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1、智能充電器設(shè)計目錄第一章緒論11.1引言11.2蓄電池充電理論11.3蓄電池種類31.4設(shè)計要求4第二章系統(tǒng)設(shè)計思路分析62.1智能化的實現(xiàn)62.2充電方式分析62.3芯片選用及介紹8第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計123.1主要器件123.2原理圖及說明14第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計164.1程序流程圖164.2程序設(shè)計及說明17結(jié)論與體會20主要參考材料：21附錄1：系統(tǒng)原理圖22I第一章緒論1.1引言中國是全球蓄電池的產(chǎn)銷大國，蓄電池已有200多年的歷史，是一種應(yīng)用廣泛的動力電源。具有原材料易得、價格低廉、可靠性好等優(yōu)點，目前約有95%的市場占有率。
2、蓄電池作為穩(wěn)定電源和主要的直流電源，需求廣泛，用量巨大，與我們的社會生活息息相關(guān)。由于蓄電池維護(hù)簡單、價格低廉、供電可靠、使用壽命長，廣泛作為汽車、飛機(jī)、輪船等機(jī)動車輛或發(fā)電機(jī)組的啟動電源。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大容量蓄電池的應(yīng)用迅速增加，人們希望能快捷、安全的對蓄電池進(jìn)行充電。因此，為了適應(yīng)市場需求，我們需要設(shè)計一種對于蓄電池的只能充電器。首先，目前市面上的充電器有許多的不足和缺陷，由于充電器多采用大電流的快速充電法，在電池充滿后如果不及時停止會使電池發(fā)燙，過度的充電會嚴(yán)重?fù)p害電池的壽命。而且，流行的鉛酸密封蓄電池充電器大多采用三段式充電
3、方法，充電時間長，效率低，對電池保護(hù)差，容易發(fā)生過充電或者充電不足的現(xiàn)象。過充電，可使蓄電池發(fā)熱，電解液失水；充電不足，可使蓄電池內(nèi)化學(xué)反應(yīng)不充分，并且長期充電不足會導(dǎo)致容量下降。以上兩種情況都會降低蓄電池的使用壽命。由此可見，充電氣性能的好壞都會直接影響到蓄電池的使用效果和使用壽命。1.2蓄電池充電理論上世紀(jì)60年代中期，美國科學(xué)家馬斯開口對蓄電池的充電過程做了大量的試驗研究，并提出了以最低出氣率為前提的蓄電池可接受充電曲線，如圖所示。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
4、則上把這條曲線成為最佳充電曲線，如圖1.1所示，從而奠定了智能充電方法的研究方向。22ti圖1.1最佳充電曲線由圖1.1可以看出：初始充電電流很大，但衰減很快。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），是電池內(nèi)部壓力增大，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)了所謂的極化現(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Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O很顯然，充電過程和放電過程互為逆反應(yīng)。可逆過程就
5、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，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的受到一定的阻力，成為歐姆內(nèi)阻。為了克服這個內(nèi)阻，外加電壓必須額外施加一定的電壓，以克
6、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：22電流流過蓄電池時為維持正常的反應(yīng)，最亮想的情況是電極表面反應(yīng)物及時得到補(bǔ)充，生成物能及時離去。實際上，生成物和反應(yīng)物的擴(kuò)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(jìn)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
7、有負(fù)電荷，其附近溶液帶有正電荷，兩者處于平衡狀態(tài)。放電時，立即有電子釋放給外電路。電極表面負(fù)電荷減少，而金屬溶解的氧化反應(yīng)進(jìn)行緩慢Me-eMe+，不能及時補(bǔ)充電極表面電子的減少，電極表面帶電狀態(tài)發(fā)生變化。這種表面負(fù)電荷減少的狀態(tài)促進(jìn)金屬中電子離開電極，金屬表面M+轉(zhuǎn)入溶液，加速Me-eMe+反應(yīng)進(jìn)行?？傆幸粋€時刻，達(dá)到新的動態(tài)平衡。但與放電前相比，電極表面所帶負(fù)電荷數(shù)目減少了，于此對應(yīng)的電極電勢變正。也就是電化學(xué)極化電壓變高，從而嚴(yán)重阻礙了正常的充電電流。同理，電池正極放電時，電極表面所帶正電荷數(shù)目減少，電極電勢變負(fù)。這3種極化現(xiàn)象都
8、是隨著充電電流的增大而嚴(yán)重。1.3蓄電池種類目前常用的四種化學(xué)電池是鉛酸電池(PbSO4)、鋰離子電池(Li+)、鎳鉻電池(NiCd)和鎳氫電池(NiMH)。由于環(huán)保問題和對電池的要求越來越高等綜合因素,推動了新電池技術(shù)
