铅酸蓄电池充电装置的设计方案.docx

铅酸蓄电池充电装置的设计方案 概述 课题研究的背景 电池是一种化学电源， 是通过能量转换而获得电能的设备。 也被称为可再充电电池或蓄电池被激活的充电电池的放电后的活性物质继续使用的二次电池。 当对电池充电时，电能转变为化学能，实现向负荷供电，伴随吸热过程。应用过程 中的可充电电池，充电器是使用的设备，是其成功的关键，可充电电池一问世， 充电器设计就是一个关键问题， 因为直接影响充电电池的两个重要方面： 充电电池的使用容量及循环寿命。因此， 直到二十世纪中叶， 充电器的技术都没有取得大的进展，常用的恒流或恒压充电方法，效果比较差。这种情况一直持续，直到 六十年代 MASC博C 士基于最低出气率曲线原理，发现可接受的电池充电电流的大 小随时间而减少这一规律， 证实恒流或恒压充电是不是最合适的方法。 根据MASCC 的曲线， 提出了两阶段， 三阶段的多段充电方式。 所谓的两阶段的第一阶段以恒 定电流或恒定电压对电池进行充电， 当电池电压达到一定的水平， 然后涓流充电； 所谓的三阶段充电先以恒定电流充电， 直到电池电压达到一定值时， 转 入 第 二 阶 段，即恒定电压充电阶段，当电流降到某种程度时，进入第三阶段涓流充电。 经过几十年的发展， 铅酸蓄电池充电技术已较为成熟。 由于使用这种电池的 性能接近镍镉电池，而且不需要维护， 国内铅酸电池使用量逐渐增加。 充电器在近几年的进步已经取得明显进步的标志就是世界上最的半导体制造商纷纷推出 自己的充电芯片，其中一些还带有中央处理器。本文也将应用单片机 PIC16C54， 设计一款智能型铅酸蓄电池充电器。 课题研究的意义 由于铅酸电池有许多因素影响电池的寿命和容量， 为了提高效率，消除偏振， 缩短充电时间， 在分析铅酸电池的充电特性的基础上， 集合涓流充电和恒定电流， 恒定电压充电， PIC16C54 微控制器，脉宽调制技术的优点，根据电压、电流反 1 PAGE PAGE 2 馈自动调节充电脉冲宽度， 设计一个可以在系统控制下进行三阶段充电的铅酸蓄 电池智能充电器。该充电器根据设计的充电方法对 12V、4AH蓄电池充电。该充电器的一些技术指标有： a）基本输入：单相 220VAC±5%，50HZ±2%；b）充电参数：快充时充电电流为 4A，慢充时充电电压为 14.7V，涓充时充电电压为 14.1V； c）环境温度： -10 ℃到 50℃：空气相对湿度不超过 85%。 充电方案的选择及系统的整体结构 课题的总体设计方案 该设计采用逐个功能模块分析再组合的方法来实现方案。 分别对充电控制电路，开关电源 PWM控制电路，开关电源主回路中的滤波电路、开关管的驱动电路 以及辅助电源电路和显示电路进行了分析设计。 然后对每一部分的具体电路的特点进行组合。软件方面阐述了软件实现的功能， 说明了 PIC 系统的指令， 绘制了程序流程图，分析和解释了程序。 充电方法的选择 铅酸蓄电池充电方法的选择是至关重要的， 不同的充电方法差别很大， 充电效果有很大的差距，对电池性能的影响也不相同。选择最合适的充电方法， 你应该考虑使用充电电池的频率， 放点的放大倍率以及其他因素。 下面是对不同充电方法的简要概述： 恒流充电 充电器的交流电源电压通常是波动的， 充电需要的是直流恒流电源。 当使用恒定电流充电时， 电池可以具有高充电效率， 可以很容易地根据充电时间来决定 是否充电中止， 并且还可以改变的电池的数目。 恒流电源充电电路如图 2.1 所示。 图 2.1 恒流电源充电电路 恒压充电 在该充电模式中， 充电电路随电池两端的电压波动而变化， 初始充电电流比较大，到最后阶段， 充电电流变小。 充电电流中的最大充电电流应设置为最高充电电压，以便将电池过度充电。 此外，在用恒压方式充电时，充电电压在充电末期达到峰值后会有所下降。 电池充电电流会加大，会导致电池温度上升。 当电池温度上升时， 电压下降将导 致热失控的电池， 电池的性能损坏， 因此，不建议使用恒压充电。 如图 2.2 所示： 浮充方式 图 2.2 恒压充电电路 在浮充模式下，电池以小电流（ C/30号C/20）充电，以保持电池在完全充电的状态。浮充法适用于电池作为应急电源或备用电源的电气设备。 常规浮充方式充电电路如图 2.3 所示。 涓充方式 图 2.3 浮充方式充电电路 电池与负载并联，同时电池与直流电源（充电器）相连。一般情况下，作为 负载的工作电源，直流电源以涓流充电模式对电池进行充电，只有当负载变大， 在直流电源的端电压低于电池端电压或直流电源停止供电时，电池对负载放电。 在这种方式下，充电电流由使用模式决定。 它通常使用在紧急电源、 备用电源或电子表等不允许断电的场合。如图 2.4 所示是简单的涓充方式