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基于單片機的電動車智能充電器的設(shè)計-文庫吧

2026-06-28 06:09 本頁面

【正文】緩慢，傳統(tǒng)的常規(guī)充電時間過長，快速充電技術(shù)至今仍未能完全解決，嚴(yán)重地制約著電動車的發(fā)展。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。第一章充電器原理蓄電池與充電技術(shù)對于鉛酸、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、長壽命和免維護，在全世界化學(xué)電源工作者數(shù)代人不懈的努力下，終于從大量的實驗中發(fā)現(xiàn)了內(nèi)部氧循環(huán)的理論機制，使得該3類蓄電池所有的充放電反應(yīng)，能在一個設(shè)計完好的帶閥控的密封容器中反復(fù)安全進行。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。密封鉛酸蓄電池的充電特性電池充電通常要完成兩個任務(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，補充電池因自放電而損失的能量，以維持電池的額定容量。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。當(dāng)正負(fù)極板上的硫酸鉛完全生成鉛和二氧化鉛后，電池開始發(fā)生過充電反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣和氧氣。這樣，在非密封電池中，電解液中的水將逐漸減少。在密封鉛酸蓄電池中，采用中等充電速率時，氫氣和氧氣能夠重新化合為水。過充電開始的時間與充電的速率有關(guān)。當(dāng)充電速率大于Ｃ／５時，電池容量恢復(fù)到額定容量的８０％以前，即開始發(fā)生過充電反應(yīng)。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)。為了使電池容量恢復(fù)到１００％，必須允許一定的過充電反應(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。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。浮充電壓下，充入的電流應(yīng)能補充電池因自放電而失去的能量。浮充電壓不能過高，以免因嚴(yán)重的過充電而縮短電池壽命。采用適當(dāng)?shù)母〕潆妷海芊忏U酸蓄電池的壽命可達(dá)１０年以上。實踐證明，實際的浮充電壓與規(guī)定的浮充電壓相差５％時，免維護蓄電池的壽命將縮短一半。鉛酸電池的電壓具有負(fù)溫度系數(shù)，其單格值為－４ｍＶ／℃。在環(huán)境溫度為２５℃時工作很理想的普通（無溫度補償）充電器，當(dāng)環(huán)境溫度降到０℃時，電池就不能充足電，當(dāng)環(huán)境溫度上升到５０℃時，電池將因嚴(yán)重的過充電而縮短壽命。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。充電器充電原理蓄電池充電理論基礎(chǔ) 理論和實踐證明，蓄電池的充放電是一個復(fù)雜的電化學(xué)過程。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。充電過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，都會使充電產(chǎn)生很大的差異。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。上世紀(jì)60年代中期，美國科學(xué)家馬斯對開口蓄電池的充電過程作了大量的試驗研究，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。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。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。：初始充電電流很大，但是衰減很快。主要原因是充電過程中產(chǎn)生了極化現(xiàn)象。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。蓄電池是可逆的。其放電及充電的化學(xué)反應(yīng)式如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4→2PbSO4＋2H2O （1）很顯然，充電過程和放電過程互為逆反應(yīng)。可逆過程就是熱力學(xué)的平衡過程，為保障電池能夠始終維持在平衡狀態(tài)之下充電，必須盡量使通過電池的電流小一些。理想條件是外加電壓等于電池本身的電動勢。但是，實踐表明，蓄電池充電時，外加電壓必須增大到一定數(shù)值才行，而這個數(shù)值又因為電極材料，溶液濃度等各種因素的差別而在不同程度上超過了蓄電池的平衡電動勢值。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。一般來說，產(chǎn)生極化現(xiàn)象有3個方面的原因。1）歐姆極化充電過程中，正負(fù)離子向兩極遷移。在離子遷移過程中不可避免地受到一定的阻力，稱為歐姆內(nèi)阻。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。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。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。2）濃度極化電流流過蓄電池時，為維持正常的反應(yīng)，最理想的情況是電極表面的反應(yīng)物能及時得到補充，生成物能及時離去。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。也就是說，從電極表面到中部溶液，電解液濃度分布不均勻。這種現(xiàn)象稱為濃度極化。3）電化學(xué)極化這種極化是由于電極上進行的電化學(xué)反應(yīng)的速度，落后于電極上電子運動的速度造成的。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

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