动力电池充电器设计PLC控制设计+开题+综述.docx

动力电池充电器设计PLC控制设计+开题+综述.docx

《动力电池充电器设计PLC控制设计+开题+综述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《动力电池充电器设计PLC控制设计+开题+综述.docx（32页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

动力电池充电器设计PLC控制设计+开题+综述

开题报告

机械设计制造及其自动化

动力电池充电器设计（PLC控制）

一、选题的背景与意义

随着能源和环保问题的日益突出，电动汽车以其零排放，低噪声等优点越来越得到人们的重视，具有很大的发展空间，但电动汽车的发展还有很多问题需要解决，电池及其充电即使就是其中的关键。

如何设计一种使用方便，充电速度快，运行高效的充电装置已是人们迫切关注的东西，以动力蓄电池为能源的电动汽车被认为是21世纪的绿色交通工具。

目前电动汽车用动力铅酸蓄电池及与之配套的充电器的发展还不能满足电动汽车的要求在理论和技术研究上还有待提高。

铅酸蓄电池由于受到技术条件的限制，其充电主要采用恒压、恒流等常规充电模式，这些方法的充电电流未能有效的满足马斯提出的可接受充电电流曲线，因而有的充电方法时间效率低、充电不完全，有的这存在过充电和析气等现象，并导致充电过程的低效，耗时和易损。

因此对既能提高能量利用效率，加快充电速度又不影响铅酸电池的使用寿命的新型充电技术的研究具有实际和现实的意义。

二、研究的基本内容与拟解决的主要问题：

2.1基本内容

首先学习并掌握动力电池的充电原理；

学习掌握PLC的控制原理和使用；

设计充电过程的充电路、编程相应程序；

设计充电器整机；

撰写论文；

2.2解决的主要问题

充电过程中主电路的设计；

充电过程中充电时间的控制；

充电效率的改进；

PLC与计算机之间的通讯；

充电过程中故障报警的设置

三、研究的方法与技术路线：

研究方法：

本课题是在系统评价理论、层次结构分析理论的指导下，在掌握动力电池充电原理和PLC控制原理的基础上，综合运用国内外有关文献，对课题研究内容进行研究分析，并在实践应用中得到检验和反馈修正，并在产品样品中收集到一些相关的数据，从而使得本课题既有理论性又有实用性和可操作性。

技术路线：

为了实现充电电流直流24V,必须合理选择变压器、整流二极管、滤波器等各项参数。

为了缩短时间，必须合理加大充电电流，并且要在电池电压打到析气电压前充入尽可能多的电量，为此，就要降低电池充电过电压，改进电池设计，降低电池欧姆内阻。

为了实现PLC与计算机之间的通讯，本系统采用日本三菱电机生产的FX2型PLC，来实现PLC与计算机之间的信号，数据的传递。

在主电路中设置一个电压信号采集装置，一旦采集到的电压信号电压大于24V，就会启动故障报警装置。

四、研究的总体安排与进度：

1．文献综述、开题报告3周。

2．理解设计任务的具体要求，学习有关的相应知识，并翻译2篇外文文献3周。

3．设计电池充电器控制电路3周。

4．安装，调试，测试电路3周。

5．整理计算说明书，完成毕业设计论文1周。

参考文献

[1] 周志敏，周纪海.充电器电路设计与应用[M].北京：

人民邮电出版社，2005

[2]桂长青等.动力电池[M].北京：

机械工业出版社，2009

[3]张万忠.可编程控制器入门与应用实例[M].北京：

中国电力出版社，2005

[4]秦增煌.电工学上/下[M],高等教育出版社,2006

[5]刘新民，蔡琼，白康生.VisualBasic6.0程序设计[M].北京:

清华大学出版社，2004

[6]冉多刚，张建，白芳，张献逢，乔荣富.动力锂电池组充电器设计与性能监测[J].现代电子技术,2008:

32-45

[7]ZhenhuaJiang,RogerA.Dougal.Designandtestingofafuel-cellpoweredbatterychargingstationZhenhuaJiang,RogerA.Dougal[J].JournalofPowerSources,2003:

279–287

[8]Klaus-DieterMerz,J.M.Stevenson.Progressinthedesignanddevelopmentofimprovedlead/acidbatteriesforelectricbusesandvans[J].JournalofPowerSources,1995:

317-321

[9]盆毽.动力电池充电器的设计与开发[J].电源技术，2004:

56-60

[10]黄海.可编程控制器（PLC）的应用及维护[J].特钢技术，2006:

30-40

毕业论文文献综述

机械设计制造及其自动化

动力电池充电器设计（PLC控制）

摘要：

现代生活离不开电池充电器，它运用广泛，小可以到动汽车，大到可以运用到潜艇，鱼雷。

电动汽车的发展还有很多问题需要解决，电池及其充电即使就是其中的关键。

如何设计一种使用方便，充电速度快，运行高效的充电装置已是人们迫切关注的东西，既能提高能量利用效率，加快充电速度又不影响铅酸电池的使用寿命的新型充电技术的研究是以后的研究方向。

关键词：

铅酸电池历史动力电池工作原理充电池设计板栅

1铅酸电池的发展历史

自1860年普兰特（Plante）用腐蚀的铅箔形成活性物质，首次实现了使用的铅蓄电池以来已有150年历史。

在这期间虽然有不断地新体系涌现诸如铁-镍蓄电池等，但由于铅酸电池具有价格低廉，放电性能良好，利用率高等特点，至今在产量上任然是占领导地位。

到20世纪初，铅酸电池经历了愈多重大的改进，提高了能量密度，循环寿命高倍率放电等性能，然而，开口式铅酸电池主要有2个缺点：

一是充电末期水会分解位氢氧气体析出，需常加酸加水，维护工作繁忙。

二是气体溢出是携带酸雾，腐蚀周围设备，并污染环境，限制电池的使用。

近二十年来，为了解决以上的而个问题，世界各国开发密封是铅蓄电池，希望实现电池的密封，活的干净的绿色能源【2】。

1991年，针对以前的问题，电池专家和生产厂家的技术元纷纷发表文章提出多册和看法，其中DrDaridFeder提出用测电导的方法对VRLA电池进行监测I.c.Bearinger从技术方面评述VRLA电池的先进性。

1992年．世界上VRLA电池用量在欧洲和美洲都大幅度增加，在亚洲国家电信部门提倡全部采用VRLA电池；1996年VRL电池基本取代传统的富夜电池，VRLA已经得到了广大用户的认可。

2铅酸电池的工作原理

虽然铅酸电池经历了100多年的发展，但其工作原理基本上没有什么变化，他的正常充放电方程式为;Pb+PbO2+H2SO4==2PbSO4+2H2O,以上铅酸电池的充放电化学方程式为理想化的原理方程式，似乎只要不受机械损伤，一直铅酸电池就可以无休止的使用下去，完成充放电过程。

当上述方程式由左向右进行时，式铅酸电池的放电过程，当上述电化学反应方程式由右向左进行时，是铅酸电池的充电过程。

其他的铅酸电池的工作原理基本上是沿袭传统的铅酸电池[1]。

文献[2]对铅酸电池的工作原理则有更加详细的介绍，分为铅酸电池热力学基础，其中包含电池成流反应，电动势和开路电压，热效应，电化当量和电池容量。

令一部分这是铅酸电池的动力学基础，其中包含极化雨过电位（超电势），电极反应过程的特征，电化学反应的基本动力学参数，浓差极化，铅酸电池的动力学特性。

3板栅的合金组成、结构及形状

3.1板栅的合金组成

为解决早期容量损失、延长深循环寿命等问题，应选择合适的板栅合金，改善板栅在电池工作期间所形成的阳极膜的组成和性质，使其具有良好的导电性和稳定性，也是阀控铅酸电池能否作为深循环动力型实用能源的关键。

用于铅酸电池的板栅合金应具有良好的机械强度、导电能力强、可铸造性和优良的可焊接性能。

目前使用的Pb2Sb合金具有“不可密封性”，使用改进的Pb2Ca2Sn2Al具有“不可深循环性”，在合金中添加一些添加剂可消除合金銻的缺点而保留其优点，增加其蠕变阻力和腐蚀阻抗。

尤其在选择密封面维护蓄电池和阀控铅酸电池的板栅是，应考虑尽量减少气体产生和抑制板栅的自放电，在负极板栅的合金中加入降低氢的过电位添加剂，以降低析出氢的量，同时对于正极应考虑提高氧的过电位，以降低析出氧气的量。

3.2板栅的结构及形状

要求板栅能容纳一定质量的活性物，同时在电流通过时电压降的损失小，板栅的主要部分为：

周边框，极耳，板脚，垂直筋与垂直筋相交的水平筋，合理的设计应为竖向垂直筋的横截面积大，以减小电压降，横筋条的分布上密下疏，截面积应竖粗横细，才有利于活性物质的充分利用，因此板栅结构有多方面的改进。

目前使用结构较多的是辐射形筋条与中间极耳相结构型。

可根据具体情况选择不同形状的板栅。

板栅的厚度是很重要的，因为在一定的电流密度下，活性物质从表面到内部的反应深度即渗透度是一个常数，极板的厚度恰好相当于2倍的极板渗透深度，是活性物质利用率很高，电池的比能量也较高，单循环寿命降低，选择最佳的板极厚度能使电池打到比能量与循环寿命的最佳平衡【9】。

4充电器的设计

新的铅酸电池在投入使用之前，必须进行初充电，一般充电方法和初充电一样先恒流后恒压。

充电器的设计必须满足一下要求：

安全性：

由于充电电压为24V，虽然电压不是太高，也应注意安全。

均衡性：

对于电池组充电，要求每一节单体电池都达到或基本达到慢荷状态，不良的充电方式很容易破坏电池组的均衡性，均衡性的破坏又会导致安全性隐患。

可靠性：

在反复地充电过程中，不论外界条件如何变化，在各种可能的干扰噪声以及电池组的不一致性的影响下，充放电保护装置均能够保持正确的工作状态。

经济性：

作为实用的民用产品，要考虑经济性是否合理。

如果单纯为了满足前三项要求而不计成本，这样的产市场品是没有前景的。

目前市面上各种铅酸电池都不能同时满足上面四项要求。

结束语：

动力电池系统是一个集物理、化学、机械、电工多门科学和知识于一体的综合复杂体系，只有进行科学、合理的设计才能生产出高性能、低成本满足各方面性能要求的产品。

参考文献

[1] 周志敏，周纪海.充电器电路设计与应用[M].北京：

人民邮电出版社，2005

[2]桂长青等.动力电池[M].北京：

机械工业出版社，2009

[3]张万忠.可编程控制器入门与应用实例[M].北京：

中国电力出版社，2005

[4]秦增煌.电工学上/下[M],高等教育出版社,2006

[5]刘新民，蔡琼，白康生.VisualBasic6.0程序设计[M].北京:

清华大学出版社，2004

[6]冉多刚，张建，白芳，张献逢，乔荣富.动力锂电池组充电器设计与性能监测[J].现代电子技术,2008:

32-45

[7]ZhenhuaJiang,RogerA.Dougal.Designandtestingofafuel-cellpoweredbatterychargingstationZhenhuaJiang,RogerA.Dougal[J].JournalofPowerSources,2003:

279–287

[8]Klaus-DieterMerz,J.M.Stevenson.Progressinthedesignanddevelopmentofimprovedlead/acidbatteriesforelectricbusesandvans[J].JournalofPowerSources,1995:

317-321

[9]盆毽.动力电池充电器的设计与开发[J].电源技术，2004:

56-60

[10]黄海.可编程控制器（PLC）的应用及维护[J].特钢技术，2006:

30-4

本科毕业论文

（20届）

动力电池充电器设计（PLC控制）

摘　要

摘要：

现代生活离不开动力电池充电器，它运用广泛，小可以到电动汽车，大到可以运用到潜艇，鱼雷。

自铅酸电池问世以来，由于各种技术条件的限制，所采用的充电方法均未能遵从电池内