【正文】 總體上逼近蓄電池的可接受充電電流曲線，并且在整個充電期間內(nèi)適時地采取了去除蓄電池極化的措施。I 鉛酸蓄電池智能充電系統(tǒng)的設(shè)計 內(nèi)容摘要： 本文所設(shè)計的鉛酸蓄電池智能充電系統(tǒng)，內(nèi)容主要 包括對蓄電池充電方法的研究和充電系統(tǒng)的設(shè)計。在通過對蓄電池充電原理和充電方法研究的基礎(chǔ)上，提出采用恒壓限流充電和脈沖充電相結(jié)合的充電方法。理論研究和實驗數(shù)據(jù)表明，這種充電模式可以大大縮短充電時間，提高充電效率。 關(guān)鍵詞： 鉛酸蓄電池 智能充電 80C196KB 單片機 II Design for intelligent charging system of Leadacid batteries Abstract： In 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 III 目 錄 前言 .................................................................. 1 1 總體設(shè)計方案 ........................................................ 1 系統(tǒng)的設(shè)計要求 .................................................. 1 智能充電方法的選擇 .............................................. 2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖 .............................................. 2 充放電方法的控制與實現(xiàn) .......................................... 3 2 課題的研究現(xiàn)狀 ........................................................ 3 充電技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r ............................................... 3 充電電源的發(fā)展?fàn)顩r ............................................... 4 傳統(tǒng)的充電方式 ................................................... 4 3 鉛酸蓄電池智能充電的基本原理 .......................................... 6 蓄電池的基本概念和工作原理 ........................................ 6 電池的種類和特性 .............................................. 6 鉛酸蓄電池的基本概念 .......................................... 7 鉛酸蓄電池的工作原理 ......................................... 10 鉛酸蓄電池的充電特性 ............................................. 11 ()三定律 .......................................... 12 極化電壓 ......................................................... 14 智能充電的基本原理和控制方法 ..................................... 15 智能充電的基本原理 ........................................... 15 智能充電的幾種控制方法 ....................................... 15 4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ........................................................ 17 開關(guān)電源原理 ...................................................... 17 充電系統(tǒng)的主電路原理與設(shè)計 ........................................ 18 全橋變換電路的設(shè)計 ............................................ 18 能量回饋電路的設(shè)計 ............................................ 20 主回路中建波與抗干擾電路的設(shè)計 ................................ 21 IV 移相控制電路的設(shè)計 ........................................... 22 充電回路控制系統(tǒng)的設(shè)計 ............................................ 28 80Cl96KB 單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計 ................................. 28 模擬量檢測電路 ................................................ 30 鍵盤電路 ...................................................... 30 顯示電路 ...................................................... 30 執(zhí)行電路 ...................................................... 31 系統(tǒng)保護措施的設(shè)計 ................................................ 31 過流保護 ...................................................... 31 軟啟動保護 .................................................... 32 5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 ......................................................... 32 充電系統(tǒng)的主程序設(shè)計 ................................................ 32 實時時鐘中斷服務(wù)程序設(shè)計 ............................................ 34 去極化子程序設(shè)計 .................................................... 35 6 結(jié)論 ................................................................... 36 參考文獻(xiàn) ................................................................. 37 1 鉛酸蓄電池 智能充電系統(tǒng)的設(shè)計 前言 目前，大多數(shù)電機車使用的電源都是鉛酸蓄電池組。相應(yīng)的，蓄電池的充電技術(shù)也引起了普遍地關(guān)注 [1]。這時需要時間一般為 10 多個小時，甚至20 多個小時，充電時間長，而且使用不便。國內(nèi)外多年來的實踐證明，鉛酸蓄電池浮充電壓偏差 5%，電池的浮充壽命 將減少一半。智能充電是使實際充電電流能夠動態(tài)地跟蹤電池可接受的充電電流。如今，我國工農(nóng)業(yè)運輸設(shè)備對蓄電池用量極大，但是其充電設(shè)備很落后，充電方法也很不科學(xué)，急需設(shè)計出一種新型智能充電系統(tǒng)以滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。 ，實時監(jiān)測并且隨時顯示電池的充電狀態(tài) 。 根據(jù)本課題面向的對象，對本充電系統(tǒng)的充電電源提出下面的理想技術(shù)指標(biāo) : 0V180V范圍內(nèi)調(diào)整工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用的電機車所用的蓄電池組一般由 48 節(jié)鉛酸蓄電池構(gòu)成，每節(jié)電池的充電極限狀態(tài)或高阻抗電池的充電飽和電壓均假設(shè)為 3V，則 48節(jié)電池的極 限端電壓為 144V。根據(jù)實際情況，要求充電系統(tǒng)輸出的充電電壓在 0V180V 范圍內(nèi)調(diào)整。例如 :對一個 5Ah 的電池組，當(dāng)采用 1倍速率充電時，充電電流應(yīng)為 5A。根據(jù)實際情況，要求充電系統(tǒng)輸出的充電電流在 060A范圍內(nèi)調(diào)整。系統(tǒng)所要求的充電方法，一方面要求能夠最大程度地加快蓄電池的化學(xué)反應(yīng)速度，縮短蓄電池達(dá)到滿充狀態(tài)的時間，使充電速度得到最大的提高 。 根據(jù)上面的標(biāo)準(zhǔn)和實際的對象，在分析了傳統(tǒng)的充電方法和幾種快速充電方法的基礎(chǔ)上，本充電系統(tǒng)采用恒壓限流充電和脈沖充電相結(jié)合的充電方法，將充電過程分成幾個子充電過程，充電電流總體上呈逐級遞減的趨勢并保持恒定電壓，而每個子充電過程按“正脈沖充電一停充一負(fù)脈沖放電 一停充一再正脈沖充電”這種循環(huán)過程進行，直至電池的容量達(dá)到額定容量的 80%以上。 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖 本充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖如圖 ，它包括提供充電的電源和作為管理中心的控制系統(tǒng)。通常把采用“交流一直流一交流一直流”這種電路的裝置稱為開關(guān)電源。除此之外，工作頻率的提高還有利于控制性能的提高。 3 圖 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖 控制電路部分實際上是一個實時監(jiān)測和控制系統(tǒng)，包括對電池溫度、蓄電池端電壓、充電電流等參數(shù)的監(jiān)測，對收集信息的分析和計算處理，對充電機工作參數(shù)的設(shè)置和顯示等。其中控制電路的核心采用 80C196KB 單片機芯片，具有高度的集成度。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、便于操作、維修方便、成本低。 2 課題的研究現(xiàn)狀 充電技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 對于鉛酸蓄電池來講，傳統(tǒng)的充電方法主要有恒流充電、恒壓充電和恒壓限流充電。另一方面充電時間比較長，充電方法過于單一，會對蓄電池本身造成損害，以至影響蓄電池本身的使用壽命。對鉛酸蓄電池來講，其中的分級定流充電法己 經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。 近幾年開始有人采用一些更加新穎的充電方法，例如模糊控制充電法。 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。相控電源所用的變壓器是工頻電源變壓器，它的體積比較龐大，由此造成相控電源本身的體積龐大、效率低下，并且該類電源動態(tài)響應(yīng)差、可靠性能低。線性電源是另一種常見的電源，它是通過串聯(lián)調(diào)整管可以進行連續(xù)控制的線性穩(wěn)壓電源。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 [4]。關(guān)斷時間加快，使存儲時間大大縮短，從