数字化智能充电装置的硬件设计

Ⅰ 充电电路原理图解释

上图为充电器原理图，下面介绍工作原理。

1.恒流、限压、充电电路。该部分由02、R6、R8、ZD2、R9、R10和R13等元件组成。当接通市电叫，开关变压器T1次级感应出交流电压。经D4、C4整流滤波后提供约12.5V直流电压。一路通过R6、R1l、R14、LED3(FuL饱和指示灯)和R15形成回路，LED3点亮，表示待充状态：另一路电压通过R8限流，ZD2(5V1)稳压，再由并联的R9、R10和R13分压为Q2b极提供偏置，使Q2处于导通预充状态。恒流源机构由Q2与其基极分压电阻和ZD2等元件组成。当装入被充电池时12.5V电压即通过R6限流，经Q2的c—e极对电池恒流充电。这时由于Ul(Ul为软封装IC型号不详)与R6并联。R6两端的电压降使其①脚电位高于③脚，②脚就输出每秒约两个负脉冲。

使LED2(CH充电指示灯)频频闪烁点亮，表示正在正常充电。随着被充电池端电压的逐渐升高，即Q2 e极电位升高，升至设定的限压值(4.25V)时，由于Q2的b极电位不变，使Q2转入截止，充电结束。这时Q2c极悬空，Ul的③脚呈高电位，U1的②脚输出高电平，LED2熄灭。这时电流就通过R6、R11、R14限流对电池涓流充电，并点亮LED3。LED3作待充、饱和、涓流充电三重指示。

2.极性识别电路。此部分由R12和LEDl(TEST红色极性指示灯)构成。保护电路由Q3和R7等元件构成。假设被充电池极性接反了。

LED1就正偏点亮，警告应切换开关K，才能正常充电。如果电池一旦接反，Q3的I)极经R7获得正偏置，Q3导通，Q2的b极电位被下拉短路而截止，阻断了电流输出(否则电池就会被反充而报废)，从而保护了电池和充电器两者的安全。

Ⅱ 求基于单片机的铅酸电池充电器毕业设计论文

基于PIC单片机的数字式智能铅酸电池充电器设计
摘要：介绍了铅酸蓄电池的特点及使用PIC单片机对充电器实现全数字智能控制的方法：并且设计了一个能够输出15V/50A、采用恒压限流模式的充电器。

关键词：铅酸蓄电池；智能充电器；PICl6C73；数字控制

0 引言

铅酸蓄电池由于其成本低、容量大、安全可靠等特点，在通信、电动汽车、军事、航空航天等各个领域都有广泛的应用。电池的性能好坏、使用寿命的长短直接影响到电子产品的使用寿命和使用安全；而充电器的好坏又直接影响到电池的使用寿命。因此研究低成本又有智能管理功能的充电器是有实际应用价值的课题。

1 目前智能充电器的几种结构

1．1 基于专用芯片的管理系统

现在，UNITRODE公司已开发出系列电池管理专用芯片。凼为电池管理中采用最多的就是控制充电电压及充放电电流，电池管理芯片正是抓住了这一点，为VRLA电池研制了具有四状态管理的专用控制芯片，可以智能地实现带温度补偿的四状态管理方案：涓流充电模式、大功率充电模式、过充电模式和浮充电模式。不同的电池要有不同的芯片控制，因此，用专用芯片做管理系统其灵活性较差。

1．2 基于监控测量的蓄电池管理系统

在给电池充电的过程中，涉及到电池工作电压、工作电流、温度等参数，这些都是表征电池状态的重要参数。采用传感器提取这些参数，然后再配合故障诊断、遥控遥测、自动报警和事故现场处理等功能，就可以组成一电池管理系统。如图1所示。

1.3 与电源设备一起构成的蓄电池充放电管理系统

在通讯、供电系统中，为了保证电网掉电时蓄电池组能及时补充电能，在规定时间内向负载供电，保证通信或电力合闸系统的正常运转，通常是将电池组自接挂接在电源模块输出端。当电网正常工作时，电池组工作在浮充状态，起到平滑滤波和保持容量(补充自放电的容量损失)的作用。一旦电网掉电，蓄电池组立即投入工作，当电网恢复，电源模块立即对电池进行充电。如图2所示。

这样的一个系统由于和电源模块联系起来，所以，可以从充放电过程上来优化电池工作状态，电池充电成为可控的过程，建立在这样一个系统上的监控单元应该具有第一种监控系统中所有功能，并且可以和电源模块直接“对话”，根据要求对电池进行管理，并且可以实时监控电池的放电状态，对电池的工作进行优化。因此，电池组的工作会更加可靠，可控性和智能化程度也会更高。但是这样一个系统存在的丰要问题是：

(1)没有解决电池组串联运行过程中不均衡现象的问题，这也是电池失效的重要原因之一；

(2)一般只完成了电池生产厂家提供的充电曲线，对于电池在使用过程中发生的其它问题控制不够全面，例如深度放电后的涓充问题等。

在将来，充电器的发展方向足智能化、数字化、集成化。智能化可以使电池的管理做到全自动，无需人员监管，真正做到免维护。数字化和集成化可以减少管理系统的体积和重量，减少系统的复杂度。

2 目前几种充电方式

铅酸蓄电池的允电方法目前主要有恒流、恒压、恒压限流、脉冲充电、Retlex充电法。

2．1 恒流充电

恒流充电方式是一种简单的充电方法。但是，恒流充电有其局限性：对电池过充电就会造成电池寿命的缩短，而过小电流又会延长充电时间。

2．2 恒压充电

恒压充电用简单的控制方法很容易就能实现。在充电的初始阶段，由于电池的电压很低而造成充电电流很大，这对电池会造成损害。当电池电压达到一定值之后，电流就会随之减小。这种充电方法的缺点就是会造成温度上升和电池的寿命减少，并且在开始时电流很大。而后来快充满时电流又很小，就无法充分利用充电器的容量。

2.3 恒压限流法

恒压限流法实际上是将恒压充电和恒流充电相结合，又可称为混合充电法。在充电开始阶段，由于电池电压过低，为避免电流过大而损坏电池，就采用恒流充电法来限制充电电流。但电压达到预定值时，进入恒压充电方式。恒压限流方式是大多数电池厂商推荐的充电方式。由于蓄电池充电电压较低，充电后期电流很小．因此电解液中产生的气泡很少，可以节省电能、降低蓄电池的温升，避免损坏电池的极板。恒压限流方式是一种很有效的充电方式，加上过充判断、浮充控制、温度补偿等就可以形成一个简单的充电管理系统，蓄电池可以在这个系统下更好地工作。

2.4 脉冲充电

在充电过程中，只要充电电流不超过蓄电池可接受的电流，蓄电池内部就不会产生大量的气泡。蓄电池中产生的极化现象会阻碍充电，并且使出气率和温升显著升高。因此，极化电压是影响充电速度的重要因素。用周期性的脉动电流给电池充电可以使电池有时间恢复其原来状态，减小极化现象的影响，解决快速充电面临的难题。但是目前这种充电方式还在研究阶段，对于采用多大的脉冲周期，占空比又是多少之类的具体问题还没有一个定论。

2.5 ReflexTM充电方式

Retlex充电方法是脉冲电流法的改进：一个周期是由一个正脉冲后加一个负脉冲，然后才是空闲时段。这样就强制消除电池的极化现象，使得电池充电时可以更快而又不损害电池的使用寿命。这种充电方式与脉冲充电方式一样，仍然处于研究阶段。

3 数字式智能充电器的设计

3．1 系统结构和充电方案的设计

本文中设计的系统是一个针对12V/(200～500Ah)的铅酸蓄电池智能充电系统。采用半桥作为主功率拓扑，开关频率取80 kHz左右。

对于一个智能管理系统，控制模块无异于它的大脑。充电器的所有动作都是由它来决定和控制的，所以控制模块的选择关系到整个系统的优劣。由于系统需要多个A／D转换器，但不需要扩展存储器也不需要通讯，根据以上特点我们选择了MICROCHIP公司的PIC系列PICl6C73单片机。

图3所示为钾能充电器的系统框图。单片机是智能充电器的核心部件，它根据电流、电压采样以及温度采样做出温度补偿后的PWM波形输出，经过驱动电路提供给功率电路，并且决定了智能充电器的工作状态，可以在必要的情况下做出保护动作。意外故障保护电路町以在单片机失效的情况下对电路进行强制保护，起到舣重保险的作用。报警显示部分用若干个LED表示系统的运行状态，简单有效。

充电方式采用恒压限流法。恒压限流充电模式分两个阶段，第一阶段是恒流阶段，即系统给定电流值，给电池以恒定电流充电，当电池的电压达到系统给定的转化值，就转为第二阶段——恒压阶段。恒压转化值会影响充入电量的多少。

由图4可知，当恒压转化值(Vref)设置的较低时，充入的电量不足(图中阴影部分就是少充入的容量)，没有充分利用电池的容最，长期工作，会引起电池容量丢失，这就要求把恒压转化值设高。但是恒压值较高，容易在充电末期引起过充电，这同样会导致电池容量丢失。

为了解决这个矛盾，系统引进了第三个阶段——浮充阶段，这样就可以把恒压转化值设置的比普通恒压限流模式高，这样可以保证充入足够的电量，在充电末期转入浮充阶段，用稍低的电压浮充充电，从而保证不会过充电。

三阶段充电方法保证了充电末期不过充，同时又能达到满充的目的，是一种成本较低的通用蓄电池充电解决方案。

3．2 软件系统的设计

图5为系统软件的程序流程图。根据电池的端电压决定充电器工作在何种充电状态。

我们做的是全数字化的改良型PI调节环，由于PI调节的积分环在前期对误差进行积累，为了不让积累的误差影响系统的稳定性，所以我们在误差等于0时，对原有积累的误差清零。当误差等于±1时，只进行积分运算，减慢调整速度，避免产生振荡。

铅酸蓄电池的充电电压需要根据环境温度进行调整，以-4mV/℃的补偿系数来调整。因此我们加入了温度补偿的功能。

4 实验结果

图6为用电子负载模拟电池三阶段充电过程的波形图。从图6中我们可以看出智能充电系统能够方便地实现各个充电状态的转换。

5 结语

用PIC单片机可以实现全数字化的电池充电管理，结构简单，成本较低，并且具有很高的灵活性，通过改变软件内设置的恒流参考值和恒压参考值就可以改变系统的恒流电流和恒压电压值，使得系统在不改变系统硬件设计的情况下实现给多种不同容量的铅酸蓄电池充电。另外可以实现有效的电池充电管理和保护功能，达到智能化控制。

Ⅲ 求基于51单片机的智能充电器的毕业设计

硅太阳电池的发展，始于1954年在,美国贝尔研究所试制成功，次年便被用做电信装置的电源，1958年又被美国首次应用和于“先锋1号”人造卫星。宇宙开发极大地促进了太阳电池的开发。与此同时，地面用太阳电池的研究也在不断开展，特别是1973年的能源危机，又大大加速了地面太阳电池的发展。许多国家为开发、利用太阳能电池，为阳光发电的研究投入了相当数量的资金。迄今为止翱翔于太空的成千个飞行器中，大多数都配备了太阳能电池系统。第一颗人造卫星上天，是光伏技术开发利用的起点，经过近五十年的发展，它已形成一门新的光伏科学与光伏工程。无论是在宇宙飞行中的应用，还是作为地面发电系统的应用，从开发速度、技术成熟性和应用领域来看，光伏技术都是新能源中的佼佼者。
太阳电池作为有潜力的可再生能源，在地面上逐渐得到推广。太阳电池的成本及售价也在逐年下降，多年来太阳电池的产量一直以10-25%的增长率在增加。1990年世界太阳能电池组件的产量70MW（兆瓦），我国为1.2MW，主要是用在太阳光照好的边远地区。到2001年全世界太阳电池的产量达到350MW，我国太阳能电池的实际产量已达到4.5MW，累计安装量已超过20MW。我国是个发展中国家，地域辽阔，有许多边远省份和经济欠发达地区。据统计目前我国尚有700万户（2800万人口），还没有用上电，60%的有电县严重缺电。这些地区在短期内不可能靠常规电力解决用电问题，光伏发电则是解决分散农、牧民用电的理想途径，市场潜力非常巨大。
光伏发电具有许多优点：如：安全可靠、无噪声、无污染、能量随处可得，不受地域限制，无须消耗燃料，无机械转动部件，故障率低，维护简便，可以无人值守，建站周期短，规模大小随意，无须架输电线路，可以方便地与建筑物相结合等，这些优点都是其它发电方式所不及的。
目前国际上大量使用的电池为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池三种，这三种电池约各占1/3的市场，我国目前有7个太阳电池生产线，主要是生产单晶硅及非晶硅太阳电池，多晶硅太阳电池也有少量生产。我国生产单晶硅太阳电池的效率在12-13%，多晶硅太阳电池在10%，非晶硅太阳电池在5-6%。晶体硅太阳电池在研究上是朝着高效率化、薄片化、大面积化的方向发展。1995年我国晶体硅太阳电池组件的参考价格为45元/瓦，非晶硅太阳电池组件为25元/瓦，仍为常规能源的几倍，但在无电地区及拉线不方便的地方，已产生了良好的经济效益。

Ⅳ 电容充电、放电装置的设计与制作实训报告总结

电池输出电压误差（例如说输出为5V，实际为4.98V或者其它数字）；
充电时，电池的内阻导致电压上升较慢；
温度，导致电容谐波分量增多，从而影响输出电压
电阻本身阻值的误差。意思同第一条

Ⅳ 智能充电器的设计与制作

有较高的性抄能价格比、寿命长等特点，广泛应用于各种通信设备、仪器仪表、电气测量装置中。提供其可接受且科学的充电电流，智能充电器就是在这种背景下发展起来的。而一台智能充电器是否达到了设计指标，理论上可以用真实的二次电池来测试，但这种方法是一个冗长且很难操作的过程，在研究和生产中是不符合实际情况的，定电压电子负载就可以很好地解决这个问题。卡布奇诺科技（alllove）在这方面有很大的有事。

Ⅵ 我的毕业设计是智能装箱控制系统设计，用单片机做的，硬件有哪些要是有相关资料也好。

1 数字温度测量电路设计 1951639188
2 五层电梯模型控制系统PLC设计
3 三相桥式不可控整流，晶闸管（或GTO、GTR）作斩波开关的降压斩波电路供电的并励直流电动机单向开环调速系统
4 数字温度测量电路
5 智能电加热炉定时控制系统
6 中压电网中性点接地方式分析与探讨
7 钻床钻深精度的设计
8 三相半波可控整流供电的并励直流电动机单向开环调速系统
9 自动药粒灌装系统设计
10 龙门铣床他励直流电动机开环可逆调速系统设计
11 可控硅灯光调节系统
12 十六路温度检测仪
13 某中学建筑工程供电设计
14 新华电机厂变电所设计
15 五层电梯模型控制系统PLC设计
16 家用无土壤蔬菜培养系统
17 钻床钻深精度的设计
18 水塔水位控制系统的设计
19 楼宇门控对讲系统设计
20 电热水器控制系统设计
21 110kV地区变电站保护设计
22 智能电梯的控制系统
23 自动装箱控制系统设计
24 三相全控桥整流供电给轧钢机并励直流电动机的速度，电流双闭环可逆调压调速系统
25 水塔水位控制系统的设计
26 多路数字显示温度计
27 数字温度测量电路
28 小电流接地系统中性点接地方式分析
29 提高供电可靠性措施的探讨
30 大功率开水器的智能监控电路设计
31 汽车加油站油量计量系统
32 单片机控制电炉炉温系统设计
33 十六路温度检测仪
34 电冰箱控制器
35 数字化直流调速系统的设计
36 单片机控制电炉炉温系统设计
37 龙门铣床可逆调速系统设计
38 三相全控桥整流供电给轧钢机并励直流电动机的速度，电流双闭环可逆调速系统
39 有限流功能的可调稳压电源
电路设计
40 龙门铣床可逆调速系统设计
41 科技大学中区高职楼变电所设计
42 电流可逆斩波电路供并励直流电动机单项开环调速和制动
43 楼宇水塔自动上水系统设计
45 数码显示抢答器的设计
46 逆变电路对感应炉供电系统
47 电动葫芦遥控系统设计
48 自动门控制系统设计
49 自动门控制系统设计
50 电冰箱控制系统设计
51 面粉厂中的PLC控制
52 数字电度表的设计
53 多路数字显示温度计
54 某化工厂两种液体的自动混合装置
55 科技大学中区高职楼变电所设计
56 交通十字路口红绿灯控制系统
58 交通信号灯控制电路
59 小电流接地系统中性点接地方式分析
60 电镀车间专用行车PLC控制系统设计
61 龙门铣床可逆调速系统设计
62 化工厂两种液体的自动混合装置
63 简易电池自动恒流充电电路
64 超声波测距仪软硬件设计
65 可控硅灯光调节系统
66 有限流功能的可调稳压电源电路设计
67 电子钟(带温度传感器及定时闹钟)
68 简易自来水开关控制电路
69 简易浴室水温控制电路
70 数字化直流调速系统
71 公路行车速度实时测量系统设计的实现
72 三相桥式不可控整流，晶闸管（或GTO，GTR）作斩波开关的降压斩波电路供电的并励直流电动机单项开环调速系统
73 多功能数字闹钟设计
74 车间小型吊车的控制线路设计
75 家用电磁炉设计
76 中压电网中性点接地方式分析与探讨
77 智能电加热炉定时控制系统
78 自动装箱控制系统设计
79 自动门控制系统设计
80 五层电梯模型控制系统PLC设计
81 智能电加热炉定时控制系统
82 多功能数字闹钟
83 电梯PLC控制系统设计
84 遥控控制器的设计
85 自动成型系统PLC设计
86 大功率开水器的智能监控电路设计
87 出租车计价器的设计
88 出租车计价器的设计
89 基于单片机的直流稳压可调电源
90 数显可调稳压电源电路设计
91 自动成型系统PLC控制
92 某工地半室外型变电所设计
93 基于单片机的电力监控系统
交流采样系统设计
94 红星机械厂电气系统设计
95 智能小区数据采集系统
96 某工地半室外型变电所设计
97 110kV地区变电站保护设计
98 新华电机厂变电所设计
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