达到额定容量的以上。之后转入浮充状态，使电池电量完全恢复，即达到额定容量。系统的结构原理框图本充电系统的结构原理框图如图所示，它包括提供充电的电源和作为管理中心的控制系统。在系统设计中，充电电源采用开关电源。通常把采用交流直流交流直流这种电路的装置称为开关电源。从输入输出关系来看，开关电源是种交流直流的变流装置，然而由于开关电源采用了工作频率较高的交流环节，变压器和滤波器都大大减小，因此同样功率条件下其体积和重量远远小于传统的相控电源。除此之外，工作频率的提高还有利于控制性能的提高。系统的主回路由充电电路放电电路及控制电路组成，其中充电电路采用整流桥式电路。图系统的结构原理框图控制电路部分实际上是个实时监测和控制系统，包括对电池温度蓄电池端电压充电电流等参数的监测，对收集信息的分析和计算处理，对充电机工作参数的设置和显示等。其控制过程主要是通过采集蓄电池的相关参数，送入单片机进行预定的分析和计算，得出相应的控制数据，从而控制输出电压电流，完成对蓄电池的智能充电。其中控制电路的核心采用单片机芯片，具有高度的集成度。充放电方法的控制与实现在充电方法的实现上，我们设计了以单片机控制为主的控制方法，将采集到的电池温度电池端电压充电电流等状态信息，送入后要进行必要的处理和判断，以此来改变充电方式，实现智能充电。其优点是结构简单便于操作维修方便成本低。在放电方法的实现上，采用大功率管进行控制，以控制放电电流大小，保持其高稳定性。课题的研究现状充电技术的发展状况对于铅酸蓄电池来讲，传统的充电方法主要有恒流充电恒压充电和恒压限流充电。这些传统的充电方法，方面控制电路简单，实现起来比较容易另方面充电时间比较长，充电方法过于单，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。针对传统的充电方法充电缓慢安全性能不好等缺点，目前国内外陆续提出了些新型的充电方法，如定化学反应状态法脉冲式充电法变电流间歇定电压充电法铅酸蓄电池组充电电源充电控制系统设备分级定流充电法变电压间歇充电法等。对铅酸蓄电池来讲，其中的分级定流充电法己经得到了广泛的应用。这些充电方法的原理绝大多数都是在传统方法的基，张彦琴铅酸蓄电池技术的发展，电子工业出版社曲学基王增福曲敬恺新编高频开关稳压电源，电子工业出版社周志敏周纪海纪爱华开关电源实用技术设计与应用，人民邮电出版社张廷鹏通信用高频开关电源，人民邮电出版社林渭勋现代电力电子电路，浙江大学出版社冯义种智能充电系统的初步研究，中国农业大学研究生硕士论文铅酸蓄电池智能充电系统的设计学生指导老师内容摘要本文所设计的铅酸蓄电池智能充电系统，内容主要包括对蓄电池充电方法的研究和充电系统的设计。在通过对蓄电池充电原理和充电方法研究的基础上，提出采用恒压限流充电和脉冲充电相结合的充电方法。这种充电方法可以始终地使充电电流在总体上逼近蓄电池的可接受充电电流曲线，并且在整个充电期间内适时地采取了去除蓄电池极化的措施。理论研究和实验数据表明，这种充电模式可以大大缩短充电时间，提高充电效率。实验结果表明，基于单片机控制的智能充电系统，其效率高调节时间快的良好充电特性可得到充分发挥，使得蓄电池具有较高的使用容量和较长的循环寿命，可满足电机车动力蓄电池的充电要求，具有良好的应用前景，为提高蓄电池的性能和可靠性提供条新的有效的途径。关键词铅酸蓄电池智能充电单片机，等优点，在目前的工农业生产中的需求正日益增大。相应的，蓄电池的充电技术也引起了普遍地关注。方面，传统的充电方法正常充电时，以或率电流进行充电。这时需要时间般为多个小时，甚至多个小时，充电时间长，而且使用不便。另方面，充电技术不能适应铅酸蓄电池的特殊要求，会严重影响蓄电池的寿命。国内外多年来的实践证明，铅酸蓄电池浮充电压偏差，电池的浮充寿命将减少半。在其他方面，由于充电方法不正确，铅酸蓄电池也很难达到规定的循环寿命。智能充电是使实际充电电流能够动态地跟踪电池可接受的充电电流。充电系统根据电池的状态确定充电工艺参数，使充电电流自始至终处于电池的可接受充电电流曲线附近，使电池几乎在无气体析出的条件下充电，做到既节约用电又对电池无损害。如今，我国工农业运输设备对蓄电池用量极大，但是其充电设备很落后，充电方法也很不科学，急需设计出种新型智能充电系统以满足工农业生产的需要。总体设计方案系统的设计要求系统的基本功能可以在系统的控制下快速地完成充电过程充电过程中，实时监测并且随时显示电池的充电状态充电系统按照设定的充电方法给电池充电，并能根据电池电压和充电电流自动转换充电状态，在蓄电池充满电后，自动转入浮充状态。系统的理想技术指标根据本课题面向的对象，对本充电系统的充电电源提出下面的理想技术指标充电电源输出直流电压可在范围内调整工农业生产使用的电机车所用的蓄电池组般由节铅酸蓄电池构成，每节电池的充电极限状态或高阻抗电池的充电饱和电压均假设为，则节电池的极限端电压为。因此充电电源开路电压必须在以上。根据实际情况，要求充电系统输出的充电电压在范围内调整。充电电源输出直流电流可在范围内调整充电系统工作时，应能够根据使用者的需要来改变充电电流的大小。例如对个的电池组，当采用倍速率充电时，充电电流应为当采用倍速率充电时，充电电流应为。根据实际情况，要求充电系统输出的充电电流在范围内调整。智能充电方法的选择充电方法的选择是十分重要的，不同的充电方法，其充电速度的差别可能很大，导致充电效果的差距也会很大。系统所要求的充电方法，方面要求能够最大程度地加快蓄电池的化学反应速度，缩短蓄电池达到满充状态的时间，使充电速度得到最大的提高另方面，又要保证蓄电池负极的吸收能力，使负极能够跟得上正极氧气产生的速度，以避免电池的极化现象。根据上面的标准和实际的对象，在分析了传统的充电方法和几种快速充电方法的基础上，本充电系统采用恒压限流充电，目录前言总体设计方案系统的设计要求智能充电方法的选择系统的结构原理框图充放电方法的控制与实现课题的研究现状充电技术的发展状况充电电源的发展状况传统的充电方式铅酸蓄电池智能充电的基本原理蓄电池的基本概念和工作原理电池的种类和特性铅酸蓄电池的基本概念铅酸蓄电池的工作原理铅酸蓄电池的充电特性马斯三定律极化电压智能充电的基本原理和控制方法智能充电的基本原理智能充电的几种控制方法系统的硬件设计开关电源原理充电系统的主电路原理与设计全桥变换电路的设计能量回馈电路的设计主回路中建波与抗干扰电路的设计移相控制电路的设计充电回路控制系统的设计单片机最小系统的设计模拟量检测电路键盘电路显示电路执行电路系统保护措施的设计过流保护软启动保护系统的软件设计充电系统的主程序设计实时时钟中断服务程序设计去极化子程序设计结论参考文献铅酸蓄电池智能充电系统的设计前言目前，大多数电机车使用的电源都是铅酸蓄电池组。铅酸蓄电池因其可循环再充电的特性，以及成本低廉使用安全无污电路该控制系统设有个输入键，分别为主充键浮充键均充键和报警屏蔽键。前个键用来进行充电方式的手动改变，故障屏蔽键用来屏蔽本次故障报警当操作维护人员己经知道故障发生，但还没排除故障时使用。为提高抗干扰能力，键盘部分要加电容滤波，该个键通过单片机的高速输入口，输入。另外，通过口接高电平或低电平，使选择常用充电方式或电力部规定的标准的充电规律。常用充电方式为电池制造厂家提供的，人们所普遍采用的从主充电均充电到浮充电的充电方式。而充电方式和常用充电方式的区别是，每隔个月要重复次从主充电均充电到浮充电的全过程。键盘采用检测法编程，每检测次延时，延时采用对主程序自然周期计数的方式实现，以提高程序运行效率，连续次检测到键被按下，才执行该键处理程序。显示电路显示电路由以下几部分组成充电电压充电电流数值显示电路充电方式指示电路过电压过电流交流电源失电等故障指示电路。充电方式指示电路和过电压过电流交流电源失电等故障指示电路分别使用和等输出口，后经缓冲，驱动发光二极管进行状态和故障指示。数值显示共有个数码管单元，组成组位半数值显示器，由地址译码器反相器数据总线缓冲器锁存器和数码管专用驱动电路大尺寸共阳极数码管等组成。地址译码器的脚分别接低位地址线，脚接的写信号线，脚接单片机最小系统中的脚，脚接高电平，为译码器输出，经反相器以作为数码管显示的位选线，接的脚。数值显示采用静态显示，先将数据线用片缓冲，再分别驱动个锁存器，的输出经过放大后，驱动大尺寸共阳极数码管。根据上述接法，个数码管的地址分别为到。执行电路该控制系统的执行电路非常简单，其控制任务有个充电方式切换根据充电方式需要电池容量状态操作命令等，分别进行主充电均充电和浮充电。主充电为恒压限流充电，实现办法是通过输出主充电流的给定值，从输出高电平，通过模拟开关的脚，将反馈信号切换为电池组充电电流。浮充电为恒压充电，须从输出浮充电压给定值，从输出低电平，以实现电压闭环。均充电为恒压充电，此时从输出均充电压给定值，为低电平，电压闭环。报警输出用输出报警信号，经缓冲，晶体管放大后，驱动蜂鸣器，进行声音报警输出。系统保护措施的设计过流保护过流保护是很重要的个部中，首先置各比较输出引脚为高阻态，然后根据采样值与工艺参数计算蓄电池停充和负脉冲放电时间，计算所得到的值量化后装入通用定时器相应的寄存器中，接着启动通用定时器，输出信号，从而对蓄电池进行去极化。最后采集蓄电池的端电压温度等参数，与工艺参数进行比较，判断充电是否结束，若未结束，则循环执行，否则切断主电路。实时时钟中断服务程序设计进入实时时钟中断服务程序后，首先采集铅酸蓄电池的端电压温度和充电电流值，然后与蓄电池的工艺参数进行比较，判断采用哪种充电方式，其程序框图如图所示。图中断服务程序图去极化子程序设计