智能密封铅酸蓄电池充电器设计Word文档下载推荐.doc

智能密封铅酸蓄电池充电器设计Word文档下载推荐.doc

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由于其固有的特性，若使用不当，寿命将大大缩短。

影响铅酸蓄电池寿命的因素很多，采用正确的充电方式能有效延长蓄电池的使用寿命。

因此，设计一种全新的智能型铅酸蓄电池是十分必要的。

所设计的智能密封铅酸蓄电池智能充电器，内容主要包括对蓄电池充电方法的研究和充电系统的设计。

在分析密封式铅酸蓄电池的充电特性的基础上，综合涓流充和恒流、恒压等充电方式的优点，应用PIC16C54单片机，采用了脉宽调制技术，根据电压、电流反馈自动控制调节充电脉冲宽度，分快充、慢充、涓流充三阶段改变充电电流及电压的大小。

这种充电方法可以始终地使充电电流在总体上逼近蓄电池的可接受充电电流曲线，并且在整个充电期间内适时地采取了去除蓄电池极化的措施。

研究表明，基于PIC16C54单片机控制的智能充电器，其效率高、调节时间快的良好充电特性可得到充分发挥，使得蓄电池具有较高的使用容量和较长的循环寿命，具有良好的应用前景，为提高蓄电池的性能和可靠性提供一条新的、有效的途径。

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l关键词：

铅酸蓄电池；

智能充电；

单片机；

脉冲宽度调制（PWM）

TheDesignofIntelligentSealedLead-acidBatteryCharger

Abstract:

Thelead-acidbatteryhasmanyadvantages,suchaslowcostofdesign,largecapacity,lowerpriceandusewidely.Duetoitsintrinsicattributes,ifutilizedimproperly,thelifeexpectancyofthebatterywillbelargelyshortened.Therefore,itisnecessarytodesignanewandintelligentlead-acidbatterycharger.

Thedesignofsealedlead-acidbatteriesintelligentcharger,contentmainlyincludestobatterychargingmethodofresearchandchargingsystemdesign.Basedontheanalyzedresultsofchargingcharacteristicofleadacidbattery,usingPIC16C54,combinestricklecharge,constant-currentchargeandconstant-voltagecharge'

smerits,aintelligentlead-acidbatterychargerisdesignedtoadjustthechargingcurrentandvoltagepulse'

samplitudeandpulsewidthautomaticallybythreephases'

chargingprocedureoffastcharging.Thiskindofchargingmethodscanalwaystorechargecurrentinoverallapproximationbatteryacceptablechargingelectriccurrentcurve,andthroughoutthechargingperiodtimelyadoptedremovebatterypolarizationmeasures.

ThestudyshowthatbasedontheintelligentchargingPIC16C54single-chipmicrocomputercontrolcharger,itshighefficiency,regulatingtimequickgoodchargingcharacteristicscangetfully,makebatteryhashigherusecapacityandlongcyclelife,canmeettheelectriclocomotivemotivebatterychargingrequest,hasagoodapplicationprospectforimprovingbatteryperformanceandreliabilityprovidesanewandeffectiveway.

KeyWords:

lead-acidbatteries;

intelligent-charging;

singlechipcomputer;

pulsewidthmodulation

目录

1概述 1

1.1课题研究的背景 1

1.2课题研究的意义 1

2课题研究的方案 2

2.1课题总体设计方案 2

2.2充电方法的选择 2

2.3充电系统的整体结构 6

3充电器硬件电路设计 6

3.1充电器的充电过程及工作原理 6

3.2开关电源主回路设计 7

3.3开关电源PWM控制电路的设计 11

3.4辅助电源电路的设计 15

3.5充电控制电路的设计 16

4充电器软件设计 20

4.1软件的功能 20

4.2PIC系统指令设计 20

4.3程序流程图 21

5结束语 25

参考文献 26

致谢 27

附录 28

附录1充电器电路的原理图 29

附录2充电器电路的PCB图 30

附录3程序清单 31

1概述

1.1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器件。

二次电池又称为充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。

当对二次电池充电时，电能转变为化学能，实现向负荷供电，伴随吸热过程。

在充电电池（化学电池或物理电池）的应用过程中，充电器是其成功运用的重要装置，所以充电电池一经问世，充电器便是个关键问题，因为充电的模式及参数的好坏直接影响到电池的两个重要指标：

充电电电池的使用容量和循环使用寿命。

然而直到二十世纪中期，充电器技术并未得到长足发展，普遍采用的模式是恒流或恒压充电方法，但效果较差。

这种情况直到六十年代Mascc博士基于最低出气率曲线原理发现电池可接受充电电流大小随时间按规律下降这一规律后，才证实恒流或恒压充电均不是最合适的方法。

根据Mascc曲线，又提出了所谓两段式，三段式或多段式充电。

所谓两段式指先对电池进行恒流或恒压充电，当电池电压达到一定程度，然后对电池进行涓流充电；

所谓三段式一般是对电池进行恒流充电，待电压达到一定值后转入第二阶段，即限压充电阶段，当充电电流小到某种程度后转化为第三阶段，即为涓流充电。

经过几十年的发展，密封铅酸蓄电池技术已较为成熟。

由于这种电池的使用性能接近了镉镍电池，且又无需维护，国内对密封铅酸蓄电池的应用逐渐增多。

而充电器近年来取得长足发展，明显的标志就是世界上大部分半导体厂商均推出了自己的充电芯片，有的还带有中央处理器。

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。

1.2课题研究的意义

因为铅酸蓄电池存在着很多影响电池使用寿命和容量的因素，为了提高铅酸蓄电池的充电效率，缩短充电时间，消除蓄电池的极化现象，在分析铅酸蓄电池的充电特性的基础上，综合涓流充和恒流、恒压等充电方式的优点，应用PIC16C54单片机，采用了脉宽调制技术，根据电压、电流反馈自动控制调节充电脉冲宽度，分快充、慢充、涓流充三阶段改变充电电流及电压的大小，设计了这一款智能密封铅酸蓄电池充电器，它可以在系统的控制下进行三段式充电过程，充电系统按照设定的充电方法给电池充电，并能根据电池电压和充电电流自动转换充电状态并显示出来，在蓄电池充满电后，自动进入涓充状态。

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%。

2课题研究的方案

2.1课题总体设计方案

该设计采用逐个功能模块分析再组合的方法来实现方案。

分别对开关电源主回路中的滤波电路、开关管的驱动电路，开关电源PWM控制电路。

辅助电源电路和充电控制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。

软件方面对软件要实现的功能进行了述说，对PIC系统的指令进行了说明，绘制了程序流程图，对程序进行了分析解释，最终把写好的程序读进所使用的单片机中来实现充电器的功能。

2.2充电方法的选择

充电方法的选择对铅酸蓄电池来说至关重要，不同的充电方法相差很大，其充电效果也会有很大的差距，对电池性能的影响各不相同。

在选择最合适的充电方法时，应考虑充电电池的使用频率、放点倍率、用途等因素。

下面是对不同充电方法的简要概述：

A.恒流充电

a）恒流充电

充电器的交流电源的电压通常会波动，充电时需要采用一个直流恒流电源，即恒流充电器。

当采用恒流充电时，可使电池具有较高的充电效率，可以很方便地根据充电时间来决定充电是否中止，也可以改变电池的数目。

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

b）准恒流充电

准恒流充电电路中，通过在直流电源和电池之间串联上一个电位器，以增加电路内阻来产生恒定电流。

电阻值根据充电末期的电流进行调整，使电流不会超过电池的允许值，由于结构简单、成本低廉，此种充电电路被广泛应用在充电器中。

对同时具有交流和直流电源电路的电气设备，不需要额外的充电器，而是采用电气设备内的直流电路对电池进行充电。

如图2-2所示。

图2-2准恒流充电电路

B.恒压充电

当电池进行恒压充电时，电池两端的电压决定了充电电流。

在这种充电方式下，充电初期电流较大，充电末期电流会变小。

充电电流会随着电压的波动而变化，因此充电电流的最大值应设置在充电电压最高时，以免便电池过充电。

另外，在此种充电方式中，充电末期充电电压在达到峰值后会下降。

电池的充电电流将变大，会导致电池温度升高。

随着电池温度升高，电压下降，将造成电池的热失控，损害电池的性能，因此不推荐采用恒压充电方式。

如图2-3所示：

图2-3恒压充电电路

C.浮充方式

在浮充方式中，电池以很小的电流（C/30～C/20）进行充电，以使电池保持在满充状态。

浮充方式应用于电池作为备用电源或应急电源的电气设备中。

常规浮充方式充电电路如图2-4所示。

图2-4浮充方式充电电路

D.涓充方式

电池与负载并联，同时电池与直流电源（充电器）相连。

正常情况下，直流电源作为负载的工作电源，并以涓