數字化智能充電裝置的硬體設計

Ⅰ 充電電路原理圖解釋

上圖為充電器原理圖，下面介紹工作原理。

1.恆流、限壓、充電電路。該部分由02、R6、R8、ZD2、R9、R10和R13等元件組成。當接通市電叫，開關變壓器T1次級感應出交流電壓。經D4、C4整流濾波後提供約12.5V直流電壓。一路通過R6、R1l、R14、LED3(FuL飽和指示燈)和R15形成迴路，LED3點亮，表示待充狀態：另一路電壓通過R8限流，ZD2(5V1)穩壓，再由並聯的R9、R10和R13分壓為Q2b極提供偏置，使Q2處於導通預充狀態。恆流源機構由Q2與其基極分壓電阻和ZD2等元件組成。當裝入被充電池時12.5V電壓即通過R6限流，經Q2的c—e極對電池恆流充電。這時由於Ul(Ul為軟封裝IC型號不詳)與R6並聯。R6兩端的電壓降使其①腳電位高於③腳，②腳就輸出每秒約兩個負脈沖。

使LED2(CH充電指示燈)頻頻閃爍點亮，表示正在正常充電。隨著被充電池端電壓的逐漸升高，即Q2 e極電位升高，升至設定的限壓值(4.25V)時，由於Q2的b極電位不變，使Q2轉入截止，充電結束。這時Q2c極懸空，Ul的③腳呈高電位，U1的②腳輸出高電平，LED2熄滅。這時電流就通過R6、R11、R14限流對電池涓流充電，並點亮LED3。LED3作待充、飽和、涓流充電三重指示。

2.極性識別電路。此部分由R12和LEDl(TEST紅色極性指示燈)構成。保護電路由Q3和R7等元件構成。假設被充電池極性接反了。

LED1就正偏點亮，警告應切換開關K，才能正常充電。如果電池一旦接反，Q3的I)極經R7獲得正偏置，Q3導通，Q2的b極電位被下拉短路而截止，阻斷了電流輸出(否則電池就會被反充而報廢)，從而保護了電池和充電器兩者的安全。

Ⅱ 求基於單片機的鉛酸電池充電器畢業設計論文

基於PIC單片機的數字式智能鉛酸電池充電器設計
摘要：介紹了鉛酸蓄電池的特點及使用PIC單片機對充電器實現全數字智能控制的方法：並且設計了一個能夠輸出15V/50A、採用恆壓限流模式的充電器。

關鍵詞：鉛酸蓄電池；智能充電器；PICl6C73；數字控制

0 引言

鉛酸蓄電池由於其成本低、容量大、安全可靠等特點，在通信、電動汽車、軍事、航空航天等各個領域都有廣泛的應用。電池的性能好壞、使用壽命的長短直接影響到電子產品的使用壽命和使用安全；而充電器的好壞又直接影響到電池的使用壽命。因此研究低成本又有智能管理功能的充電器是有實際應用價值的課題。

1 目前智能充電器的幾種結構

1．1 基於專用晶元的管理系統

現在，UNITRODE公司已開發出系列電池管理專用晶元。凼為電池管理中採用最多的就是控制充電電壓及充放電電流，電池管理晶元正是抓住了這一點，為VRLA電池研製了具有四狀態管理的專用控制晶元，可以智能地實現帶溫度補償的四狀態管理方案：涓流充電模式、大功率充電模式、過充電模式和浮充電模式。不同的電池要有不同的晶元控制，因此，用專用晶元做管理系統其靈活性較差。

1．2 基於監控測量的蓄電池管理系統

在給電池充電的過程中，涉及到電池工作電壓、工作電流、溫度等參數，這些都是表徵電池狀態的重要參數。採用感測器提取這些參數，然後再配合故障診斷、遙控遙測、自動報警和事故現場處理等功能，就可以組成一電池管理系統。如圖1所示。

1.3 與電源設備一起構成的蓄電池充放電管理系統

在通訊、供電系統中，為了保證電網掉電時蓄電池組能及時補充電能，在規定時間內向負載供電，保證通信或電力合閘系統的正常運轉，通常是將電池組自接掛接在電源模塊輸出端。當電網正常工作時，電池組工作在浮充狀態，起到平滑濾波和保持容量(補充自放電的容量損失)的作用。一旦電網掉電，蓄電池組立即投入工作，當電網恢復，電源模塊立即對電池進行充電。如圖2所示。

這樣的一個系統由於和電源模塊聯系起來，所以，可以從充放電過程上來優化電池工作狀態，電池充電成為可控的過程，建立在這樣一個系統上的監控單元應該具有第一種監控系統中所有功能，並且可以和電源模塊直接「對話」，根據要求對電池進行管理，並且可以實時監控電池的放電狀態，對電池的工作進行優化。因此，電池組的工作會更加可靠，可控性和智能化程度也會更高。但是這樣一個系統存在的豐要問題是：

(1)沒有解決電池組串聯運行過程中不均衡現象的問題，這也是電池失效的重要原因之一；

(2)一般只完成了電池生產廠家提供的充電曲線，對於電池在使用過程中發生的其它問題控制不夠全面，例如深度放電後的涓充問題等。

在將來，充電器的發展方向足智能化、數字化、集成化。智能化可以使電池的管理做到全自動，無需人員監管，真正做到免維護。數字化和集成化可以減少管理系統的體積和重量，減少系統的復雜度。

2 目前幾種充電方式

鉛酸蓄電池的允電方法目前主要有恆流、恆壓、恆壓限流、脈沖充電、Retlex充電法。

2．1 恆流充電

恆流充電方式是一種簡單的充電方法。但是，恆流充電有其局限性：對電池過充電就會造成電池壽命的縮短，而過小電流又會延長充電時間。

2．2 恆壓充電

恆壓充電用簡單的控制方法很容易就能實現。在充電的初始階段，由於電池的電壓很低而造成充電電流很大，這對電池會造成損害。當電池電壓達到一定值之後，電流就會隨之減小。這種充電方法的缺點就是會造成溫度上升和電池的壽命減少，並且在開始時電流很大。而後來快充滿時電流又很小，就無法充分利用充電器的容量。

2.3 恆壓限流法

恆壓限流法實際上是將恆壓充電和恆流充電相結合，又可稱為混合充電法。在充電開始階段，由於電池電壓過低，為避免電流過大而損壞電池，就採用恆流充電法來限制充電電流。但電壓達到預定值時，進入恆壓充電方式。恆壓限流方式是大多數電池廠商推薦的充電方式。由於蓄電池充電電壓較低，充電後期電流很小．因此電解液中產生的氣泡很少，可以節省電能、降低蓄電池的溫升，避免損壞電池的極板。恆壓限流方式是一種很有效的充電方式，加上過充判斷、浮充控制、溫度補償等就可以形成一個簡單的充電管理系統，蓄電池可以在這個系統下更好地工作。

2.4 脈沖充電

在充電過程中，只要充電電流不超過蓄電池可接受的電流，蓄電池內部就不會產生大量的氣泡。蓄電池中產生的極化現象會阻礙充電，並且使出氣率和溫升顯著升高。因此，極化電壓是影響充電速度的重要因素。用周期性的脈動電流給電池充電可以使電池有時間恢復其原來狀態，減小極化現象的影響，解決快速充電面臨的難題。但是目前這種充電方式還在研究階段，對於採用多大的脈沖周期，占空比又是多少之類的具體問題還沒有一個定論。

2.5 ReflexTM充電方式

Retlex充電方法是脈沖電流法的改進：一個周期是由一個正脈沖後加一個負脈沖，然後才是空閑時段。這樣就強制消除電池的極化現象，使得電池充電時可以更快而又不損害電池的使用壽命。這種充電方式與脈沖充電方式一樣，仍然處於研究階段。

3 數字式智能充電器的設計

3．1 系統結構和充電方案的設計

本文中設計的系統是一個針對12V/(200～500Ah)的鉛酸蓄電池智能充電系統。採用半橋作為主功率拓撲，開關頻率取80 kHz左右。

對於一個智能管理系統，控制模塊無異於它的大腦。充電器的所有動作都是由它來決定和控制的，所以控制模塊的選擇關繫到整個系統的優劣。由於系統需要多個A／D轉換器，但不需要擴展存儲器也不需要通訊，根據以上特點我們選擇了MICROCHIP公司的PIC系列PICl6C73單片機。

圖3所示為鉀能充電器的系統框圖。單片機是智能充電器的核心部件，它根據電流、電壓采樣以及溫度采樣做出溫度補償後的PWM波形輸出，經過驅動電路提供給功率電路，並且決定了智能充電器的工作狀態，可以在必要的情況下做出保護動作。意外故障保護電路町以在單片機失效的情況下對電路進行強制保護，起到艤重保險的作用。報警顯示部分用若干個LED表示系統的運行狀態，簡單有效。

充電方式採用恆壓限流法。恆壓限流充電模式分兩個階段，第一階段是恆流階段，即系統給定電流值，給電池以恆定電流充電，當電池的電壓達到系統給定的轉化值，就轉為第二階段——恆壓階段。恆壓轉化值會影響充入電量的多少。

由圖4可知，當恆壓轉化值(Vref)設置的較低時，充入的電量不足(圖中陰影部分就是少充入的容量)，沒有充分利用電池的容最，長期工作，會引起電池容量丟失，這就要求把恆壓轉化值設高。但是恆壓值較高，容易在充電末期引起過充電，這同樣會導致電池容量丟失。

為了解決這個矛盾，系統引進了第三個階段——浮充階段，這樣就可以把恆壓轉化值設置的比普通恆壓限流模式高，這樣可以保證充入足夠的電量，在充電末期轉入浮充階段，用稍低的電壓浮充充電，從而保證不會過充電。

三階段充電方法保證了充電末期不過充，同時又能達到滿充的目的，是一種成本較低的通用蓄電池充電解決方案。

3．2 軟體系統的設計

圖5為系統軟體的程序流程圖。根據電池的端電壓決定充電器工作在何種充電狀態。

我們做的是全數字化的改良型PI調節環，由於PI調節的積分環在前期對誤差進行積累，為了不讓積累的誤差影響系統的穩定性，所以我們在誤差等於0時，對原有積累的誤差清零。當誤差等於±1時，只進行積分運算，減慢調整速度，避免產生振盪。

鉛酸蓄電池的充電電壓需要根據環境溫度進行調整，以-4mV/℃的補償系數來調整。因此我們加入了溫度補償的功能。

4 實驗結果

圖6為用電子負載模擬電池三階段充電過程的波形圖。從圖6中我們可以看出智能充電系統能夠方便地實現各個充電狀態的轉換。

5 結語

用PIC單片機可以實現全數字化的電池充電管理，結構簡單，成本較低，並且具有很高的靈活性，通過改變軟體內設置的恆流參考值和恆壓參考值就可以改變系統的恆流電流和恆壓電壓值，使得系統在不改變系統硬體設計的情況下實現給多種不同容量的鉛酸蓄電池充電。另外可以實現有效的電池充電管理和保護功能，達到智能化控制。

Ⅲ 求基於51單片機的智能充電器的畢業設計

硅太陽電池的發展，始於1954年在,美國貝爾研究所試製成功，次年便被用做電信裝置的電源，1958年又被美國首次應用和於「先鋒1號」人造衛星。宇宙開發極大地促進了太陽電池的開發。與此同時，地面用太陽電池的研究也在不斷開展，特別是1973年的能源危機，又大大加速了地面太陽電池的發展。許多國家為開發、利用太陽能電池，為陽光發電的研究投入了相當數量的資金。迄今為止翱翔於太空的成千個飛行器中，大多數都配備了太陽能電池系統。第一顆人造衛星上天，是光伏技術開發利用的起點，經過近五十年的發展，它已形成一門新的光伏科學與光伏工程。無論是在宇宙飛行中的應用，還是作為地面發電系統的應用，從開發速度、技術成熟性和應用領域來看，光伏技術都是新能源中的佼佼者。
太陽電池作為有潛力的可再生能源，在地面上逐漸得到推廣。太陽電池的成本及售價也在逐年下降，多年來太陽電池的產量一直以10-25%的增長率在增加。1990年世界太陽能電池組件的產量70MW（兆瓦），我國為1.2MW，主要是用在太陽光照好的邊遠地區。到2001年全世界太陽電池的產量達到350MW，我國太陽能電池的實際產量已達到4.5MW，累計安裝量已超過20MW。我國是個發展中國家，地域遼闊，有許多邊遠省份和經濟欠發達地區。據統計目前我國尚有700萬戶（2800萬人口），還沒有用上電，60%的有電縣嚴重缺電。這些地區在短期內不可能靠常規電力解決用電問題，光伏發電則是解決分散農、牧民用電的理想途徑，市場潛力非常巨大。
光伏發電具有許多優點：如：安全可靠、無雜訊、無污染、能量隨處可得，不受地域限制，無須消耗燃料，無機械轉動部件，故障率低，維護簡便，可以無人值守，建站周期短，規模大小隨意，無須架輸電線路，可以方便地與建築物相結合等，這些優點都是其它發電方式所不及的。
目前國際上大量使用的電池為單晶硅太陽電池、多晶硅太陽電池和非晶硅太陽電池三種，這三種電池約各佔1/3的市場，我國目前有7個太陽電池生產線，主要是生產單晶硅及非晶硅太陽電池，多晶硅太陽電池也有少量生產。我國生產單晶硅太陽電池的效率在12-13%，多晶硅太陽電池在10%，非晶硅太陽電池在5-6%。晶體硅太陽電池在研究上是朝著高效率化、薄片化、大面積化的方向發展。1995年我國晶體硅太陽電池組件的參考價格為45元/瓦，非晶硅太陽電池組件為25元/瓦，仍為常規能源的幾倍，但在無電地區及拉線不方便的地方，已產生了良好的經濟效益。

Ⅳ 電容充電、放電裝置的設計與製作實訓報告總結

電池輸出電壓誤差（例如說輸出為5V，實際為4.98V或者其它數字）；
充電時，電池的內阻導致電壓上升較慢；
溫度，導致電容諧波分量增多，從而影響輸出電壓
電阻本身阻值的誤差。意思同第一條

Ⅳ 智能充電器的設計與製作

有較高的性抄能價格比、壽命長等特點，廣泛應用於各種通信設備、儀器儀表、電氣測量裝置中。提供其可接受且科學的充電電流，智能充電器就是在這種背景下發展起來的。而一台智能充電器是否達到了設計指標，理論上可以用真實的二次電池來測試，但這種方法是一個冗長且很難操作的過程，在研究和生產中是不符合實際情況的，定電壓電子負載就可以很好地解決這個問題。卡布奇諾科技（alllove）在這方面有很大的有事。

Ⅵ 我的畢業設計是智能裝箱控制系統設計，用單片機做的，硬體有哪些要是有相關資料也好。

1 數字溫度測量電路設計 1951639188
2 五層電梯模型控制系統PLC設計
3 三相橋式不可控整流，晶閘管（或GTO、GTR）作斬波開關的降壓斬波電路供電的並勵直流電動機單向開環調速系統
4 數字溫度測量電路
5 智能電加熱爐定時控制系統
6 中壓電網中性點接地方式分析與探討
7 鑽床鑽深精度的設計
8 三相半波可控整流供電的並勵直流電動機單向開環調速系統
9 自動葯粒灌裝系統設計
10 龍門銑床他勵直流電動機開環可逆調速系統設計
11 可控硅燈光調節系統
12 十六路溫度檢測儀
13 某中學建築工程供電設計
14 新華電機廠變電所設計
15 五層電梯模型控制系統PLC設計
16 家用無土壤蔬菜培養系統
17 鑽床鑽深精度的設計
18 水塔水位控制系統的設計
19 樓宇門控對講系統設計
20 電熱水器控制系統設計
21 110kV地區變電站保護設計
22 智能電梯的控制系統
23 自動裝箱控制系統設計
24 三相全控橋整流供電給軋鋼機並勵直流電動機的速度，電流雙閉環可逆調壓調速系統
25 水塔水位控制系統的設計
26 多路數字顯示溫度計
27 數字溫度測量電路
28 小電流接地系統中性點接地方式分析
29 提高供電可靠性措施的探討
30 大功率開水器的智能監控電路設計
31 汽車加油站油量計量系統
32 單片機控制電爐爐溫系統設計
33 十六路溫度檢測儀
34 電冰箱控制器
35 數字化直流調速系統的設計
36 單片機控制電爐爐溫系統設計
37 龍門銑床可逆調速系統設計
38 三相全控橋整流供電給軋鋼機並勵直流電動機的速度，電流雙閉環可逆調速系統
39 有限流功能的可調穩壓電源
電路設計
40 龍門銑床可逆調速系統設計
41 科技大學中區高職樓變電所設計
42 電流可逆斬波電路供並勵直流電動機單項開環調速和制動
43 樓宇水塔自動上水系統設計
45 數碼顯示搶答器的設計
46 逆變電路對感應爐供電系統
47 電動葫蘆遙控系統設計
48 自動門控制系統設計
49 自動門控制系統設計
50 電冰箱控制系統設計
51 麵粉廠中的PLC控制
52 數字電度表的設計
53 多路數字顯示溫度計
54 某化工廠兩種液體的自動混合裝置
55 科技大學中區高職樓變電所設計
56 交通十字路口紅綠燈控制系統
58 交通信號燈控制電路
59 小電流接地系統中性點接地方式分析
60 電鍍車間專用行車PLC控制系統設計
61 龍門銑床可逆調速系統設計
62 化工廠兩種液體的自動混合裝置
63 簡易電池自動恆流充電電路
64 超聲波測距儀軟硬體設計
65 可控硅燈光調節系統
66 有限流功能的可調穩壓電源電路設計
67 電子鍾(帶溫度感測器及定時鬧鍾)
68 簡易自來水開關控制電路
69 簡易浴室水溫控制電路
70 數字化直流調速系統
71 公路行車速度實時測量系統設計的實現
72 三相橋式不可控整流，晶閘管（或GTO，GTR）作斬波開關的降壓斬波電路供電的並勵直流電動機單項開環調速系統
73 多功能數字鬧鍾設計
74 車間小型吊車的控制線路設計
75 家用電磁爐設計
76 中壓電網中性點接地方式分析與探討
77 智能電加熱爐定時控制系統
78 自動裝箱控制系統設計
79 自動門控制系統設計
80 五層電梯模型控制系統PLC設計
81 智能電加熱爐定時控制系統
82 多功能數字鬧鍾
83 電梯PLC控制系統設計
84 遙控控制器的設計
85 自動成型系統PLC設計
86 大功率開水器的智能監控電路設計
87 計程車計價器的設計
88 計程車計價器的設計
89 基於單片機的直流穩壓可調電源
90 數顯可調穩壓電源電路設計
91 自動成型系統PLC控制
92 某工地半室外型變電所設計
93 基於單片機的電力監控系統
交流采樣系統設計
94 紅星機械廠電氣系統設計
95 智能小區數據採集系統
96 某工地半室外型變電所設計
97 110kV地區變電站保護設計
98 新華電機廠變電所設計
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