【正文】 .................................................................. 17 第二路 UC3842電路 .............................................................................. 17 第三路 LM358（雙運(yùn)算放大器）電路 .................................................... 18 電動(dòng)車充電器改進(jìn)方案 .................................................................................... 21 增加充滿電發(fā)聲提示電路 ....................................................................... 21 加散熱風(fēng)扇 ............................................................................................ 22 第四章 總結(jié)與展望 ...................................................................................................... 23 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 24 致謝 ............................................................................................................................... 25 3 電動(dòng)車智能充電器設(shè)計(jì) 及應(yīng)用 中文 摘要 ： 本 設(shè)計(jì) 介紹了 充電器對(duì)蓄電池充電的一般原理， 從閥控蓄電池內(nèi)部氧循環(huán)的設(shè)計(jì)理念出發(fā)， 研究各種充電方法對(duì)鉛酸蓄電池壽命的影響。 針對(duì)蓄電池充電過(guò)程中出現(xiàn)的種種問(wèn)題，分析現(xiàn)有各種充電方法存在的問(wèn)題，提出一種可對(duì)鉛酸蓄電池實(shí)現(xiàn)四段式慢脈沖充電的智能充電器設(shè)計(jì)方案。這個(gè)方案不僅可實(shí)現(xiàn)快速充電，同時(shí)可以減少析氣，消除硫化，進(jìn)行均衡充電，從而大大地延長(zhǎng)了鉛酸蓄電池的使用壽命 。目前，電動(dòng)車核心部件中的電動(dòng)機(jī)、控制器和車體三大部件在理論和技術(shù)上已較為成熟，而另兩大部件蓄電池、充電器的發(fā)展還不能滿足電動(dòng)車的要求，有一些理論和技術(shù)問(wèn)題還有待攻關(guān)，現(xiàn)已成為影響電動(dòng)交通工具發(fā)展的瓶頸。當(dāng)然，也有一些高性能電池，比如鋰電池、燃料電池等。鉛酸蓄電池具有價(jià)格低廉、供電可靠、電壓穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于國(guó)防、通信、鐵路、交通、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門(mén)。眾所周知，通信設(shè)備一般都采用免維護(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）也離不開(kāi)免維護(hù)電池，此外在應(yīng)急燈、汽車、游艇中也越來(lái)越多的選用免維護(hù)電池。雖然近年來(lái)蓄電池自身的技術(shù)有了不小的進(jìn)步，但作為其能量再次補(bǔ)充的充電器的發(fā)展非常緩慢，傳統(tǒng)的常規(guī)充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，快速充電技術(shù)至今仍未能完全解決，嚴(yán)重地制約著電動(dòng)車的發(fā)展。 5 第一章 充電器原理 蓄電池與充電技術(shù) 對(duì)于鉛酸、鎘鎳、鎳氫 3 類以水為溶劑的電解液蓄電池，為了使用上的安全、方便、長(zhǎng)壽命和免維護(hù)，在全世界化學(xué)電源工作者數(shù)代人不懈的努力下，終于從大量的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了 內(nèi)部氧循環(huán) 的理論機(jī)制，使得該 3 類蓄電池所有的充放電反應(yīng)，能在一個(gè)設(shè)計(jì)完好的帶閥控的密封容器中反復(fù)安全進(jìn)行。 密封鉛酸蓄電池的充電特性 電池充電通常要完成兩個(gè)任務(wù)，首先是盡可能快地使電池恢復(fù)額定容量，另一是使用小電流充電，補(bǔ)充電池因自放電而損失的能量，以維持電池的額定容量。當(dāng)正負(fù)極板上的硫酸鉛完全生成鉛和二氧化鉛后，電池開(kāi)始發(fā)生過(guò)充電反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣和氧氣。在密封鉛酸蓄電池中，采用中等充電速率時(shí)，氫氣和氧氣能夠重新化合為水。當(dāng)充電速率大于Ｃ／５時(shí)，電池容量恢復(fù)到額定容量的８０％以前，即開(kāi)始發(fā)生過(guò)充電反應(yīng)。為了使電池容量恢復(fù)到１００％，必須允許一定的過(guò)充電反應(yīng)。由此可知，電池充足電后，維持電容容量的最佳方法就是在電池組兩端加入恒定的電壓。浮充電壓不能過(guò)高，以免因嚴(yán)重的過(guò)充電而縮短電池壽命 。實(shí)踐證明，實(shí)際的浮充電壓與規(guī)定的浮充電壓相差５％時(shí)，免維護(hù)蓄電池的壽命將縮短一半。在環(huán)境溫度為２５ ℃ 時(shí)工作很理想的普通（無(wú)溫度補(bǔ)償）充電器，當(dāng)環(huán)境溫度降到０ ℃ 時(shí)，電池就不能充足電，當(dāng)環(huán)境溫度上升到５０ ℃ 時(shí)，電池將因嚴(yán)重的過(guò)充電而縮短壽命。 充電器充電原理 蓄電池充電理 論基礎(chǔ) 理論和實(shí)踐證明，蓄電池的充放電是一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)過(guò)程。充電過(guò)程中影響充電的因素很多，諸如電解液的濃度、極板活性物的濃度、環(huán)境溫度等的不同，都會(huì)使充電產(chǎn)生很大的差異。 上世紀(jì) 60年代中期，美國(guó)科學(xué)家馬斯對(duì)開(kāi)口蓄電池的充電過(guò)程作了大量的試驗(yàn)研究，并提出了以最低出氣率為前提的，蓄電池可接受的充電曲線，如圖 1 所示。原則上把這條曲線稱為最佳充電曲線，從而奠定了快速充電方法的研究方向。主要原因是充電過(guò)程中產(chǎn)生了極化現(xiàn)象。 蓄電池是可逆的?？赡孢^(guò)程就是熱力學(xué)的平衡過(guò)程，為保障電池能夠始終維持在平衡狀態(tài)之下充電，必須盡量使通過(guò)電池的電流小一些。但是，實(shí)踐表明，蓄電池充電時(shí)，外加電壓必須增大到一定數(shù)值才行，而這個(gè)數(shù)值又因?yàn)殡姌O材料，溶液濃度等各種因素的差別而在不同程度上超過(guò)了蓄電池的平衡電動(dòng)勢(shì)值。 一般來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生極化現(xiàn)象有 3 個(gè)方面的原因。在離子遷移過(guò)程中不可避免地受到一定的阻力，稱為歐姆內(nèi)阻。該電壓以熱的方式轉(zhuǎn)化給環(huán)境，出現(xiàn)所謂的歐姆極化。 2）濃度極化電流流過(guò)蓄電池時(shí)，為維持正常的反應(yīng)，最理想的情況是電極表面的反應(yīng)物能及時(shí)得到補(bǔ)充，生成物能及時(shí)離去。也就是說(shuō)，從電極表面到中部溶 液，電解液濃度分布不均勻。 3）電化學(xué)極化這種極化是由于電極上進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)的速度，落后于電極上電子運(yùn)動(dòng)的速度造成的。放電時(shí)，立即有電子釋放給外電路。這種表面負(fù)電荷減少的狀態(tài)促進(jìn)金屬中電子離開(kāi)電極，金屬離子 Me＋轉(zhuǎn)入溶液，加速 Me－＋反應(yīng)進(jìn)行。但與放電前相比，電極表面所 8 帶負(fù)電荷數(shù)目減少了，與此對(duì)應(yīng)的電極電勢(shì)變正。同理，電池正極放電時(shí)，電極表面所帶正電荷數(shù)目減少，電極電勢(shì)變負(fù)。 充電器的工作原理 目前， 電動(dòng)自行車主要以鉛酸蓄電池為動(dòng)力。但存在的缺點(diǎn)是： 體積大、重量重和不能過(guò)充或過(guò)放。 (1) 涓流充電 若蓄電池在充電初期已處于深度放電狀態(tài) ，為避免對(duì)蓄電池充電電流過(guò)大，造成熱失控， 微處理器通過(guò)監(jiān)測(cè)蓄電池的電壓，對(duì)蓄電池實(shí)行穩(wěn)定小電流涓流充電。 (2) 快速充電 該