由 正 負(fù) 極 板 、 隔 板 、 殼 體 、 電 解 液 和 接線樁頭等組成,其放電的化學(xué)反應(yīng)是依靠正極板活性物質(zhì)與負(fù)極板活性物質(zhì)在電解液（稀釋的硫酸溶液）作用下進(jìn)行,其中極板的柵架是由鉛銻合金制造。目前,我國工農(nóng)業(yè)的運(yùn)輸設(shè)備對蓄電池用量非常大,但是由于其充電設(shè)備太落后,充電的方法也很不科學(xué),急需設(shè)計(jì)出一種新型的智能充電系統(tǒng)以滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求。然而,因?yàn)槌潆姺椒ǖ牟徽_,充電技術(shù)無法適應(yīng)免維護(hù)電池的特殊需求,使電池很難達(dá)到規(guī)定的循環(huán)壽命。這些年來全密封免維護(hù)鉛酸蓄電池其密封好、無泄漏且無污染等優(yōu)點(diǎn),不僅能夠保證人體與各種用電設(shè)備的安全,而且在整個(gè)使用期間,無需要任何維護(hù),因此揭開了鉛酸蓄電池發(fā)展的新章程。當(dāng)然,還有其他一些高性能電池,如鋰電池、燃料電池等。電動(dòng)車主要的部件中電動(dòng)機(jī)、控制器與車體三大部件全部在理論與技術(shù)上已較為成熟,但是其他兩大部件蓄電池和充電器的發(fā)展卻不能滿足電動(dòng)車的需求,有許多理論與技術(shù)問題還有待攻關(guān),現(xiàn)在已成為影響電動(dòng)交通工具發(fā)展的瓶頸。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于80196KB單片機(jī)控制的智能充電控制系統(tǒng),其效率高、調(diào)節(jié)時(shí)間快的良好充電特性能得到充分發(fā)揮,使得蓄電池具有較高的使用容量與較長的循環(huán)壽命,可以滿足電機(jī)車動(dòng)力蓄電池的充電的要求,具有良好的應(yīng)用前景,為提高蓄電池的性能與可靠性提供一條新的、有效的途徑。該充電方法能夠一直保持對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。摘 要 該文設(shè)計(jì)的是鉛酸蓄電池智能充電控制系統(tǒng),文中主要提及蓄電池充電方法的研究與充電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在通過有關(guān)蓄電池充電原理與充電方法研究的基礎(chǔ)上,提出使用恒壓限流充電與脈沖充電相結(jié)合的充電方法。理論研究與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,該充電模式能夠很大程度縮短充電時(shí)間,提升充電效率。 關(guān)鍵詞: 鉛酸蓄電池；智能充電；80C196KB ；單片機(jī)AbstractIn this paper the design of leadacid batteries intelligent charging system, content mainly includes to battery charging method of research and charging system design. In the battery principle and charging methods on the basis of study, the paper proposes the constant pressure and pulse current limiting charging charging bination of charging methods. This kind of charging methods can always to recharge current in overall approximation battery acceptable charging electric current curve, and throughout the charging period timely adopted remove battery polarization measures. Theoretical and experimental data shows that this model can greatly shorten charging charging time and improve charging efficiency. Experimental results show that based on the intelligent charging 80196KB singlechip microputer control system, its high efficiency, regulating time quick good charging characteristics can get fully, make battery has higher use capacity and long cycle life, can meet the electric lootive motive battery charging request, has a good application prospect for improving battery performance and reliability provides a new and effective way. Keywords: Leadacid batteries ；Intelligent charging ；80C196KB ；singlechip目 錄緒 論 11 汽車蓄電池簡介 2 汽車蓄電池 2 蓄電池的種類與選擇 2 鉛酸蓄電池的工作原理 3 傳統(tǒng)的充電方式 3 鉛酸蓄電池充電的過程 52 課題的研究現(xiàn)狀 6 項(xiàng)目開發(fā)的背景 6 項(xiàng)目可行性 6 充電技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 7 充電電源的發(fā)展?fàn)顩r 83 基本方案 10 總設(shè)計(jì)方案 10 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 10 智能充電方法的選擇 10 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖 11 充放電方法的控制與實(shí)現(xiàn) 11 單片機(jī)充電終止條件控制方法 12 最高電壓控制 12 定時(shí)控制 12 溫度控制 134 系統(tǒng)硬件介紹及設(shè)計(jì) 14 開關(guān)電源原理 14 充電系統(tǒng)的主電路原理與設(shè)計(jì) 15 全橋變換電路的設(shè)計(jì) 15 能量反饋電路的設(shè)計(jì) 17 主回路濾波與抗干擾電路的設(shè)計(jì) 18 移相控制電路的設(shè)計(jì) 19 充電系統(tǒng)的控制回路原理與設(shè)計(jì) 24 80Cl96KB單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 25 模 擬 量 檢 測 電 路 25 鍵盤電路 25 顯示電路 27 執(zhí)行電路 27 系統(tǒng)保護(hù)措施的設(shè)計(jì) 28 過流保護(hù) 28 軟啟動(dòng)保護(hù) 285 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 30 充電系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì) 30 實(shí) 時(shí) 時(shí) 鐘 中 斷 服 務(wù) 程 序 31 去極化子程序 32總 結(jié) 34參考文獻(xiàn) 35致 謝 36附錄一 移相控制電路的設(shè)計(jì)圖 37附錄二 系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)圖 3839 / 44緒 論如今以動(dòng)力蓄電池作為能源的電動(dòng)車被稱作二十一世紀(jì)的綠色工程,它將汽車工業(yè)發(fā)展帶入到一個(gè)全新的領(lǐng)域。我國電動(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、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。鉛酸蓄電池因?yàn)榫哂袃r(jià)格低廉、供電可靠、電壓穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于國防、通信、鐵路、交通、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等部門。通信設(shè)備通常都是使用免維護(hù)電池作為備用電源,許多電子設(shè)備必須的不間斷電源系統(tǒng)（UPS）也無法離開免維護(hù)電池,此外在應(yīng)急燈、汽車、游艇中也越來越多的選用免維護(hù)電池。雖然近年來蓄電池本身的技術(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)間過于長,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。1 汽車蓄電池簡介 汽車蓄電池蓄電池是汽車必不可少的一部分,可分為傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池與免維護(hù)型蓄電池 。免維護(hù)型蓄電池是由鉛鈣合金制造,由于蓄電池使用鉛鈣合金做柵架,由此充電時(shí)產(chǎn)生的水分解量少,水分的蒸發(fā)量也低,再加上外殼使用密封結(jié)構(gòu),釋放出來的硫酸氣體也非常少,因此它和傳統(tǒng)蓄電池相比,具有不需添加的任何液體,對接線樁頭,電量儲(chǔ)存時(shí)間長等優(yōu)點(diǎn)[1]。通常采用的化學(xué)電池分為原電池與蓄電池2種。蓄電池主要由3個(gè)部分組成:發(fā)生氧化反應(yīng)的陽極、發(fā)生還原反應(yīng)的陰極、還有將陽極反應(yīng)與陰極反應(yīng)統(tǒng)一在一起的介質(zhì)電解液。根據(jù)使用場所的不同,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)。根據(jù)蓄電池電解質(zhì)的狀態(tài)不同分類:分為電解質(zhì)采用稀硫酸的稱作鉛酸蓄電池,使