电机车铅酸蓄电池智能充电系统的设计

摘要

本文主要介绍了一种铅酸蓄电池智能充电系统的设计过程，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。
　　在本充电系统的设计过程当中，采用了高频开关电源，主回路由三相整流电路、改进型全桥移相控制的零电压PWM变换电路和能量回馈电路组成，控制回路由80C196KB单片机最小系统、模拟量检测电路、键盘和显示电路、执行电路组成。功率开关管选用IGBT，驱动芯片选用EXB841，移相控制芯片选用UC3879。通过采集蓄电池的端电压、充电电流等参数，送入80C196KB单片机进行分析和处理，得到相应的控制信号，控制主回路IGBT的通断，从而实现蓄电池的智能充电。
　　实验结果表明，基于80C196KB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一条新的、有效的途径。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 研究现状

1．2．1 充电技术的发展状况

1．2．2 充电电源的发展状况

1．2．3 传统的充电方式

1．3 蓄电池的基本概念和工作原理

1．3．1 电池的种类和特性

1．3．2 铅酸蓄电池的基本概念

1．3．3 铅酸蓄电池的工作原理

1．4 本课题所要做的工作

2 铅酸蓄电池智能充电的基本原理

2．1 铅酸蓄电池的充电特性

2．2 J．A．马斯(J．A．Mas)三定律

2．3 极化电压

2．4 智能充电的基本原理和控制方法

2．4．1 智能充电的基本原理

2．4．2 智能充电的几种控制方法

2．5 本章小结

3 总体设计方案

3．1 系统的设计要求

3．1．1 系统的基本功能

3．1．2 系统的理想技术指标

3．2 智能充电方法的选择

3．3 系统的结构原理框图

3．4 充放电方法的控制与实现

3．5 本章小结

4 系统的硬件设计

4．1 开关电源原理

4．2 充电系统的主电路原理与设计

4．2．1 全桥变换电路的设计

4．2．2 能量回馈电路的设计

4．2．3 主回路中滤波与抗干扰电路的设计

4．2．4 移相控制电路的设计

4．3 充电系统的控制回路原理与设计

4．3．1 80C196KB单片机最小系统的设计

4．3．2 模拟量检测电路

4．3．3 键盘电路

4．3．4 显示电路

4．3．5 执行电路

4．4 系统保护措施的设计

4．4．1 过流保护

4．4．2 软启动保护

4．5 本章小结

5 系统的软件设计

5．1 充电系统的主程序设计

5．2 实时时钟中断服务程序设计

5．3 去极化子程序设计

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

声明