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48V 铅酸储电池充电器设计方案第一章 总体设计方案1 系统设计根据课题的要求，系统采用开关电源，通过脉冲电流的方式来实现充电的目的。
由市电送来的220V 交流电经变压器降压、桥式整流、可控硅调频后送给蓄电池进行充电。
2 方案策略用单结晶体管触发电路实现触发信号频率的调制方案。
蓄电池充电时，先通过变压器将220V 市电降压为56V 交流电，然后通过桥式整流得到全波直流电、最后通过可控硅调频后的脉冲电流为蓄电池供电。
脉冲电流的频率主要取决于单节晶体管触发电路发出的触发信号的频率，通过调节RC 电路的R 值，使电容器的充电时间发生改变，单节晶体管的关断时间发生改变，从而改变了输出触发信号的占空比，这个触发信号送给可控硅，从而便调节可控硅在一个周期关断和导通的时间，从而实现控制可控硅输出脉冲电流大小。
这种方法技术简单、成熟、有多年的实用经验、所需的元器件少、成本低，安全可靠，适应市电输入围宽都是其主要的优点。
如下图1.1方框图图1.1 总体方框图第二章 蓄电池的选择蓄电池是电瓶式扫地车上主要能源装置，其作用包括:向驱动系统、滚扫系统和仪表供电。
1 蓄电池的种类、特点蓄电池的种类一般可分为铅酸电池、铅酸免维护电池及镍镉电池等，它们各自的特点如下:铅酸电池:也称为汽车用电池(需加水维护)，充放电时会产生氢气，安置地点必须设置在通风处以免造成危险;电解液呈酸性，会腐蚀金属;价格低廉。
铅酸免维护电池:密封式充电不会产生任何有害气体，摆设容易，不需考虑安置地点通风问题，免保养，免维护;放电率高，特性稳定，价格较高。
镍镉电池:用于特殊场合及特殊设备上，水为介质，充放电不会产生.有害气体;失水率低，但需要固定时间加水及保养;放电特性最佳;可放置于任何恶劣环境。
2 蓄电池的选择电机是电瓶式扫地车主要消耗源，其次是继电器和仪表车，根据驱动组和电器控制组提供的资料，电机总功率为1600W ，额定电压为48V;继电器和仪表总功率为5W,额定电压为48V 。
目前矿用永磁操动机构馈电开关智能控制器采用铅酸蓄电池作为备用电源。
传统的铅酸蓄电池充电方法有恒流限压充电和恒压限流充电，但充电效果都不是很理想，一方面这些方法充电时间过长，温升过快。
另一方面，充电过程中存在过充和欠充现象[1].专家研究表明：铅酸蓄电池充电过程对其寿命影响最大，过充电、充电不足以及温升都是引起电池故障的主要原因[2,3].基于以上原因，系统根据蓄电池的充电特性，采用基于sugeno 推理的模糊PID 控制算法，设计了以atmega16 单片机为核心的智能充电器，它能够实时采集电池充电过程中的电流、电压、温度等模拟量，使充电始终在最佳状态下进行，实现了高效、快速、无损的充电过程。
1 系统总体结构设计系统选取ATMEL 公司生产的 atmega16 单片机作为核心控制芯片。
总体结构包括：电源模块、充电主电路模块、模拟量检测模块、显示及报警模块和IGBT 驱动模块。
系统总体结构如图1 所示。
图1 系统总体结构图在充电过程中，单片机实时采集电池充电过程中的电流、电压和温度等模拟量，通过其内部的A/D 转换器将上述模拟量转化为数字量，并判断电池是否出现过压、过流和过温等故障。
若出现故障，单片机立即关断IGBT,并发出声光报警。
若检测正常，则采用基于sugeno 推理的模糊PID 控制算法产生相应占空比的PWM 脉冲来控制IGBT 开关，通过BUCK 电路对电池进行充电。
2 系统硬件电路设计2.1 充电主电路设计充电主电路其实是一个BUCK 变换器，BUCK 电路属于降压斩波电路。
充电主电路如图3 所示。
IGBT、二极管、电感L1 和电容C10 构成BUCK 电路，220V市电经变压器降压，通过整流桥整流和EMI 平滑滤波后，作为直流充电电源。
在工作过程中，PWM 控制信号的高电平脉冲出现，使IGBT 导通，电感L1 的电流不断增大，并对电容C10 储能，同时对电池充电。
此时，续流二极管因反向偏置而截止。
电动摩托车铅酸蓄电池管理系统的设计与实现电动摩托车铅酸蓄电池是电动摩托车能源供应的核心组成部分。
合理高效地管理和维护这些蓄电池对电动摩托车的性能和寿命有着重要的影响。
因此，开发一个科学可行的电动摩托车铅酸蓄电池管理系统至关重要。
本文将介绍电动摩托车铅酸蓄电池管理系统的设计与实现。
铅酸蓄电池是一种比较成熟稳定的电池技术，广泛应用于各种电动交通工具，包括电动摩托车。
铅酸蓄电池的管理系统旨在确保蓄电池工作在安全可靠的范围内，并提供最佳的性能和寿命。
以下是电动摩托车铅酸蓄电池管理系统设计与实现的关键要素。
1. 电池状态监测与提示电动摩托车铅酸蓄电池的工作状态需要实时监测，以便提前警示用户。
管理系统应该能够监测电池的电压、电流、温度和剩余容量等参数，并根据这些参数提供准确的状态提示。
例如，当电池电量过低或温度过高时，管理系统应该发出警报，提醒用户进行充电或停止使用，以防止电池过度放电或过热。
2. 充电管理电池的充电过程需要受到有效管理，以确保充电安全和最佳效果。
管理系统应该能够监测充电电流和充电时间，并根据电池的状态和充电特性调整充电参数。
此外，管理系统应该具备过充保护和过放保护功能，以防止电池的充电过程中发生充电不足或充电过度的情况。
3. 储能管理电动摩托车铅酸蓄电池需要储存和释放能量，因此储能管理也是管理系统设计的重要部分。
管理系统应该能够监测电池的电量，并根据电池状态和车辆需求合理控制能量的释放和回收。
例如，在电池电量不足时，管理系统应该能够控制电动摩托车进入省电模式，延长车辆的续航里程。
4. 故障诊断与维护若电动摩托车铅酸蓄电池出现故障，管理系统应该能够对故障进行有效诊断并提供相应的维修建议。
通过对电池的工作状态进行实时监测，系统可以检测电池的故障，如温度异常、电流漏电等，从而提前发现问题并采取相应措施。
5. 数据记录与分析管理系统应该能够记录电池的工作数据，并提供数据分析功能。
通过分析电池的使用情况和性能指标，可以评估电池的寿命和性能衰减情况，为用户提供参考和建议。
500W铅酸蓄电池充电器设计与实现随着各种电动汽车的发展，动力电池充电器的需求将越来越多。
充电器质量的优劣关系到电池性能的发挥及寿命、充电器本身的智能化关系到用户的使用方便及电力系统电力计费等管理问题。
不同电池，特点不同，充电策略也不相同。
如将一种电池的冲电器做好了，就容易将技术向其他电池类型拓展。
本选题具有实用性，对电赛方向人才培养也有针对性。
主要功能指标：★输入电压单相50HZ 10%，电压有效值波动范围220V 20%，即有效值为176V264V;★输出直流额定电压50V;★输入端加功率因数校正，功率因数90 %;★充电初期效率大于80%;★输入电流失真度小于4%;★充电过程分为激，快充和浮充；★具有温度检测功能，可根据电池和环境温度改变充电策略；★具有友好的人机界面，可对充电策略进行调整；★散热方式：风冷。
主电路的整体框图：EMI滤波电路：C1和L1组成第一级EMI滤波C2、C3、C4与L2组成第二级滤波。
L1，L2为共模电感整流及功率因数校正电路：整流桥：流经二级管电流ID=3.55A二极管反向电压V=373V考虑实际工作情况故选BR601（35A/1000V）；功率因数校正：方案：BOOST型拓扑结构具有输出电阻低，硬件电路及控制简单，技术成熟，故选用BOOST结构；芯片选择：TI公司的UCC28019可控制功率输出为100W2KW，功率因数可提高到0.95，符合设计要求，故此次设计选用该款芯片；电路图DCDC主拓扑结构：方案选择：在开关管承受峰值电流和电压的情况下，全桥输出功率为半桥的两倍，并切在功率大于500W时，全桥相对于半桥更合适，故本次设计采用全桥拓扑。
功率开关管选择：经过整流滤波后电压最大值为373V，最大初级电流为3.5A 考虑实际工作情况选择FQA24N50（24A/500V/0.2）输出整流二极管：整流二极管要承受的最大反相电压为100V，电流为10A，考虑实际工作情况，我们选用MUR3060（600V/30A）全桥电路图：整流滤波输出电路：驱动电路：PWM信号通过光耦隔离，经过反相器进入半桥驱动芯片IR2110 ，如图所示的Q1、Q2半桥驱动电路，Q3、Q4驱动电路与此电路相同。
铅酸蓄电池充电器过压断电保护电路下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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智能铅酸蓄电池充电器的设计与实现
关键字：蓄电池充电过程大电流充电
引言
20世纪60年代末期，美国科学家马斯对蓄电池充电过程的析气问题做了大量的研究工作，提出了以最低析气率为前提的蓄电池可接受的充电电流曲线，如图1所示。
其充电电流轨迹近似为一条呈指数规律下降的曲线。
基于铅酸蓄电池的特性以及图1的充电曲线，本文采用了三阶段充电模式：预充、直充和浮充。
通过检测蓄电池的电压，进入不同的充电阶段。
预充电：对于长期不用的电池、新电池或在充电初期已经处于深度放电的蓄电池，刚开始就采用大电流直接充电会突然增加蓄电池的析气量，缩短蓄电池的寿命。
因此，必须先用小电流对蓄电池充电，当蓄电池电压上升到能接受大电流充电时再进行大电流直接充电。
直充电：此阶段充电器以恒定电压对蓄电池进行充电。
充电开始时电流很大，随着电池端电压上升，充电电流按指数规律下降。
因此电池的析气量小，耗水少，有利于延长电池使用寿命，不过充入电量约在90%左右，不能有效地给电池充足电。
浮充电：也叫涓流充电，主要作用是补充蓄电池自放电所消耗的能量，使电池能接近100%容量。
充电电压仅略高于蓄电池组的断路电压且维持恒定，充电电流很小，并逐渐减小到0。
方案设计
总体设计
如图2所示，系统主要硬件电路包括辅助电源、开关电源和MXT8051单片机控制部分。
其中，辅助电源给单片机和运算放大器提供工作电压，由线性变压器、整流滤波和DC/DC转换电路等组成;开关电源输出充电电压和电流，由高频磁芯单端反激式变压器、整流滤波和DC/DC转换电路等组成;MXT8051单片机控制部分负责控制充电电压电流，检测电压电流并通过LCD和发光二极管实时显示充电信息，并驱动蜂鸣器报警和风扇转动，由充电电压电流控制、电压电流检测、充电阶段指示、液晶显示、蜂鸣器和风扇控
制电路组成。
如图3所示，系统软件主要包括电压电流控制、电压电流检测、液晶显示、风扇和蜂鸣器控制模块。
通过设置寄存器，控制MXT8051内建的10位PWM，产生不同占空比的PWM波，经放大、滤波后通过TL431及光耦隔离接至UC3842的反馈端，产生PWM波，以驱动功率MOSFET管，从而控制开关电源输出;由MXT8051提供的10位ADC对充电电压和负载电流进行检测;通过LCD显示充电电压和电流的采集值，以及电池型号、充电模式、充电时间等信息;由MXT8051的PWM控制风扇和蜂鸣器，实现散热和报警;由
GPIO口控制充电阶段指示灯(发光二极管);通过UART连接上位机进行调试、诊断。
详细设计说明
辅助电源：由工频变压器、整流元件、滤波元件和三端稳压集成电路L7812组成，为单片机供电部分和运算放大器提供工作电压。
采用这种为单片机单独供电的方式，可避免负载(蓄电池)电压波动对单片机供电部分的影响，增强系统的抗干扰能力，提高可靠性。
开关电源：以电流控制型脉宽调制器UC3842为核心，由三端可调分流基准源TL431和光耦EL817构成反馈回路，实现稳定的电压输出。
电路因为采用了光电耦合器，实现了输出和输入、弱电和强电的隔离，减少了电磁干扰，增强了抗干扰能力，而且是对输出电压采样，具有很好的稳压性能。
需要注意的是，使用TL431和EL817时，必须注意外围参数的设计。
对于TL431，要保证TL431工作的必要条件，即通过阴极的电流要大于1mA;对于EL817，要使其工作在比较宽的线性带内，否则电路对运行参数的敏感度太强，不利于电路的稳定工作。
MXT8051单片机控制部分。
主要由单片机最小系统、充电电压电流控制、电压电流检测、液晶显示、风扇和蜂鸣器控制部分组成。
1. 单片机最小系统。
以MXT8051为核心，配合3.3V系统电源、
2.5V数字核电压、11.0592MHz系统时钟晶振以及32.768kHz RTC晶振构建最小系统。
2. 充电电压、电流控制。
根据开关电源部分的实现原理，通过改变TL431参考端的电压可获得不同的电压输出，从而获得不同的充电电压。
充电电流的控制也是通过控制充电电压来实现的。
程序中，通过控制单片机内建的PWM0输出PWM波的占空比，即可控制充电电压和电流。
根据铅酸蓄电池三段式充电原理，每个阶段对应一种充电电压。
对48V型号的蓄电池而言，预充、直充和浮充阶段的充电电压分别设定为47.5V、57.5V和54.5V。
分别计算三种电压对应的PWM0H和PWM0L 寄存器的值，存入数组中，作为三种充电电压的设定值。
程序中，根据不同的充电阶段调用相应的设定值写入PWM*H和PWM*L寄存器，实现对充电电压和电流的控制。
程序流程如图4所示。
3. 风扇、蜂鸣器控制。
单片机输出脉宽调制信号控制三极管的导通与关断，实现风扇和蜂鸣器的开关控制;同时，通过调整PWM波的占空比可以控制三极管集电极电流，从而实现对风扇风速和蜂鸣器鸣声大小的控制。
蜂鸣器控制采用PWM1，风扇控制采用PWM2。
4. 充电电压、电流检测。
MXT8051内嵌一个五通道的10位逐次逼近型ADC，电压采样信号送入AIN0通道，电流采样信号送入AIN1通道。
电压采样信号由开关电源电压输出经分压电阻获得，经AD转换后由程序换算处理得到充电电压;电流采样信号由与电池组串接的水泥电阻获得，AD转换后经过程序换算处理得到充电电流。
5. 液晶显示。
MXT8051内嵌36×4 LCD DRIVER，可直接驱动液晶屏，因此只需将单片机的SEGMENT 和COMMON引脚与LCD的相应管脚连接即可。
本设计采用36×4段式LCD。
程序中，通过设置LCD控制寄存器LCDCON来设定内部分压电阻的阻值和刷新频率;由LCD数据寄存器LCDDATA17~0来控制要显示的数据。
6. 计时。
主要功能是在充电器开始工作时启动计时，为用户判断充满剩余时间提供参考。
最大计时时间为9小时59分59秒。
程序实现主要由启动定时器T0、重载计数初值和软件计数变量控制三部分组成。
7. 看门狗监控。
主要功能是防止程序跑飞导致系统死机，发生不可预料的后果。
由看门狗初始化和喂狗程序组成。
初始化程序负责选择看门狗定时器时钟，设置定时时间;喂狗程序负责向看门狗定时器重载数据。
系统测试
系统测试主要是对输出电压准确度和稳定性以及电压电流检测精度的测试。
经过反复多次测试，系统输出电压稳定可靠，电压检测能完全跟踪实际电压，误差很小。
测试结果如表1所示。
结语
本设计基于北京时代民芯科技有限公司的MXT8051单片机构建，以开关电源和充电管理控制核心为主体，外围电路简单，电源调整率好、频率特性好、稳定幅度大，具有过流限制、过压保护和欠压锁定功能，能有效避免铅酸电池的硫化问题，大大延长蓄电池使用寿命。
