智能充电器的设计(毕业设计)

毕业设计附件标题：智能充电器设计声明：王研究学习编号：20070803030316科学院：新宗学院专业化：电子信息工程指讲师：杨平指导教师支持：2011年5月23日列表打开问题报告.1外语材料和译文的翻译.2程序清单和图面.3北京联合大学毕业设计(论文)开放报告标题：智能充电器设计专业：电子信息工程指导教师：杨平大学：信息来源学报：20070803030316课程：0708033名称：王研究一、任务和目的操作：电动车常用电源电池的特性，单片机作为控制芯片，结合国内外最新充电技术和充电器设计，设计了基于单片机控制的智能充电器，实现了最佳充电结果，智能充电器性能指标良好，电路简单可靠。研究目的：随着能源越来越不足和大气污染的加剧，新型交通工具电动车的研究越来越受到重视，从我国国情和人们的消费水平出发，电动车有着广阔的发展前景。电动车的核心部件电池和充电器，其性能的优缺点直接影响着电动车的质量。根据电动车充电技术的要求，电动车充电器要获得良好的性能指标，必须找到最佳充电模式，设计基于单片机控制的智能充电器、水流充电、大电流充电、超充电、充液等组合充电电池的方法，该充电方法理论上可以取得最佳结果，电池使用容量和循环寿命长，可以满足不同电动车动力电池的复杂充电要求，提供了提高电池性能和可靠性的有效方法。 对环保节能的电动车和充电器的设计和开发具有重要意义，同时开发性能优良的智能充电器也带来了相当大的经济效益和良好的社会效益。二、研究资料情况1电动车电池的现状和发展趋势作为电动车动力源，目前电动车使用的可充电二级电池主要包括：铅酸电池、镍氢电池、镍氢电池和锂(1)镍氢电池(Ni-MH)这种电池具有比能源高、寿命长、比电源比重高、污染轻等优点，被认为是更好的电力借用电池。但是Ni-MH电池的技术不成熟，价格昂贵，单体电池电压低，使用时串行电池数量多，使用不均匀，限制了电池组的实际使用寿命。特别是镍氢电池的缺点是，在高温下，自身放电率提高，电量减少。因此，Ni-MH电池认为电动汽车使用的状态是暂时性的、过度的，并且未来市场份额有限。(2)锂离子电池和聚合物铽离子电池锂离子电池和聚合物锂离子蓄电池比能源高，比电力长，寿命长，污染轻等优点，被认为是希望的电动车用电池。但是含有锂活性物质，容易发生化学作用，发生火灾、氮、酸或氧化剂时会发生爆炸或火灾危险等安全问题，成为影响锂离子电池和聚合物锂离子电池电动自行车的主要限制因素。是高档电动车用电池，继铅酸电池之后，被用作更大比重的电池。但是，由于价格限制，暂时所占的比重不会很大。(3)锌空电池锌空电池是属于1/2燃料电池类别的金属空气电池的一种。比能源高，原材料丰富，价格不高，污染轻等优点，被认为是电动汽车电池具有竞争力的候选人。但是还没有真正启动。(4)其他电池(例如Ni-Zn电池、锌镍电池和燃料电池)虽然各有特点，但商业化的轻型电动车很少使用。这主要是因为价格昂贵，综合性能不理想，技术不成熟，或者受到资源和服务支持系统的限制。氢和氧的燃料电池预计将成为最理想的电动车电池之一，但电动车可能需要很长时间才能启动(至少15年)(5)铅酸电池铅酸电池2在超过100年的历史中不断改进，一些革新性的提高，生产技术最成熟。特别是密封用铅酸电池，是以低廉的价格、丰富的材料、广泛的适用性、抗逆性好的单电池电压、高技术和制造工艺的成熟、安全可靠、瞬间放电力、高电流放电性能、良好的温度范围使用等复合因素商业化的轻型电动车主要使用的电池，目前市场份额超过95%。2充电器的研制充电器的开发经历了3个阶段：(1)电流限制压力充电器3最原始的是切换到压力限制充电，然后切换到限制流动限制压力充电。也就是说，浅充电，寿命表达是时间，没有次数(例如10年)。这种充电模式的效果不好。(2)恒流/压力限制充电器充电器开发的第二阶段，这种型号的充电器占据了充电器市场近半个世纪。首先用一定电流填充预定电压值，然后以一定电压完成剩馀充电。一般两个阶段之间的转换电压是第二阶段的固定电压。这种充电器充电电流总是低于电池的合理水平，充电效率低，电池寿命大大减少。(3)自适应智能充电器随着大型集成IC的出现，充电设备进入了称为第三代充电器的全新自适应、智能阶段。自适应充电器按照各种电池的充电、放电规律进行充电和放电。还有温度补偿功能。充电系统由具有特殊功能的单片机控制，持续检测系统参数，根据模糊推理算法持续调整充电参数，同一充电器适用于不同种类的电池充电，充电器无需手动选择，自适应输出电流，防止操作错误。3充电方法研究(1)正常充电常规填充物是根据1940年前国际通用的经验法则设计的。实际上，一般充电速度仅限于充电期间电池的温度上升和气体发生。这种现象对电池充电所需的最短时间具有重要意义。一般来说，传统充电有恒流充电法、阶段充电法(包括两阶段方法和三阶段充电法)、恒压充电法。(2)快速充电技术为了最大限度地提高电池的化学反应速度，缩短电池完全充电的时间，同时最小化或减轻电池正负板的极化现象，提高电池使用效率，国内外不断研究开发快速充电方法和技术，包括脉冲充电方法、ReflexTM快速充电方法、可变电流间歇充电方法、可变电压可变电流波间歇正负零脉冲快速充电方法等，近几年发展迅速。(3)新的多模式充电技术随着多种电池技术的发展国内外电池充电技术也不断更新目前多模式智能充电技术被认为是最好的充电技术将传统充电方法和快速充电技术的优点结合起来，使电池的容量更高，寿命更长。多模式智能电池充电器的四种充电状态分别为冲洗充电、大电流充电、过度充电和浮子充电。这种多模式充电法结合了恒流充电快速、安全、及时补偿蓄电池电量的优点和恒压充电控制过度充电，在充电状态下保持100%电池的优点。多模式智能电池充电器在满足上述要求的同时，提供尽可能多的功能和设计的灵活性，具有及时检测充电、根据预定充电系统对电池充电的优点。使用4种状态的充电规则，给电池最好的特性。充电式光警报最大化电池容量，自动切换到充电状态。较大的电压范围，更适合恶劣的环境。三、初步设计方法和实施计划通过对电池内部结构、工作原理和充电特性的理解和学习，分析了各种现有充电方法、快速充电方法的优缺点，然后探讨了新充电技术的新多模式充电技术。即，根据电池容量的数量和电池末端电压的大小，根据三流充电、大电流充电、过度充电和浮动充电四种模式进行充电过程。使用包含温度控制和电池电压控制功能的集成控制方法结束充电过程，以防止电池充足和损坏。电池电量快耗尽时，直接用大电流恒流充电，电流太小，电池损坏，电流太小，充电时间长，所以在这段时间内，根据电池电压调节充电电流，将充电过程转变为最佳充电模式，达到最佳充电效果。如果检测到充电电流不足，则表明电池充电已满。此时，如果立即停止充电过程，电池将自行放电。为防止自行放电，电池应充电到1/20C(C等于电池的额定容量)左右的电流。电池完全充电后，如果不及时停止充电，电池的温度可以迅速上升，以具有温度控制和电池电压控制功能的集成控制方法结束充电过程。在充电过程中，系统立即检测无负电压增加(V)，以确定电池是否已满为基准，如果电池电压超过检测阈值，则认为电池正常满(V)，控制充电器进入保持充电状态，验证电池温度和电池端电压、超过预定阈值或保护值是否用作电池满的辅助检测手段，如果温度和端电压满足或超过充电保护条件，则与声光报警一起进行如果系统找不到充电结束条件，充电将继续，充电结束控制方法的判断将重新开始。下面是智能充电器方块图：现时电动游泳池电压取样电流调节CPU声光报警Ac 220V输入电流采样交流/直流转换器温度检测电动汽车智能充电器电路主要由电源部分、收集部分、主控制电路部分、人机交互部分组成。电源部分：由电源变压器、桥式整流电路、滤波电路和电压调节器电路组成。电源部分提供了单片机的电压，以及电池充电操作所需的各种电压。获取部分：由电压采样、电流采样、温度检测模块组成。主控制电路部分：电压检测采样电路将电池端电压大小反馈回单片机系统内部，由单片机判断后，应使用何种充电状态，PWM脉宽调制通过占空比调节输出电流控制和完成4个充电过程。人机交互部分：由显示模块、声光报警和按键部分组成。主要功能是接收系统的电压、温度、电流大小、电池充电率和故障信息，然后根据需要实时显示这些信息。故障和电力满了，需要发出声光警报，但这部分信息交换是以中断的方式进行的。软件设计部分：基于MPLAB集成开发环境(IDE)，该环境用于使用Microchip的PICmicro系列微控制器嵌入式设计的应用程序开发。全面的编辑器、项目管理器和设计平台。此程序显示与串行端口通信的主程序和一些程序。四、预期结果主要内容：铅酸蓄电池作为研究对象，电动汽车动力电池智能充电器的设计与实现。设计了Microchip(微内核)公司PIC16F73单片机控制的智能充电器的硬件电路，对所设计电路的工作原理进行了必要的分析，详细讨论了各组件参数的计算方法和选择原理，介绍了充电器电源部分、采集部分、主控制电路部分、人机交互部分的设计原理和设计方法。电路包括充电声光报警和过热声光报警装置。使用Protel设计回路原理图。基于MPLAB集成开发环境(IDE)设计软件。软件编程调试。预期结果：(1)完成智能充电器硬件电路设计(包括硬件原理图、硬件电路)和软件设计。(2)完成软件编程调试。五、进展计划2011.1月下一个2011.2月上：研究bi需要解决的问题，查看数据，完成3000字的翻译。2011.2月2011.2月中旬：进行完整的计划设计，完成回答问题的准备。2011.2月中2011.3月顶部：完成每个模块的选择，完成整个方案的设计。2011.3月2011.3月中：完成硬件原理图、硬件原理图设计。2011.3月中2011.4月奖：完成系统软件的设计编程，准备中间答复。2011.4月上2011.4月下：软件编程调试。2011.4月以下2011.5月中：写论文，准备回答。六、研究资料参考文献1 sun fengchun、Zhang chengning等。电动车。北京：北京理工大学出版社1999。2朱松兰。铅酸电池技术。第二版。北京。机械产业出版社2004。4 ajpmalgodil。充电器J。电子设计技术，2001年。5后燕，杨对话。基于单片机的智能充电器设计J。电子元件应用，2007，(05)。北京联合大学毕业设计(论文)外语原版和翻译标题：智能充电器设计专业：电子信息工程指导教师：杨平大学：信息来源学