铅酸蓄电池充电器的设计与实现
智能型铅酸电池充电器设计与实现
目前矿用永磁操动机构馈电开关智能控制器采用铅酸蓄电池作为备用电源。传统的铅酸蓄电池充电方法有恒流限压充电和恒压限流充电,但充电效果都不是很理想,一方面这些方法充电时间过长,温升过快。
另一方面,充电过程中存在过充和欠充现象[1].专家研究表明:铅酸蓄电池充电过程对其寿命影响最大,过充电、充电不足以及温升都是引起电池故障的主要原因[2,3].
基于以上原因,系统根据蓄电池的充电特性,采用基于sugeno 推理的模糊PID 控制算法,设计了以atmega16 单片机为核心的智能充电器,它能够实时采集电池充电过程中的电流、电压、温度等模拟量,使充电始终在最佳状态下进行,实现了高效、快速、无损的充电过程。
1 系统总体结构设计
系统选取ATMEL 公司生产的 atmega16 单片机作为核心控制芯片。总体结构包括:电源模块、充电主电路模块、模拟量检测模块、显示及报警模块和IGBT 驱动模块。系统总体结构如图1 所示。
图1 系统总体结构图
在充电过程中,单片机实时采集电池充电过程中的电流、电压和温度等模拟量,通过其内部的A/D 转换器将上述模拟量转化为数字量,并判断电池是否出现过压、过流和过温等故障。若出现故障,单片机立即关断IGBT,并发出声光报警。若检测正常,则采用基于sugeno 推理的模糊PID 控制算法产生相应占空比的PWM 脉冲来控制IGBT 开关,通过BUCK 电路对电池进行充电。
2 系统硬件电路设计
2.1 充电主电路设计
充电主电路其实是一个BUCK 变换器,BUCK 电路属于降压斩波电路。充电主电路如图3 所示。IGBT、二极管、电感L1 和电容C10 构成BUCK 电路,220V市电经变压器降压,通过整流桥整流和EMI 平滑滤波后,作为直流充电电源。在工作过程中,PWM 控制信号的高电平脉冲出现,使IGBT 导通,电感L1 的电流不断增大,并对电容C10 储能,同时对电池充电。此时,续流二极管因反向偏置而截止。PWM 信号出现低电平时,IGBT 截止,电感L1 维持原电流方向,与续流二极管构成充电回路,利用L1 和C10 中存储的电能向电池充电。
铅酸电池智能充电器设计
铅酸电池智能充电器设计
摘要
铅酸蓄电池在直接供电和备用供电等场合获得了比较广泛的应用。为了更加有效合理的对铅酸蓄电池充电的作用,所以在给蓄电池充电的过程中,应合适的给电池充电,从而减少充电时对电池的损害。达到保护电池,维持电池的使用寿命。由于蓄电池在充电时的温度是变化的,所以在设计充电器时应把温度考虑到充电的因素当中。对充电过程的进一步精确控制。本文中铅酸蓄电池充电器主要用到的芯片UC3909,介绍了
UC3909控制智能充电器的工作原理,分析了电池充电时的各种状态,具体解决方案,做到对电池的伤害最小,并设计了应用于铅酸电池硬件控制电路,监控电路的设计方案,对UC3909,HT46R23等芯片做了简单介绍,并且还对蓄电池充电器系统硬件电路的设计做了较为明确的说明和具体的软件编程。另外,本文还对电池的充电电压和电池温度的监控流程进行了初步设想,从而实现充电器的智能化。对蓄电池在充电时起到了一定的保护作用,基本上解决了充电时的电能浪费和能源浪费的问题。为今后的减排节能起到了一定作用。
关键词:UC3909;HT46R23;铅酸蓄电池;智能充电;控制
Intelligent lead-acid battery charger design
ABSTRACT
Lead-acid battery in direct power supply and backup power supply has been widely used. In order to more effective and reasonable, the function of lead-acid battery charging so on battery charging process, should be suitable for the battery, and thus to minimize damage to the battery when charging. To protect the battery, to maintain the service life of batteries. Due to the temperature of the battery when charging is changing, so in the design of the charger should be the temperature when considering the factors of charging. Further precise control of the charging process. The chip UC3909 lead-acid battery charger is mainly used in this paper, introduces the working principle of intelligent charger UC3909, analyzes several kinds of battery charging status, the specific solutions, to achieve the minimum damage to the battery, and designs the hardware control circuit used in lead-acid battery, the control circuit design, to UC3909 HT46R23 chip made simple introduction, but also on the battery charger system clear instructions to the hardware circuit design and software programming in detail. In addition, this article also for charging voltage of the battery and battery temperature monitoring process has carried on the preliminary conception, so as to realize the intelligent of the charger. For the protection of the battery when charging have played a role, basically solved the charging electric energy waste and energy waste problem. Play a certain role for the future of the emissions reduction and energy saving.
500W铅酸蓄电池充电器设计与实现
500W铅酸蓄电池充电器设计与实现
随着各种电动汽车的发展,动力电池充电器的需求将越来越多。充电器质量的优劣关系到电池性能的发挥及寿命、充电器本身的智能化关系到用户的使用方便及电力系统电力计费等管理问题。不同电池,特点不同,充电策略也不相同。如将一种电池的冲电器做好了,就容易将技术向其他电池类型拓展。本选题具有实用性,对电赛方向人才培养也有针对性。
主要功能指标:
★输入电压单相50HZ 10%,电压有效值波动范围220V 20%,即有效值为176V264V;
★输出直流额定电压50V;
★输入端加功率因数校正,功率因数90 %;
★充电初期效率大于80%;
★输入电流失真度小于4%;
★充电过程分为激,快充和浮充;
★具有温度检测功能,可根据电池和环境温度改变充电策略;
★具有友好的人机界面,可对充电策略进行调整;
★散热方式:风冷。
主电路的整体框图:
EMI滤波电路:
C1和L1组成第一级EMI滤波
C2、C3、C4与L2组成第二级滤波。
L1,L2为共模电感
整流及功率因数校正电路:
整流桥:
流经二级管电流ID=3.55A
二极管反向电压V=373V
考虑实际工作情况故选BR601(35A/1000V);
功率因数校正:
方案:BOOST型拓扑结构具有输出电阻低,硬件电路及控制简单,技术成熟,故选用BOOST结构;
芯片选择:TI公司的UCC28019可控制功率输出为100W2KW,功率因数可提高到0.95,符合设计要求,故此次设计选用该款芯片;
电路图
DCDC主拓扑结构:
方案选择:
在开关管承受峰值电流和电压的情况下,全桥输出功率为半桥的
48V铅酸储电池充电器毕业论文
48V铅酸储电池充电器毕业论文
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2
48V铅酸储电池充电器
摘要:本设计介绍了充电器对蓄电池充电的一般原理,从蓄电池内部氧循环的设计理念出发,研究各种充电方法对铅酸蓄电池寿命的影响。针对蓄电池充电过程中出现的种种问题,提出对铅酸蓄电池实现简易脉冲充电器设计方案。将整个设计方案分解成两个模块电路的设计,通过分析和计算获得每个模块中各个元器件的参数,最后将各个模块进行组合获得完整的电路.整个电路分为主电路和触发电路,通过控制触发电容的充电时间,以调整单结晶体管的占空比,再将输出的触发信号调节可控硅的导通及关断时间,从而调节充电电流,实现对蓄电池的脉冲式充电,这个方案不仅可实现对蓄电池快速充电,同时可以减少析气,消除硫化,进行均衡充电,从而大大地延长了铅酸蓄电池的使用寿命.
关键词:充电器,铅酸蓄电池,触发,单结晶体管,可控硅。
48 V lead—acid battery charge r
Abstract: This paper introduces the charger to the general principles of the battery, the battery from internal oxygen cycle of principle of design, to study various charging method to the influence of lead acid battery life。 For battery appeared in the process of a variety of problems, puts forward the lead-acid battery charger design scheme to realize the simple pulse。 Will the whole design scheme is decomposed into two module circuit design, through the analysis and calculation for each module of the parameters of the all components, finally will each module combined obtain complete circuit. The whole circuit points as circuit and trigger circuit, through the control of capacitance trigger charging time, adjusting to single junction transistor than of empty, and then the output signal regulating the thyristor trigger conduction and cut—off time, which regulates charging electric current, realize the battery pulsed charging, this scheme not only can be used for fast charging the battery,and reduce gas chromatography, eliminate vulcanization, charging for equilibrium, thus greatly extended the lead acid battery service life。文档为个人收集整理,来源于网络个人收集整理,勿做商业用途
铅酸蓄电池充电器原理
铅酸蓄电池充电器原理
铅酸蓄电池充电器原理:
铅酸蓄电池充电器是一种用来给铅酸蓄电池充电的设备。其工作原理主要包括以下几个步骤:
1. 正向充电(Constant Current Charging):在开始阶段,充电
器会提供一个恒定的充电电流。这使得电池内部的化学反应开始进行,通过将电流通过电池电解液中的铅酸和水分子,将它们转化为铅二氧化物和氢气。
2. 吸收充电(Constant Voltage Charging):当电池电压接近其标准充电电压时,充电器会切换到吸收充电模式。在这个阶段,充电器会以恒定的电压(通常为2.4-2.45V/单体)维持充电过程。此时,电流逐渐减小,转化为电池中的化学反应来实现充电。
3. 浮充充电(Float Charging):当电池充满后,充电器会将
充电电压降低到浮充电压(通常为2.25-2.3V/单体)。在浮充
充电模式下,充电器会持续提供小电流以维持电池的充电状态,同时避免过度充电和电池过热。
此外,充电器还包括一些保护措施,如过流保护、过压保护和过热保护等。这些保护措施可以确保充电器和电池的安全性,并延长电池的使用寿命。
铅酸蓄电池充电装置的设计方案
铅酸蓄电池充电装置的设计方案
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MASCC博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。
1.2 课题研究的意义
铅酸蓄电池充电器设计与实现
铅酸蓄电池充电器设计与实现
作者:张慧颖俞文博
来源:《电脑知识与技术》2016年第24期
摘要:本文设计了铅酸蓄电池充电器,设计中采用TMS320F2801芯片作为主控芯片,根据实时采集的蓄电池充电电压、充电电流等参数,实时调整主电路的输出电压和电流,实现铅酸蓄电池的智能控制。当蓄电池出现过压、过流、温度过高等问题时,控制电路可以及时切断主电路,有效保护蓄电池和充电系统,实现大容量铅酸蓄电池的高效充电。
关键词:铅酸蓄电池;充电电压;充电电流
中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)24-0246-02
1引言
铅酸蓄电池由于其大容量、高电动势、高性能、安全可靠等特点,被广泛应用到新能源、通信、电力等众多行业中。但是现有的充电控制器充电效率很低,而且不合理的充电方式造成容量快速下降,使用寿命缩短,电池过早废弃,每年废弃电池数量非常可观,造成的经济损失很大。因此,如何高效、快速、无损地对蓄电池科学充电是业界关心的重要问题。美、日、德等国家对蓄电池的性能和理论研究一直走在前面,有关充电技术的研究起步也较早,控制技术也相对成熟,陆续提出了一些新型的充电方法,如脉冲式充电法、间歇充电法、智能充电法等。目前,国内市场上使用的智能充电控制器,多适用于市电电网[1]。但是充电时间比较长,充电方法过于单一,控制不当会对蓄电池本身造成损害,以至影响蓄电池本身的使用寿命。本文以DSP为核心控制器,采用三阶段充电策略,并结合模糊自整定PID控制策略,使充电电流自始至终保持在蓄电池可接受的充电电流曲线附近,有效提高铅酸蓄电池的充电时间和充电效率。
12V蓄电池简易型充电器制作
12V蓄电池简易型充电器制作
制作12V蓄电池简易型充电器
绪论:
蓄电池是常见的能量储存设备,用于供电给车辆、船只、摩托车等。充电器则用来为蓄电池充电。在这篇文章中,我们将介绍如何制作一个12V蓄电池简易型充电器。
材料:
1.12V蓄电池
2.适配器(输入电压为AC220V)
3.直流电源线
4.电流表
5.电阻
6.LED灯
7.电路板
8.电路连接线
9.电线钳
10.镊子
11.打孔工具
12.铅锤
步骤一:设计和准备
1.根据蓄电池的电压和电流要求选择适当的电阻值来限制充电电流。
2.确定充电器的输入电压和输出电流需求,并选择适当的适配器。
3.准备一个电路板,根据电路设计将元器件进行布置,并使用铅锤固定。
步骤二:组装充电器电路
1.将适配器的输出线剥去一小段绝缘层,连接到电路板的输入端。
2.连接适配器的负极到电路板的负极,并将LED灯和电流表分别连接到适配器的正极和负极上。
3.将电阻和蓄电池分别连接到电路板的适当位置,以控制充电电流。
步骤三:组装充电器外壳
1.根据电路板的尺寸,选择一个合适的外壳来容纳整个电路。
2.使用打孔工具在外壳上打孔,以便将电源线、电路连接线和电路板穿过外壳。
3.将电源线通过外壳的合适孔洞穿过,并与电路板连接。确保线路连接牢固。
4.将电路板放入外壳,并确保电路连接线正确连接。
步骤四:测试和调试
1.将适配器插入电源插座,并观察LED灯是否亮起。如果亮起,说明适配器工作正常。
2.将蓄电池连接到充电器中,并观察电流表的读数。确保充电电流在
安全范围内。
3.监测充电过程中蓄电池的电压和温度。如果发现异常,立即停止充电。
蓄电池充电器的设计与实现_设计
学科分类号0712 本科生毕业论文(设计)
题目(中文):蓄电池充电器的设计与实现
(英文):The Design and Implementation
of Charger for Storage Battery
本科毕业论文(设计)诚信声明
作者郑重声明:所呈交的本科毕业论文(设计),是在指导老师的指导下,独立进行研究所取得的成果,成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外,论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的成果。对论文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确的方式标明。本声明的法律结果由作者承担。
本科毕业论文(设计)作者签名:
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目录
摘要 .............................................................................................................................................. I 关键词 .............................................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................................................. I Key words ........................................................................................................................................ II 1 前言 . (1)
智能铅酸蓄电池充电器的设计与实现
智能铅酸蓄电池充电器的设计与实现
关键字:蓄电池充电过程大电流充电
引言
20世纪60年代末期,美国科学家马斯对蓄电池充电过程的析气问题做了大量的研究工作,提出了以最低析气率为前提的蓄电池可接受的充电电流曲线,如图1所示。其充电电流轨迹近似为一条呈指数规律下降的曲线。基于铅酸蓄电池的特性以及图1的充电曲线,本文采用了三阶段充电模式:预充、直充和浮充。通过检测蓄电池的电压,进入不同的充电阶段。
预充电:对于长期不用的电池、新电池或在充电初期已经处于深度放电的蓄电池,刚开始就采用大电流直接充电会突然增加蓄电池的析气量,缩短蓄电池的寿命。因此,必须先用小电流对蓄电池充电,当蓄电池电压上升到能接受大电流充电时再进行大电流直接充电。
直充电:此阶段充电器以恒定电压对蓄电池进行充电。充电开始时电流很大,随着电池端电压上升,充电电流按指数规律下降。因此电池的析气量小,耗水少,有利于延长电池使用寿命,不过充入电量约在90%左右,不能有效地给电池充足电。
浮充电:也叫涓流充电,主要作用是补充蓄电池自放电所消耗的能量,使电池能接近100%容量。充电电压仅略高于蓄电池组的断路电压且维持恒定,充电电流很小,并逐渐减小到0。
方案设计
总体设计
如图2所示,系统主要硬件电路包括辅助电源、开关电源和MXT8051单片机控制部分。其中,辅助电源给单片机和运算放大器提供工作电压,由线性变压器、整流滤波和DC/DC转换电路等组成;开关电源输出充电电压和电流,由高频磁芯单端反激式变压器、整流滤波和DC/DC转换电路等组成;MXT8051单片机控制部分负责控制充电电压电流,检测电压电流并通过LCD和发光二极管实时显示充电信息,并驱动蜂鸣器报警和风扇转动,由充电电压电流控制、电压电流检测、充电阶段指示、液晶显示、蜂鸣器和风扇控
24伏铅蓄电池充电特性研究及充电电路设计
24V航空铅蓄电池的充电研究
一、蓄电池特性分析
控制对象:12HK-30A·h 铅酸蓄电池
铅酸电池的基本原理:
铅酸蓄电池是一种利用化学反应.把化学能转变为低压直流电的电化学电源设备它具有能释放能量又有能储存能量的特点.它能把其他电能转换成化学能储存起来。蓄电池充放电过程的化学反应如下式所示:
(阳极) (电解液) (阴极)
PbSO4 + 2H2O + PbSO4 ---> PbO2 + 2H2SO4 + Pb (充电反应)
充电物理过程:
由于放电时在阳极板,阴极板上所产生的硫酸铅会在充电时被分解还原成硫酸,铅及过氧化铅,因此电池内电解液的浓度逐渐增加, 亦即电解液比重上升,并逐渐回复到放电前的浓度,这种变化显示出蓄电池中的活性物质已还原到可以再度供电的状态,当两极的硫酸铅被还原成原来的活性物质时,即等于充电结束,而阴极板就产生氢,阳极板则产生氧,充电到最后阶段时,电流几乎都用在水的电解,因而电解液会减少,此时应以纯水补充之。
二、充电控制要求分析
蓄电池充电的方法有许多种,大体上有:涓流充电、恒流充电、恒压充电、恒流/恒压充电、快速充电、脉冲充电、自动充电、均恒充电、四阶段充电等十几种方式,我们一般可将其分为三类:一类为电流限定型;一类为电压限定型;还有一类为智能型的。
恒流充电法的缺点:在充电后期,若充电电流仍然不变,这时大部分电流用于水的分解上,会产生大量气泡,这不仅消耗电能,而且容易造成极板上活性物质脱落,影响蓄电池的寿命。恒压充电法的缺点:在充电开始时充电电流过大,正极板上活性物质体积收缩太
自制恒流限压式铅酸电池充电器电路讲解
自制恒流限压式铅酸电池充电器电路笔者设计制作了一款二阶段恒流限压式铅酸电池充电器。电路如下图所示。
图1 恒流限压式铅酸电池充电器电路
充电过程分析:
⒈ 维护充电
当电池电压较低时(可设定,本电路预设在9V以下),充电器工作在小电流维护充电状态下,工作原理为U1C⑨脚(同相端)电位低于⑧脚(反相端),U1C 输出低电位,T4截止。U1D11脚电位约0.18V.此时充电电流约250mA(恒流电路由R14,U1D,T1B周边外围电路构成,恒流原理读者请自行分析)。
⒉ 快速充电
随着维护充电继续,电池电压逐渐升高,当电池电压超过9V时,充电器转入大电流快充模式下,U1C⑨脚(同相端)电位高于⑧脚(反相端),U1C输出高电位,T4导通,U1D11脚电位约为0.48V,充电器恒定输出约1A电流给电池充电。
⒊ 限压浮充
当电池接近充足电时,充电器自动转入限压浮充状态下(限压浮充电压设定为13.8V,如为6V蓄电池,则浮充电压应设定为6.9V,此时的充电电流会由快速充
电状态下逐渐下降,至电池完全充足电后,充电电流仅为10~30mA,用以补充电池因自放电而损失的电量。
⒋ 保护及充电指示电路
本电路设有反极性保护电路,由D4,U1C,U1D,T1及外围元件构成,当电池反接时,充电器限制输出电流不致发生事故(原理请读者自行分析)。充电指示由U1A,D7及外围元件构成,充电时,D7点亮,充电器进入浮充状态后,D7熄灭,表示充电结束。
⒌ 本电路略为修改电路参数即可任意调整充电电流,浮充电压以满足不同规格电池的需要。
⒍ 物料清单如下
电动车电瓶充电器毕业论文
电动车电瓶充电器毕业论文
题目 48V三段式电动车铅酸储电池智能控制充电器
学科部:信息学科部
专业:电子信息工程
48V三段式电动车铅酸储电池智能控制充电器
摘要:本设计介绍了充电器对蓄电池充电的一般原理,从阀控蓄电池内部氧循环的设计理念出发,研究二段式和三段式充电方法对铅酸蓄电池寿命的影响。针对蓄电池充电过程中出现的种种问题,提出对铅酸蓄电池实现三段式充电的智能充电器设计方案。将整个设计方案分解成多个模块电路的设计,通过分析和计算获得每个模块中各个元器件的参数,最后将各个模块进行组合获得完整的电路。而整个电路通过控制开关电源的脉冲频率和占空比,从而调节充电电流和电压,实现对蓄电池的分段式充电,这个方案不仅可实现对蓄电池的智能控制,同时可以减少析气,消除硫化,进行均衡充电,从而大大地延长了铅酸蓄电池的使用寿命。
关键词:铅酸蓄电池;三段式;智能;充电器
Lead-acid battery electric car 3-step intelligent
control charger
Abstract:The design describes the charger to the battery charger of the general principles,from the internal oxygen cycle of valve-regulated battery design concepts starting to study 2-step and 3-step methods for lead-acid battery life implications。For battery charging problems arising in the process,proposed implementation of the 3-step charging lead-acid battery charger intelligent design。The design scheme is decomposed into several module circuit design,through the analysis and calculation of all components obtained each module of the parameters。Each module combination will finally get complete circuit。Control the switching power supply pulse frequency and duty cycle,thus regulating charge current and voltage to realize the segmented storage battery。The program not only enables intelligent control of the battery ,while reducing analysis of gas,to eliminate sulfide,a balanced charge,,thus greatly extending the service life of lead-acid batteries。
一种过压过流充电保护装置及铅酸电池充电电路
一种过压过流充电保护装置及铅酸电池充电
电路
过压过流充电保护装置及铅酸电池充电电路
随着移动电子设备的普及和需求的增加,充电成为人们日常生活
中不可或缺的一部分。然而,由于充电器的质量和电池的性能存在一
定的差异,过压和过流等一系列问题给电子设备和电池带来了一定的
安全隐患。因此,设计一种过压过流充电保护装置及铅酸电池充电电
路是非常必要的。
一、过压过流充电保护装置的设计原理:
过压过流充电保护装置需要能够对充电电压和充电电流进行监测,并在达到一定阈值时进行保护措施。其设计原理如下:
1.监测充电电压:使用电压检测电路,对充电电压进行实时监测。当充电电压超过设定阈值时,触发保护措施。
2.监测充电电流:使用电流检测电路,对充电电流进行实时监测。当充电电流超过设定阈值时,触发保护措施。
3.过压保护措施:当充电电压超过设定阈值时,通过控制继电器或电子开关等方式,切断电源与充电电池的连接,防止过压对电子设备和电池造成损害。
4.过流保护措施:当充电电流超过设定阈值时,通过控制继电器或电子开关等方式,切断电源与充电电池的连接,防止过流对电子设备和电池造成损害。
二、铅酸电池充电电路的设计原理:
铅酸电池是一种常见的充电电池,其充电电路需要能够提供稳定的电流和电压,并能对充电过程进行控制和保护。其设计原理如下:
1.充电电流控制:通过串联电阻或电流控制芯片等方式,限制充电电流在一定范围内,避免电池过度充电或过流充电。
2.充电电压控制:通过设计合适的充电电路,保持充电电压在合适的范围内,避免电池过压或欠压。
3.充电状态监测:使用电压检测电路和电流检测电路,实时监测电池的电压和电流,以了解充电状态和保护及时采取措施。
电动车用铅酸电池充电器
此电压受充电器限制,
恒压充电段,电流变小,直到小于0.4A
跳变区,电流为0,电压下降到电池静止电压
浮充区,电流为0.2A,电压基本恒定
恒流2A充电段,时间与电池容量有关
T=01 2 3 4567 8(小时)N
已充满的电池再次接入大电流充电时,电池电压会迅速上升,时间大约在几十秒左右,这是因为在电池内部存在极化与反极化的动态平衡。电压曲线如下图
电池的内阻约为0.2Ω
上述数据来源于网上。
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铅酸电池组整个充电过程为:小电流激活充电(全新电池和完全放完电的电池才有此过程)——大电流恒流充电——恒电压充电(电流渐渐变小)——涓流充电(浮充,In20%)。
电动ຫໍສະໝຸດ Baidu用铅酸电池充电器解析
盈科研发部谢平辉
关键字:电动车、铅酸电池、充电器
摘要:本文主要讲述电动自行车上使用的48V14AH铅酸蓄电池充电器的设计思路、原理、要点,本充电器具有激活电池,快速充电,自动转换,状态指示功能,最大充电电流2A,标准充是时间8小时。
铅酸电池因其成熟的技术,低廉的价格,大容量,大放电电流等优点,在社会生活中得到广泛的使用,缺点就是比较笨重,本文所讲的铅酸电池即指电动自行车上的48V14AH规格的铅酸蓄电池,它是由四节完全相同的12V14AH单节标准电池串接而成,本文中将其看成一个整体来考虑。
一款新型三阶段铅酸蓄电池充电器的设计
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一款新型三阶段铅酸蓄电池充电器的设计
长庆油田分公司第五采油厂采油工艺研究所 杨金峰 苟利鹏 安二亮 张进科 周 江
基于脉宽调制芯片TL494和比较器LM393研制出具有温度补偿和小电流修复充电的三阶段铅酸蓄电池充电器。详细介绍了电池充电状态的硬件电路参数的设计,同时给出了电压和电流与时间的充电曲线。该充电器具有设计简洁,价格低廉、充电效果好等优点,具有很好的市场实用价值。
引言:铅酸蓄电池具有价格低廉、供电可靠、电压稳定等优点,因此广泛应用于国防、通信、铁路、交通、工农业生产部门。然而,寿命短、能量转换效率低、比能量小等先天性弱点始终阻碍着铅酸蓄电池的发展,特别是废弃电池对环境的污染等问题一直困扰着业内和环保部门人士。因此如何正确地检测和控制蓄电池的充电状态、延长电池的使用寿命、提高蓄电池的充电效率具有重要的意义。
目前铅酸蓄电池充电方法有恒流充电、恒压充电、两阶段充电、三阶段充电和脉冲式充电。其中前三种方法实现起来简单但电池使用寿命短。后两种方式实现起来复杂,充电器的价格昂贵,电池使用寿命较长。通过调研国内铅酸蓄电池充电器,几乎所有三阶段式充电器都使用单片机控制充电状态,且多数充电器有无温度补偿和小电流修复充电的缺陷。针对这种情况,本文基于脉宽调制芯片TL494和比较器LM393采用BUCK 主电路来设计出具有温度补偿和小电流修复充电的三阶段式12V4.5AH 铅酸蓄电池充电器。该充电器设计巧妙无单片机来控制电池充电,充电效果好,价格低廉等优点。因此具有广阔的市场价值。
1.三段式充电技术的原理
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铅酸蓄电池的制造成本低、容量大、价格低廉,使用十分广泛。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充电器是十分必要的。
1常规充电方式
铅酸蓄电池的常规充电方式有两种:浮充(又称恒压充电)和循环充电。
浮充时要严格掌握充电电压,如额定电压为12V的蓄电池,其充电电压应在13.5~13.8V之间。浮充电压过低,蓄电池会充不满,过高则会造成过量充电。电压的调定,应以初期充电电流不超过0.3C(C为蓄电池的额定容量)为原则。
循环充电,其初期充电电流也不宜超过0.3C,充电的安培小时数要略大于放电安培小时数。也可先以0.1C的充电速率恒流充电数小时,当充电安培小时数达到放电安培小时数的90%时,再改用浮充电压充电,直至充满。
以上为目前常用的铅酸蓄电池充电方式,但这两种方式存在着一些不足之处。在充电过程中,电池电压逐渐增高,充电电流逐渐降低。由于恒压充电不管电池电压的实际状态,充电电压总是恒定的,充电电流刚开始比较大,然后按指数规律下降;采用快速充电可能使蓄电池过量充电,易导致电池损坏。对于循环充电而言,采用较小电流充电,充电效果较好。但对于大容量的蓄电池,充电时间就会拖得很长,时效低,造成诸多不便。
2智能型充电器的充电过程分析
通过对上述两种充电方式的分析比较,综合其优点设计出具有快充和慢充的智能型铅酸蓄电池充电器。该充电器采用单片机控制,充电过程分为快充、慢充及涓流充三个阶段,充电效果更佳。图1所示为该充电器的充电电流、电压曲线。
从图1可以看出:在快充阶段(0~t1),充电器以恒定电流1C对蓄电池充电,由单片机控制快充时间,避免过量充电;在慢充阶段(t1~t2),单片机输出PWM控制信号,控制斩波开关通断,以恒定电压对蓄电池进行充电,此时充电电流按指数规律下降,当电池电压上升到规定值时,结束慢充,进入涓流充阶段;在涓流充阶段(t2~t3),单片机输出的PWM控制信号,使充电器以约0.09C的充电电流对蓄电池充电,在这种状态下,可长时间对蓄电池充电,从而能最大限度地延长蓄电池寿命。
3智能型充电器的工作原理
根据上述分析而设计的智能型铅酸蓄电池充电器,主要由开关稳压电源、斩波开关、控制器和辅助电源等四个部分组成,并具有过流保护、过压保护和超温保护功能。图2为充电器原理框图,图3为充电器电路原理图。
3.1开关稳压电源
图3所示电路中,开关稳压电源采用半桥式PWM变换电路。其工作原理是:由
IC1(TL494)开关电源集成控制器的8脚和11脚输出反相的PWM信号,经三极管Q3、Q4互补放大,通过驱动变压器T2,为三极管Q1和Q2基极提供驱动信号。使Q1和Q2交替通断,高频变压器T1的初级绕组N1就会产生约320V峰峰值方波,在T1的次级绕组N2、N3中就有感应电压产生,这个电压经D9(MUR1620)整流,C22滤波后,变为直流电压,通过斩波开关对蓄电池充电。T1次级绕组N4、N5为辅助绕组,其感应电压经D10、D11整流,C21滤波后,接至IC1的12脚,作为其工作电压。
图3中,电阻R28串接在T1次级绕组N2和N3的中间抽头与输出地之间,作用是监控快充充电电流和过流保护。恒流控制过程为:当充电电流超过恒定值1C时,R28上的压降增大,该压降经并联电阻R24、R25反馈到IC1的15脚(内部电流误差放大器反相输入端),使其电位变负,低于IC1的16脚(内部电流误差放大器同相输入端),则内部电流误差放大器输出电压升高,使IC1的8脚和11脚输出的PWM信号的脉冲变窄,从而缩短Q1和Q2的导通时间,使输出电压下降,维持充电电流恒定;随着充电时间的延长,电池电压逐渐升高,充电电流按指数规律下降,IC1的15脚电位按指数规律上升,则IC1的8脚和11脚输出的PWM信号脉冲变宽,从而延长Q1和Q2的导通时间,使输出电压升高,充电电流保持恒定。在慢充阶段,通过电阻R15、R16、R17、R18、C16、C17组成电压取样电路和IC1内部电压误差放大器,使输出电压恒定。其恒压控制过程为:取样电压输入到IC1的1脚(内部电压误差放大器同相输入端),与IC1的2脚(内部电压误差放大器反相输入端)的基准电压比较,其误差信号放大后,经内部电路处理,使IC1的8脚和11脚输出的PWM信号的脉宽改变,从而使Q1、Q2的导通时间改变,维持输出电压恒定。
图3中交流220V进线端,电容C1、C2、C3、C4和电感LF组成一个LC滤波器,用于差模——共模方式的RFI(无线频率干扰)的抑制,防止电源产生的噪声泄漏到电网,造成电网污染。
3.2斩波开关
斩波开关电路由三极管Q5、Q6、Q7和电阻R29、R30、R31、R32等组成。工作过程为:IC3(PIC16C54)的6脚输出的PWM控制信号经电阻R32接至Q7的基极,控制Q7通断,从而使Q5和Q6亦导通或截止,充电电流流过Q6对蓄电池(BAT)充电。改变PWM控制信号的脉宽,使得充电电压可调。
3.3控制器
如图3所示,控制器是由IC2(LM358)和IC3(PIC16C54)以及电阻电容等组成。其中IC3采用Microchip公司生产的PIC16C54单片机。它是18引脚封装的8位单片机,有12条I/O(输入/输出)线,每条I/O线吸收电流为25mA,驱动电流为20mA,内部EPROM为512×12,RAM为25×8,有可编程代码保护。
控制过程为:快充阶段,IC3的6脚输出高电平,经电阻R32接至Q7的基极,使斩波开关导通,通过电流监控电路,以恒定电流对蓄电池充电。到达快充时间时,IC3的6脚输出低电平,关断斩波开关,停止充电,快充阶段结束。慢充阶段,IC3的6脚输出PWM控制信号,使斩波开关以固定的占空比导通,充电器以恒定电压对蓄电池充电,此时充电电流随着蓄电池电压的上升,按指数规律下降。当蓄电池电压上升到规定值时,由电阻R33、R34、