【正文】 ，進(jìn)行均衡充電，從而大大地延長了鉛酸蓄電池的使用壽命 。 batteries。 3 前 言 以動力蓄電池為能源的電動車被認(rèn)為是 21 世紀(jì)的綠色工程，它的出現(xiàn)將汽車工業(yè)的發(fā)展帶入了一個全新的領(lǐng)域。目前，我國的電動車用動力蓄電池大多為鉛酸蓄電池，這主要是由于鉛酸蓄電池具有技術(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。鋰離子電池電動車在深圳已投入試運營，由上海研制的第二代燃料電池轎車 “超越二號 ”也于 2021 年 5 月在北京的國際氫能大會上露面，但都還未能得到廣泛的 推廣應(yīng)用。近年來全密封免維護(hù)鉛酸蓄電池其密封好、無泄漏、無污染等優(yōu)點，能夠保證人體和各種用電設(shè)備的安全，而且在整個壽命期間，無需任何維護(hù)，從而揭開了鉛酸蓄電池發(fā)展歷程新的一頁。然而，由于充電方法不正確，充電技術(shù)不能適應(yīng)免維護(hù)電池的特殊需求， 造成電池很難達(dá)到規(guī)定的循環(huán)壽命。 所以根據(jù)時代的發(fā)展及要求設(shè)計了一款目前市場充電器流行使用的方法，也是技術(shù)成熟的一種設(shè)計，采用 UC3842 驅(qū)動場效應(yīng)管的單管開關(guān)電源配合 LM358 雙運放電路設(shè)計的智能充電器。即蓄電池在充電和過充電期間，正電極析出的氧到達(dá)負(fù)電極后，能全部被負(fù)電極吸收還原，關(guān)系為 i（ O2析出） =i（ O2還原），因而，蓄電池在長期的充放電過程中，不會造成電解液中水的損耗，以此來保證蓄電池的循環(huán)使用壽命與充電的安全。在充電過程中，鉛酸電池負(fù)極板上的硫酸鉛逐漸析出鉛，正極板上的硫酸鉛逐漸生成二氧化鉛。這樣，在非密封電池中，電解液中的水將逐漸減少。過充電開始的時間與充電的速率有關(guān)。只有充電速率小于Ｃ／１００，才能使電池在容量恢 復(fù)到１００％后，出現(xiàn)過充電反應(yīng)。過充電反應(yīng)發(fā)生后，單格電池的電壓迅速上升，達(dá)到一定數(shù)值后，上升速率減小，然后電池電壓開始緩慢下降。浮充電壓下，充入的電流應(yīng)能補充電池因自放電而失去的能量。采用適當(dāng)?shù)母〕潆妷?，密封鉛酸蓄電池的壽命可達(dá)１０年以上。鉛 酸電池的電壓具有負(fù)溫度系數(shù)， 5 其單格值為－４ｍＶ／ ℃ 。因此，為了保證在很寬的溫度范圍內(nèi)，都能使電池剛好充足電，充電器的各種轉(zhuǎn)換電壓必須隨電池電壓的溫度系數(shù)而變。一般地說，充電電流在充電過程中隨時間呈指數(shù)規(guī)律下降，不可能自動按恒流或恒壓充 電。隨著放電狀態(tài)、使用和保存期的不同，即使是相同型號、相同容量的同類蓄電池的充電也大不一樣。實驗表明，如果充電電流按這條曲線變化，就可以大大縮短充電時間，并且對電池的容量和壽命也沒有影響。 圖 最佳充電 曲線 由圖 可以看出：初始充電電流很大，但是衰減很快。在密封式蓄電池充電過程中，內(nèi)部產(chǎn)生氧氣和氫氣，當(dāng)氧 6 氣不能被及時吸收時，便堆積在正極板（正極板產(chǎn)生氧氣），使電池內(nèi)部壓力加大，電池溫度上升，同時縮小了正極板的面積，表現(xiàn)為內(nèi)阻上升，出現(xiàn)所謂的極化現(xiàn)象。其放電及充電的化學(xué)反應(yīng)式如下： PbO2＋ Pb＋ 2H2SO4→2P bSO4＋ 2H2O （ 1） 很顯然，充電過程和放電過程互為逆反應(yīng)。理想條件是外加電壓等于電池本身的電動勢。在化學(xué)反應(yīng)中，這種電動勢超過熱力學(xué)平衡值的現(xiàn)象，就是極化現(xiàn)象。 1）歐姆極化充電過程中，正負(fù)離子向兩極遷移。為了克服這個內(nèi)阻，外加電壓就必須額外施加一定的電壓，以 克服阻力推動離子遷移。隨著充電電流急劇加大，歐姆極化將造成蓄電池在充電過程中的高溫。實際上，生成物和反應(yīng)物的擴散速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上化學(xué)反應(yīng)速度，從而造成極板附近電解質(zhì)溶液濃度發(fā)生變化。這種現(xiàn)象稱為濃度極化。 例如：電池的負(fù)極放電前，電極表面帶有負(fù)電荷，其附近溶液帶有正電荷，兩者處于平衡狀態(tài)。電極表面負(fù)電荷減少，而金屬溶解的氧化反應(yīng)進(jìn)行緩慢 Me－ ＋，不能及時補充電極表面電子的減少，電極表面帶電狀態(tài)發(fā)生變化?？傆幸粋€時刻，達(dá)到新的動態(tài)平衡。也就是電化學(xué)極化電壓變高，從而嚴(yán)重阻礙了正常的充電電流。這 3 種極化現(xiàn)象都是隨著充電電流的增大而嚴(yán)重。鉛酸蓄電池的主要優(yōu)點是： 電池容量大、價格便宜并具有無記憶效應(yīng) 。根據(jù)鉛酸蓄電池的上述特點， 鉛酸蓄電池的充電過程一般分為四個階段： 涓流充電 —快速充電 —均充電 —浮充電 [1， 2] ，如圖 所示 圖 鉛酸蓄電池要求的充電電壓、電流曲線 根據(jù)充電前蓄電池殘余電量的不同， 每次充電的時間將有所不同。在涓流充電階段，電池電壓開始上升，當(dāng) 電池電壓上升到能接受大電流充電的閥值時則轉(zhuǎn)入快速充電階段。 (3) 均充電 該階段為恒壓充電，它可使電池容量快速恢復(fù)。 8 (4) 浮充電 該階段主要用來補充蓄電池自放電所消耗的能量，此標(biāo)志著充電過程結(jié)束。由市電送來的 220V交流電經(jīng)整流、濾波后，經(jīng)脈沖變壓器降壓送給蓄電池進(jìn)行充電。當(dāng)蓄電池的電壓達(dá)到額定值后，說明蓄電池已經(jīng)充滿電。 方案策略 用 PWM 信號發(fā)生器 (比如 UC3842)實現(xiàn)的方案。 PWM 信號 發(fā)生器 對反饋回來的電壓、電流信號進(jìn)行分析，然后調(diào)整 PWM 輸出信號的占空比。這種方法是目前市場充電器流行使用的方法，也是一種很技術(shù)非常成熟的方法。如下 方框圖： 10 圖 方案方框圖 高頻變壓器 蓄電池 PWM波形發(fā)生器 電流電壓反饋 11 第三章 硬件電路設(shè)計 電路總體設(shè)計 圖 電路總體設(shè)計方框圖 如圖 所示，由市電送來的 220V的交流雙向濾波抑制干擾進(jìn)行整流濾波，得到太約 300V的直流電送入給高頻脈沖變壓器，高頻變壓器的次級繞組輸出電壓為 48V 給蓄電池充電。以 UC3842 驅(qū)動場效應(yīng)管的單管開關(guān)電源，然后再輸出的 PWM 波形的頻率和占空比，配合 LM358 個雙運放來 實現(xiàn)階段充電方式。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所用可用單電源供電的使用運算放大器的場合。 12 特性：內(nèi)部頻率補償 直流電壓增益高（約 100db） 單位增益頻帶寬（約 1mhz） 電源電壓范圍寬：單電源（ 3——30V）雙電源 （ +——+15v） 低功耗電流，適合于電池供電 低輸入偏流 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流 共模輸入電壓范圍寬，包括接地 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 輸出電壓擺幅大（ 0 至 ） 圖 LM358 引腳圖 UC3842 單管開關(guān)電源 圖 UC3842引腳圖 1腳 COMP 是內(nèi)部誤差放大器的輸出端，通常此腳與 2腳之間接有反饋網(wǎng) 13 絡(luò)，以確定誤差放大器的增益和頻響。 3腳 ISENSE 是電流傳感端。此外，當(dāng)電源電壓異常時，功率開關(guān)管的電流增大，當(dāng)取樣電阻上的電壓超過 1V時， UC3842就停止輸出，有效地保護(hù)了功率開關(guān)管。鋸齒波振蕩器外接定時電容 C