汽車蓄電池智能充電系統-資料下載頁

　　

【正文】 的指示；數值顯示一共有八個數碼管單元,組成了2組三位半數值顯示器,由地址譯碼器74LS13反相器74150數據總線緩沖器741L24鎖存器74HCF573與數碼管專用驅動電路7549大尺寸共陽極數碼管LA235141等組成；地 址 譯 碼 器 74LS138的 1 、 2 、 3 腳 分 別 接 低 位 地 址 線 A 0 、 A 1 、 A 2 , 4 腳 接 C P U 的 寫 信 號 線 W R I T E , 5 腳 接 8 0 C 1 9 6 K B 單 片 機 最 小 系 統 中 D 4 的 1 1 腳 , 6 腳 接 高 電 平 ,111115為 譯 碼 器 輸 出 , 經 反 相 器 7 4 L S 0 4 以 作 為 數 碼 管 顯 示 的 位 選 線 , 接 7 4 H C T 5 7 3 的 1 1 腳 ； 數 值 顯 示 采 用 靜 態 顯 示 , 先 將 數 據 線 用 2 片 741L245 緩 沖 , 再 分 別 驅 動 4 個 鎖 存 器 74HCF573, 74HCF573的 輸 出 經 過 75492放 大 后 , 驅 動 大 尺 寸 共 陽 極 數 碼 管 LA235141； 根 據 上 述 接 法 , 八 個 數 碼 管 的 地 址 分 別 為8000H到8007H 。 執行電路此控制系統的執行電路較為簡單,它控制任務有2個::依據充電方式需要、電池容量狀態、操作命令等,分別進行主充電、均充電與浮充電；主充電是恒壓限流充電,經過模擬開關74HCT4053的10腳,把反饋信號變換為電池組充電電流。浮充電是恒壓充電,從而實現了電壓閉環；均充電是恒壓充電,電壓閉環。報警輸出:采用PL3輸出報警信號,通過74LS06的緩沖,晶體管9013放大后,驅動蜂鳴器,進行聲音報警輸出。過流保護是非常重要的一部分,假如功率變換器逆變失敗,會使變換器橋臂短路,開關管會因為瞬間電流過大而燒毀。關于系統的過流保護采取了以下幾個方法進行綜合保護。在變換器前直流側使用霍爾傳感器進行檢測,如圖13所示。霍爾傳感器經由外接取樣電阻從而轉換成電壓輸出信號,此信號一方面直接加到UC3879的過流保護腳(4腳),另一方面經由A/D轉換送入CPU。當變換器橋臂因為逆變失敗造成短路的時候,瞬間變大的電流會在逆變橋輸入直流側表現出來,此時霍爾傳感器檢測輸出的電壓信號送入UC3879的過流保護腳（4腳）,如果過流保護腳（4腳）電壓超過5V,輸出脈沖馬上被封鎖,從而達到快速過流保護的目的。另外,每當系統出現異常情況導致故障時,可以經過霍爾傳感器采樣后送入CPU,當電流超過一定數值時,經由程序控制UC3879的移相控制角,達到封鎖輸出脈沖的目的。在驅動模塊EXB841的6腳接二極管,用于檢測IGBT集電極電位變化用來識別是否過流,如果過流就迅速關斷IGBT,此時EXB841的5腳會把過流信號經光禍送到UC3879的4腳,封鎖移相控制脈沖的輸出,從而達到保護IGBT的目的。軟啟動保護是指在系統開機工作的時候,要保證系統的輸出電壓由最小電壓逐漸加大到正常電壓,從而達到系統保護的目的。程序設計:每次開機時,移相控制角設置為0,再根據實際情況逐漸增大；每一次關機時,由程序控制將移相控制角設置為0再關機；這些措施能確保系統的軟啟動。圖13 霍爾傳感器檢測電路5 系統軟件設計 充電系統的主程序設計軟件設計采用匯編語言,匯編語言（Assembly Language）是面向機器的程序設計語言。在匯編語言中,用助記符（Memoni）代替機器指令的操作碼,用地址符號（Symbol）或標號（Label）代替指令或操作數的地址,如此就增強了程序的可讀性和編寫難度,象這樣符號化的程序設計語言就是匯編語言,因此亦稱為符號語言。使用匯編語言編寫的程序,機器不能直接識別,還要由匯編程序或者叫匯編語言編譯器轉換成機器指令。匯編程序將符號化的操作代碼組裝成處理器可以識別的機器指令,這個組裝的過程稱為組合或者匯編。因此,有時候人們也把匯編語言稱為組合語言。該系統采用模塊化、結構化的設計方法,軟件程序主要包括主程序、中斷子程序、去極化子程序等。整個充電系統的主程序框圖如圖14所示。開始后進行系統初始化、并允許實時時鐘中斷、通用定時器1中斷,再開通總中斷。假若實時時鐘定時時間到了,則執行實時時鐘中斷服務程序,采集鉛酸蓄電池的端電壓、溫度和充電電流值,與蓄電池的參數進行比較,判斷應采用的充電模式,若通用定時器1中斷發生,則執行通用定時器1中斷服務程序。然后采集交流三相輸入電流、整流濾波后的直流電壓與直流電流以及IGBT與高頻變壓器的溫度,和設定值進行比較,如果發現充電系統出現異常現象,就調用充電系統保護程序,進行相應的緊急處理,從而保護充電裝置。采 集 蓄 電 池 的 端 電 壓 、 溫 度 等 參 數 , 判 定 是 否 需 要 對 蓄 電 池 去 極 化 , 如 需 要 去 極 化 , 則 調 用 去 極 化 子 程 序 , 在 子 程 序 中 , 首 先 設 置 各 比 較 PWM 輸 出 引 腳 為 高 阻 態 , 然 后 采 樣 值 和 工 藝 參 數 計 算 蓄 電 池 停 充 與 負 脈 沖 放 電 時 間 , 計 算 所 得 到 的 值 量 化 后 裝 入 通 用 定 時 器 2 相 應 的 寄 存 器 中 , 接 著 啟 動 通 用 定 時 器 2 , 輸 出 PWM信 號 , 從 而 對 蓄 電 池 進 行 去 極 化 。 最 后 采 集 蓄 電 池 的 端 電 壓 、 溫 度 等 參 數 , 與 工 藝 參 數 進 行 比 較 , 判 斷 充 電 是 否 結 束 , 若 未 結 束 , 則 循 環 執 行 , 否 則 切 斷 主 電 路 。 圖14 充電系統的主程序框圖 實 時 時 鐘 中 斷 服 務 程 序 進 入 實 時 時 鐘 中 斷 服 務 程 序 后 , 開 始 采 集 鉛 酸 蓄 電 池 的 端 電 壓 、 溫 度 與 充 電 電 流 值 , 然 后 和 蓄 電 池 的 工 藝 參 數 進 行 比 較 , 再 判 斷 采 用 哪 一 種 充 電 方 式 , 其 程 序 框 圖 如 圖15 所 示 。 圖15 中斷服務程序圖 去極化子程序在 去 極 化 時 , 主 電 路 中 所 構 成 的 逆 變 橋 的 四 個 開 關 全 部 都 關 閉 ,DC/AC全 橋 變 換 電 路 停 止 工 作 , 能 量 回 饋 電 路 則 開 始 工 作 , 通 過 控 制 開 關 元 件 Q 的 通 斷 , 可 以 實 現 蓄 電 池 的 停 充 和 反 方 向 放 電 去 極 化 。 所 以 , 去 極 化 子 程 序 , 第 一 置 各 比 較 P W M 輸 出 引 腳 為 高 阻 態 , 從 而 閉 合 開 關 元 件 S1S4。再 通 過 采 集 到 的 參 數 與 電 池 的 參 數 進 行 比 較 , 計 算 電 池 停 充 和 負 脈 沖 放 電 的 時 間 , 計 算 所 得 到 的 值 量 化 后 再 裝 入 通 用 定 時 器 2 相 應 的 寄 存 器 中 , 然 后 啟 動 通 用 定 時 器 2 , 通 過 通 用 定 時 器 2 比 較 輸 出 的 PWM 控 制 Q 的 通 斷 , 控 制 蓄 電 池 去 極 化 放 電 。 當 產 生 通 用 定 時 器 2 發 生 周 期 中 斷 時 , 調 用 其 周 期 中 斷 服 務 程 序 , 關 閉 通 用 定 時 器 2 , 此 次 去 極 化 放 電 結 束 。其 程 序 框 圖 如圖15所示圖16 去極化程序圖總 結通過這段時間的設計,我得出了以下一些結論:我對鉛酸蓄電池的充電方法進行了認真的分析和探討,在對常規充電方法和目前階段流行的充電方法進行了比較和選擇的基礎上,提出了采用恒壓限流充電和脈沖充電相結合的充電方法。結果顯示,這種充電方法的充電效率相對傳統充電方法有很大的提高；該設計采用80C196KB單片機作為控制電路的核心,以此對充電方式的切換進行控制,并且在理論上進行了探討；使用了高頻開關電源技術,以移相控制的零電壓PWM變換電路為核心,對充電電源進行了總體設計。蓄電池智能充電系統的創新之處: 采用恒壓限流充電與脈沖充電相結合的充電方法,提高充電速度。設計了能量回饋電路.,始終實時地去除蓄電池的極化電壓。采用80C196KB單片機進行控制,操作簡單,易于維護。參考文獻[1] ；[2] 王鴻麟,錢建立,周曉軍．智能快速充電器設計與制作[M]．北京: 科學出版社,2001: 9599．[3] 錢良國．智能充電技術和智能充電器[M]．北京: 鐵道標準設計出版社,1999: 201205．[4] 楊晉,蔡麗娟．數字技術在開關電源控制中的應用和發展[J]．開關電源技術,2006,24(2): 3340．[5] 林成武,高國強．單片機控制的蓄電池充電器[J]．沈陽工業大學報,1996,1(5): 3436．[6] 周震宇,張軍明,錢照明．基于PIC單片機的數字式智能鉛酸電池充電器的設計[7] MAXIM ,Nicd/NiMH．Battery Fastcharge Controllers．1997.[8] 楊幫文．實用電池充電器與保護器電路集錦．電子工業出版社．2001[9] 邱書波．蓄電池自動充放電控制器的設計與實現[M]．西安: 西安電子科技大學出版社,2001: 3233．[10] 劉賢興,李眾．[M]．北京: 機械工業出版社,2003: 7882．[11] 李恩琪．直流電源充電裝置的發展及其在電力系統中的應用[M]. 安徽: 安徽電力,2005,22(3): 33～34．[12] 胡漢才．單片機原理及其接口技術[M]．北京: 清華大學出版社,1999: 6569．[13] 周震宇,張軍明,錢照明．基于PIC單片機的數字式智能鉛酸電池充電器的設計[14] 張彥琴: 鉛酸蓄電池技術的發展,電子工業出版社,P1P3[15] 周志敏、周紀海、紀愛華: 充電器電路設計與應用,人民郵電出版社,P14P16[16] 林成武,高國強．單片機控制的蓄電池充電器[J]．沈陽工業大學報,1996,1(5): 3436．致 謝此次畢業設計歷時三個月,是我大學學習中遇到過的時段最長、涉及內容最廣、工作量最大的一次設計。用老師的一句話概括就是這次畢業設計相當如是把以前的小課程設計綜合在一起的過程,只要把握住每個小課設的精華、環環緊扣、增強邏輯,那么這次的任務也就不難了。我此次的任務是做一個項目的招標文件。雖說老師說的話讓此次的畢業設計看起來不是那么的可怕,但是當我真的開始著手時,還的確是困難重重。經歷了幾個月的日日夜夜,經過我與老師的不懈努力,克服的各項困難,終于完成。 非常感謝雷軍老師在我大學的最后學習階段—畢業設計階段給自己的指導,從最初的開題報告,到資料收集,到論文設計、修改,到論文定稿,他給與我耐心的指導與無私的幫助。為了指導我的畢業設計,他犧牲了自己的休息時間,他無私奉獻的敬業精神令我欽佩,在此我向他表示我誠摯的感謝,因為他,我才能在各方面取得顯著的進步。感謝湖南工學院,感謝我的那些同學、室友、球友,我會永遠記住你們。通過設計,我深刻領會到基礎的重要性,畢業設計不僅僅能幫助學生檢驗大學四年的學習成果,更多的是畢業設計可以幫助我們更加清楚的認識自我,磨練學生的意志與耐性,這會為學生日后的工作和生活帶來很大的幫助。附錄一 移相控制電路的設計圖附錄二 系統電路的設計圖