电动自行车通用智能充电器的设计

电动自行车智能充电器设计机械电子工程专业学生指导教师摘要：本课题综合应用所学的电路、电子技术、模拟电子线路的理论知识，深入学习及实践操作，提出并设计出一种智能控制电路。

通过对充电器的充电及工作原理的分析和电路的设计,并实际调试，来加强对开关电源产品的认知和接受，在研究电动自行车的基础上，通过认真调查铅酸蓄电池充电注意事项，电动车用铅酸蓄电池充电过程和充电曲线，综合运用开关电源技术，开发了一款基于UC3842和LM358的智能充电器，该充电器能够对蓄电池进行很好的监测与控制，从而在达到快速充电的同时又能够有效的对蓄电池起到保护作用。

充电过程分涓流充电、快速充电、均充电、浮充电四个部分。

主电源部分采用光电耦器PC817控制集成芯片UC3842中误差放大器的输入误差电压，实现稳压充电。

恒流电路实现对锂电池恒流充电。

该方案不仅可实现快速充电，同时可以减少析气，消除硫化，进行均衡充电，从而大大地延长了铅酸蓄电池的使用寿命。

关键词：智能；锂电池充电；开关电源；UC3842Design of Intelligent Electric Bicycle ChargerStudent majoring in mechatronic engineeringTutorAbstract：The circuit, electronic technology, analog electronic circuit theory knowledge comprehensive application of the theory, in-depth study and practice, put forward and design of an intelligent control circuit. Through the design analysis and the charging circuit and working principle of charger and the actual debugging, to strengthen and acceptance of switching power supply products, cognition, based on the electric bicycle, based on the investigation of lithium battery charging notice, lithium batteries for electric vehicle charging process and charging curve, the integrated use of switch power supply technology, development a intelligent charger based on UC3842 and LM358, the charger to the battery well monitored to control, which can effectively菏泽学院本科毕业设计（论文）protect the battery work at the same time achieve rapid charging. The charging process of trickle charging, fast charging, charging, charging four parts. The input error voltage photoelectric coupler PC817 control error amplifier integrated chip UC3842 in the main power supply portion, to achieve voltage regulation. The constant current circuit of constant current charging lithium batteries. The scheme not only can realize the fast charge, also can reduce the gas evolution, eliminate sulfide, balanced charge, thereby greatly prolonging the service life of the lead-acid battery.Keywords：Intelligent; Iithium battery; Switching power supply; UC3842引言电动车由于内燃机工业的逐渐成熟、相关周边设备的发明，使得其制造与生产一直处于停滞状态。

电动自行车智能充电器的设计1硬件电路本智能充电器的硬件电路如图1所示，整个电路分为开关电源部分、以单片机为主的控制电路和以UC3842为核心的脉宽调制电路三部分。

图○11.1开关电源设计本设计采用电流控制型脉宽调制方式。

其整个工作过程是将交流输入经滤波、整流后变为直流高压，再由开关管斩波、高频变压器降压后得到高频矩形电压，最后经过输出整流滤波获得所需要的直流输出电压。

系统对开关电源的要求是其交流输入电压范围为90～270V，能同时输出+5V(作为控制部分电源)及12~60V(主回路)的电压。

输出电流为1～3A。

1.2单片机控制电路设计单片机控制电路主要由单片机AT89S52、ADC(TLC0832)、多路选择开关(CD4051)、数字电位器(X9C102)、数字温度传感器DS18B20、取样电阻RS和RW、2×4键盘、液晶显示(CON16)等组成。

本部分设计时应先根据蓄电池的型号参数，来通过键盘设计与之对应的充电电流、充电电压以及充电时间，当电路接上蓄电池后，充电过程开始，此后由单片机通过取样电阻RM检测电池电压，若检测到蓄电池因过渡放电而使电压低于正常范围，那么，为了避免充电电流过大而造成蓄电池损坏，应先对蓄电池实行稳定的小电流充电(本设计程序中设为1/5的设定充电电流)，同时，单片机开始计时，之后单片机将不断检测电池电压和充电电流并显示在液晶屏上，随着充电的进行，电池电压不断上升，当上升到正常范围时，单片机可通过控制数字电位器来调节输出电压，从而转入大电流恒流充电(即设定电流)方式，此后，单片机一直保持不停地检测电池电压，当电压达到设定值时，单片机发出指令，以增大数字电位器的阻值，并通过脉宽调制减小输出电压，从而使充电电流减小，当充电电流减小到1/5的设定电流时，再转为涓流充电，最后在充电时间到时关闭电源，这样就避免了因电池温升过快或严重极化而影响充电质量，提高蓄电池的使用寿命。

当检测到电池电压、充电电流和温度超过设定值的1/10倍时(由程序设定)，单片机立即输出报警信号报警，同时使继电器动作并切断总电源，以提高充电的安全性和可靠性。

河南经贸职业学院毕业论文电动自行车智能充电器的设计与实现论文作者：专业：学号：班级：指导老师：答辩委员会主席评阅人论文答辩日期独创性声明本人声明所呈交的毕业论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

论文作者签名：日期：年月日毕业论文版权使用授权书本毕业论文作者完全了解学校有关保留、使用毕业论文的规定，即：学校有权保留并向有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权河南经贸职业学院要以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。

保密□，在________年解密后适用本授权书.本论文属于不保密□。

（请在以上方框内打“√”）毕业论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日本论文主要介绍以电动直行车智能充电器实现原理与控制原理为基础，讨论充电器的硬件结构和个主要组成部件的设计思想，以及对蓄电池充电的一般原理。

如何设计充电器才延长蓄电池的使用寿命，克服充电器的一些弊端。

采用单片机实时检测充电电流和蓄电池电压的实际值，分级控制开关电源的脉冲频率和实时调节脉冲占空比，从而调节充电电流和电压，实现对蓄电池的分级慢脉冲充电，同时消除硫化，进行均衡充电，从而大大地延长了蓄电池的使用寿命。

优化充电器的元件结构，更大限度地提高充电器的各种性能。

关键词：单片机，蓄电池，充电器1 第一章绪论 11.1 引言 (1)1.2 研究的内容和意义 (1)2 第二章充电器的设计理论. (2)2.1 充电器的方法设计 (2)2.2 控电路的设计 (4)2.3 充电器的软件设计 (6)2.4 充电器的硬件设计 (23)2.5 充电器的特点与测试 (25)1第一章绪论1.1 引言随着油价的不断上涨和人们对环保的需求增大，使用高效，清洁的能源来取代以油的领导地位已成为社会发展的必然趋势。

. . .“电动车”智能充电器目录容摘要:................................................................. ...................................................... Abstract............................................................ ..............................................................关键字.................................................................. ..................................................Key word................................................................ ................................................背景.................................................................. ..............................................................一、方案比较与论证.................................................................. ....................................1．1电源模块..................................................................1 / 23..........................................1. 2 充电方法.................................................................. .........................................二、工作原理.................................................................. ................................................2. 1电源充电电路.................................................................. ...................................2. 2延时与报警电路.................................................................. ................................2. 3充、放电与定时电路.................................................................. ...........................2. 4数据采样与反馈电路.................................................................. .........................2. 5显示电路.................................................................. ..........................................三、单片机软件设. . .计.................................................................. ....................................3. 1软件功能.................................................................. ..........................................3. 2流程图.................................................................. .............................................四、安装与调试.................................................................. ............................................五、结论.................................................................. ........................................................六、电路原理总图七、参考文献.................................................................. ................................................附录一（程序清单）附录二（元器件清单）3 / 23摘要：该项目以达盛科技提供的52单片机为核心，使用大功率开关电源，利用继电器产生可用微小的电流，用以控制不同阶段的充电电流的要求。

毕业设计（论文）学院名称学院名称专业名称专业名称学生学号学生学号学生姓名学生姓名指导教师教授姓名助理指导老师老师姓名202 年月电动自行车充电器的设计摘要本设计介绍了利用铅酸蓄电池专用充电芯片UC3909对电动自行车电池进行充电的原理，设计了一种基于UC3909的新颖的密封铅酸蓄电池充电器，并给出了各种充电过程中的参数。

在此基础上我们用单片机STC89C51对它的各种充电状态进行控制，用温度传感器AD590对环境温度进行检测，用液晶显示器对它的各种参数以及各个充电状态进行显示，以便对它进行更好的控制。

由于只需很少的外部元件就可以在很宽的温度范围内实现电池的精确快速充电，所以采用UC3909简化了蓄电池充电器的设计过程。

该充电器简单实用，工作稳定，性能可靠，可保证电池在很宽的范围内精确充电，延长电池的使用寿命。

关键词：密封铅酸蓄电池；UC3909；AD590；STC89C51；液晶显示；充电器The Design of Charger for Electrical-bicycleAbstractThis design we introduced the principle of using chip UC3909 which is special for lead- acid rechargeable battery to recharge electrical-bike, and designed a new type of lead- acid rechargeable battery based on UC3909, and gave all kinds of recharging parameters during charging. We used MCU STC89C51 to carry on control on each kind of charging condition in this foundation. Examining the environmental temperature with the temperature sensor AD590, displayed each kind of parameter and each charge condition with liquid-crystal display in order to carries on better control on it. Because only very few exterior parts can realize precise and rapid battery charging in a wide temperature range, Therefore, we used UC3909 to simplify battery charger design process. This battery charger is simply practical, stable, and has reliable performance, it can guarantee battery to charge accurately in a very wide scope, and lengthen the battery service life.Key words：Sealed lead-acid rechargeable battery ; UC3909; D590 ;STC89C51;Liquid Crystal Display ; Charger目录1 绪论 (1)1.1铅酸蓄电池发展史 (1)1.2国内外现状 (1)1.3研究目的 (2)1.4方案确认 (2)2 电动自行车的充电原理 (4)2.1铅酸蓄电池用UC3909充电的工作原理分析 (4)2.2充电参数的计算 (6)2.3UC3909的硬件连接 (9)3 模拟量输入电路 (11)3.1温度模拟量采集电路 (11)3.2电压、电流模拟量采集电路 (12)3.3模数转换器 (13)4 单片机及键盘显示........................................................... 错误!未定义书签。

目录1 引言 (1)2 元器件的介绍 (4)2.1 热敏电阻.......................................................... (4)2.2 特殊二极管 (4)2.2.1 快速恢复二极管 (4)2.2.2 稳压二极管 (4)2.2.3 发光二极管 (4)2.3 三极管 (5)2.4 场效应管 (6)2.5 光电耦合器 (7)2.6 晶闸管 (8)2.7、TL431 (9)2.8 开关电源脉冲集成电路UC3822 (10)2.9 四运算放大器LM324 (12)3、电路的总体设计 (15)3.1、3842芯片控制器基本电路方框图 (15)3.2 功能模块电路的设计 (15)3.2.1 通电电路与整流电路的设计 (15)3.3.2 UC3842的外围电路设计 (17)3.3.3 启动和供电电路设计3.3.4 保护电路的设计 (18)3.3.4 保护电路的设计 (19)3.4 充电器的原理图 (23)结束语 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录<一） (27)附录<二） (27)1 引言随着公众环保意识的加强，电动自行车以其绿色环保、价格适中、舒适便捷、操作方面等优点，在各大城市得到快速的普及。

评价电动自行车质量好坏的重要参数之一是其蓄电池的使用寿命。

电动车电池的使用寿命，首先取决于电池的设计和制造水平，然而使用维护和充电方法也会起到很关键性的作用。

而蓄电池的充电过程对其寿命影响最大。

研究表明：过充电，可使蓄电池发热，电解液失水：而充电不足，则可使蓄电池内化学反应不充分，长期充电不足会导致蓄电池容量下降。

由此可见，充电器性能的好坏直接影响着蓄电池的使用效果和使用寿命。

为此,开发一种具有自主知识产权,具备适用功率大(100—500W>、性能可靠等特点的电动车用48V(20A·h>蓄电池充电器以满足电动自行车发展的迫切需要。

电动车充电器原理图电动车充电器36V/48V一、CD-L-36型电动自行车电池充电器这是一种脉冲调制(PWM)式开关电源充电器，具有恒流充电、充电电压监测防过充和涓流充电等功能。

1．主要技术参数：(1)输入电源电压为175～266V(50Hz～60Hz)。

(2)输出电压：44.3V±0.3V。

输出电流(视电池容量不同)：1.8—2A。

若被充电池容量为12Ah，则充电时间约为9小时．充电效率约为88%。

2．电路原理测绘电路原理图见附图1所示。

市电经C1、L共轭抗干扰电路、D1～D4整流、BT扼流、C3滤波后形成310V左右直流电压，经启动电阻R1、R2加至脉宽调制IC1(TL3842F)⑦脚，IC1起振，从⑥脚输出激励脉冲，激励V1(ZRFP750)场效应管，T初级线圈N1有脉冲电流，N2产生感应电流经D5、R4回授给IC1⑦脚供电，使IC1建立稳定的振荡脉冲输出。

同时，在N3感生的电流经D7(BYW29)整流、C16滤波后输出44V±0.3V充电电压。

当输出端接上被充电池(残余电压为32V左右)时，将输出1.8A～2A的充电电流，在充电限流/恒流取样电阻R8(1.5Ω)上的压降大于(TC431)中2.5V基准比较电压，使V3 K极电位降低，LED2(红)发光，表示正在充电。

V5、R28、R26、R18等构成电压监测电路，以保证不过充。

由于开始充电时，被充电池电压较低，而且在R18上的恒流充电电压降较大，所以V5(TC431)的R端电压远低于2.5V，V5 K极电位较高，LED2(绿)不亮，IC2①、②脚间电压很小，其④、⑤脚间内阻呈高阻抗，使IC1②脚(误差放大器反相输入端)的电位较低；①脚电位保持不变，所以⑥脚保持输出脉宽较宽且较稳定的激励脉冲，使T次级持续输出额定充电电流。

随着充电电压上升，当将要达到额定电压(44V)时，由于V5的反馈作用．充电电流也有所下降，V5 R极取样电压高于2.5V，V5 K极电压立即下降，使IC2①、②脚间电压升高，④、⑤脚间内阻下降，IC1②、①脚电压均上升，使⑥脚输出脉冲宽度变窄，T次级输出电流大大减小。

电动自行车通用智能充电器的设计 2018-1-22 21:05:57 网络摘要:给出了一种基于单片机和开关电源的电动自行车用智能充电器的设计方案，同时给出了该智能充电器的硬件电路和软件实现方法。

该充电器可以根据蓄电池的特点设定充电参数，以对充电过程进行实时采样和智能控制，并可对采集的数据进行实时显示，还可通过串口和上位机进行通讯。

此外，该电路还具有双环控制、多路保护、原副边电气完全隔离等特点。

关键词:智能充电器单片机开关电源蓄电池随着油价的不断上涨和人们环保意识的增强，电动自行车以其价格低、绿色环保，使用安全方便等优点越来越受到消费者的喜爱。

评价电动自行车质量好坏的重要参数之一是其蓄电池的使用寿命。

而蓄电池的充电过程对其寿命影响最大。

研究表明：过充电，可使蓄电池发热，电解液失水；而充电不足，则可使蓄电池内化学反应不充分，长期充电不足会导致蓄电池容量下降。

由此可见，充电器性能的好坏直接影响着蓄电池的使用效果和使用寿命。

目前市场上的充电器存在的主要不足，第一不是从副边绕组直接获得取样信号，因而稳压效果不理想；第二是输出电流和电压调节范围窄，因而只适用于固定负载。

为此，本文介绍了一种以单片机为控制器的通用智能充电器的设计方案。

该装置能根据蓄电池的充电特性或实时监测到的充电状态，来智能化地调节充电电压和充电电流，而且调节范围宽，并具有过流、过压、过温等保护功能。

1 系统结构本智能充电器的结构如图1所示。

该系统主要由电源变换电路、采样电路、微处理器，脉宽调制器、键盘、显示器和温度传感器等部分组成，是一个闭环的智能充电系统。

2硬件电路本智能充电器的硬件电路如图2所示，整个电路分为开关电源部分、以单片机为主的控制电路和以UC3842为核心的脉宽调制电路三部分。

2．1开关电源设计本设计采用电流控制型脉宽调制方式。

其整个工作过程是将交流输入经滤波、整流后变为直流高压，再由开关管斩波、高频变压器降压后得到高频矩形电压，最后经过输出整流滤波获得所需要的直流输出电压。

中文摘要： (2)前言 (3)第一章充电器原理 (4)1.1 蓄电池与充电技术 (4)1.2 密封铅酸蓄电池的充电特性 (4)1.3 充电器充电原理 (5)1.3.1 蓄电池充电理论基础 (5)1.3.2 充电器的工作原理 (7)第二章总体设计方案 (9)2.1 系统设计 (9)2.2 方案策略 (9)第三章硬件电路设计 (11)3.1 电路总体设计 (11)3.2 芯片介绍 (11)3.2.1 LM358双运放 (11)3.2.2 UC3842单管开关电源 (12)3.2.3 EL817光耦合器 (13)3.2.4 场效应管K1358 (14)3.3 电动车充电器原理及各元件作用的概述 (15)3.3.1 充电器原理图 (15)图3.5 充电器原理图 (15)3.3.2 各元器件作用概述 (15)3.4 功能模块电路设计 (16)3.4.1 第一路通电开始 (16)3.4.2 第二路UC3842电路 (16)3.4.3 第三路LM358（双运算放大器）电路 (17)3.5 电动车充电器改进方案 (20)3.5.1 增加充满电发声提示电路 (20)3.5.2 加散热风扇 (21)第四章总结与展望 (22)参考文献 (23)致谢 (24)电动车智能充电器设计及应用中文摘要：本设计介绍了充电器对蓄电池充电的一般原理，从阀控蓄电池内部氧循环的设计理念出发，研究各种充电方法对铅酸蓄电池寿命的影响。

针对蓄电池充电过程中出现的种种问题，分析现有各种充电方法存在的问题，提出一种可对铅酸蓄电池实现四段式慢脉冲充电的智能充电器设计方案。

控制开关电源的脉冲频率和占空比，从而调节充电电流和电压，实现对蓄电池的分级慢脉冲充电。

这个方案不仅可实现快速充电，同时可以减少析气，消除硫化，进行均衡充电，从而大大地延长了铅酸蓄电池的使用寿命。

关键词：慢脉冲充电；蓄电池；充电器；Abstract: The design describes the charger to the battery charger of the general principles, from the internal oxygen cycle of valve-regulated battery design concepts starting to study a variety of charging methods for lead-acid battery life implications. For battery charging problems arising in the process, analysis of existing problems in a variety of charging methods, proposed a lead-acid batteries could achieve the Four-slow pulse charge of the intelligent charger design. Control the switching power supply pulse frequency and duty cycle, thus regulating charge current and voltage to achieve the classification of the battery charge with slow pulse. This program not only for fast charging, while reducing analysis of gas, to eliminate sulfide, a balanced charge, thus greatly extending the service life of lead-acid batteries.Key words: slow pulse charge; batteries; charger;前言以动力蓄电池为能源的电动车被认为是21世纪的绿色工程，它的出现将汽车工业的发展带入了一个全新的领域。