我的铅酸蓄电池脉冲充电器设计
- 格式:doc
- 大小:15.29 MB
- 文档页数:10
我的【2 】铅酸蓄电池脉冲充电器设计我一哥们找我说,他摩托车的电瓶(容量为7AH,建议充电电流为0.7A)没有电了,能想方法给充充电么.他还拿来一个输出22V的自耦电源变压器.我想这应当不难.于是找来一个整流桥(整出来脉动直流电),一个滑动变阻器(掌握充电电流)开端操作.充了大约10个小时,根本解决问题.可是我哥们又说,他的摩托车不经常骑,所以不定什么时刻就会消失亏电的情况.能想个方法让他本身也能充电么?我就教他,成果他说这个太难,操作不了.能不能给他简略做一个电路板,他只要这边插上电源插座,那里连上电瓶就可以呢?这请求不高,对我来说可是有点难哦!想说那就本身去买一充电器不就完了么,可是看着哥们那信赖的表情,我把到嘴边的话又咽了下去.哎,谁让咱是哥们呢.我本身认为之前的充电方法固然简略,应急可以,但是确定不是长久之计.于是开端上彀汇集材料,争夺搭建一个最简略的有适用价值的电路.于是找到了这个.这个设计是应用3脚输出低电位时给电池充电,这和一般的设计(应用3脚高电位)不同,但是也没多想.既然人家设计出来了,应当就是行的通的.还有就是因为没有大功率PNP的三极管,所以斟酌参考达林顿管用PNP+NPN的方法来解决.补充一下原设计的材料:脉冲式全主动快速充电器电路简略,成本低廉,安全靠得住,其电路如图所示.电路工作道理:由图可知,市电经变压器降压,再经VD1~VD4桥式整流,在A点得到约20V的电压,经R1限流.VZ.C1稳压,在B 点得到14V阁下的稳固电压.此电压重要供应NE555工作,使其产生振荡,并从第3脚输出掌握旌旗灯号,掌握电池的充电进程,同时经由过程调节RP,在C点树立基准电位.假设只对两节镍镉电池进行充电,电位定在2.8V(比额定电压稍高一点).NE555对充电情况的检测是如许的:一开机,作为振荡元件的C2处在充电状况,NE555的第3脚输出高电平,LED灭,V1截止,电源停滞对电池充电;当C2上的电压逐渐上升,以至大于5脚的电压,内部电路触发,第7脚对地呈短路;在C2对地放电的进程中,NE555的第3脚变为低电平,LED 亮,V1导通,电源对电池开端充电;当C2上的电压因放电低于第5脚的电压1/2时,内部的电路再次翻转,第7脚与地断开,C2开端充电,第3脚重又变为高电平,以下的情况跟开机时根本雷同.当电池的充电即将完成时,C2的充电进程逐渐放慢(因第5脚的电压已接近C 点的电压),电池的充电间隙延伸,发光管长时光不亮,最后电池动态地保持在终点电压上,电路中D6用于进步充电初期的效力(缩短C2的充电时光).元器件选择:当电路只对二节镍镉电池进行充电时,元器件参数如图所示.调节RP,使C点电压等于2.8V,再调节R5到35Ω,使充电电流达到500mA;当对12V蓄电池进行充电时,起首要进步变压器的容量,将V1换成大功率的PNP管,型号如3AD6.3AD30等,将C 点电位定在12.3V阁下,再调剂R5,使充电电流达到1A阁下;当对其他类型的电池进行充电时,只需使C点的电位等于电池组的电压,并留出必定的裕量,当然也要留意变压器的容时.R5的阻值.晶体管的耐压和功率.别的,C2.R3主如果决议着充电脉冲的长短和频率,对蓄电池而言,脉冲可长些,这时可加大R3;而对一般的干电池,频率要快些,这时可减小R3.因为这个材料是在一本公开出版的书上找到的,所以也没多想,直接就做出来了.可是通电测试不久,就发明NE555已经爆裂!本来书上说他只是给2.8V的两节镍镉电池充电,我想给12V电瓶充电看来照样有问题.盯着道理图看了一下,发明这个设计是有问题的.电源电压经由一个三极管的BC极PN结(相当于一个二极管),一个限流电阻,一个LED 进入NE555的3脚,再经由过程1脚接地,这就组成了一个通路,加上整流后大约30V的电压,当然会有很大的电流畅过,555被销毁就不可避免了!实测NE555的3脚到1脚是可以导通的——岂非我的555是假货?测试电路如下:3.3V时LED微亮关灯看看后果12V时已经很亮基于这点熟悉,把电路又做了调剂.可是现适用4节镍镉电池测试,似乎照样有问题,电路不稳固,没有应用价值.这就是头痛医头脚痛医脚,弄了个焦头烂额.测试时发明改用了7812作为线性稳压给NE555供电,是否因为输入输出压差较大大, 发烧轻微也是导致工作不稳固呢?废弃之前的计划,持续查找可以应用手里现有的元器件能制造一个充电器的设计.又找到一篇文章《脉冲式充电器》,说的挺好的,也有电路图,惋惜没有参数.进修一下细看这个电路似乎也有问题,不知道元芳怎么看?Q1.Q2导通后因为没有限流电阻,会导致Q2过流销毁.Q5是个P沟道场效应管,看图应当是耗尽型场管,它的衔接方法和驱动没看懂.CD4017的8脚应当接地才对啊也许这就是个道理示意图,所以才会如斯吧?经由重复研讨,多次调剂最后终于终于制造成功.初步测试没有问题.。
正负脉冲充电器的设计陈志前Design of a positive and negative pulse chargerZhiqian chen摘要:本介绍了脉冲充电器的原理,以及通过单片机的控制实现对蓄电池进行智能脉冲充电的设计方法。
关键词:铅酸蓄电池,正负脉冲,充电。
Summary:This introduces the principle of pulse charger, and through the single chip microcomputer control to realize intelligent battery charging the design method of the pulse。
Key words: lead-acid storage battery,positive and negative pulse,charge1、概述,随着人们对环境污染的日益重视,铅酸蓄电池由于制造成本低、容量大、成本低等优点,在人们的日常生活中已经是一个非常常见的储能方式了,常见的如我们风光互补发电系统的储能部分大部分就是采用铅酸蓄电池;我们日常的代步工具——电动自行车,它的能源也是来源于铅酸蓄电池。
但是在蓄电池的使用中,由于使用方法的不同,对蓄电池的使用寿命也产生很大的影响。
充电方式的选择就是其中主要因素。
目前我们主要的蓄电池充电方式有恒压限流、恒流充电以及快速充电法等几种。
这几种常见充电方法在现实的应用中各有优缺点。
正负脉冲充电器的就是我们常用一种充电器。
在这里我们着重介绍正负脉冲充电器的工作原理。
2、脉冲充电的原理美国科学家马斯对蓄电池的充电过程的出气问题作了大量的直言和研究工作,提出了以最低出气率为前提的蓄电池可接受的充电电流曲线,在充电过程中,只要充电电流不超过蓄电池的可接受的电流,蓄电池内部就不会产生大量的气泡。
常规的三段式充电在充电初期,充电电流远小于蓄电池的可接受充电电流,因而充电时间较长,充电过程后期,充电电流有大于蓄电池的可接受电流,因而蓄电池内部会产生大量的气泡,如果在整个充电过程中能使用实际充电电流始终等于会接近于蓄电池可接受的充电电流进行充电,,却是可以大大加快充电速度,然而,充电过程中蓄电池产生的极化电压会阻碍本身的充电。
铅酸电池智能充电器设计摘要铅酸蓄电池在直接供电和备用供电等场合获得了比较广泛的应用。
为了更加有效合理的对铅酸蓄电池充电的作用,所以在给蓄电池充电的过程中,应合适的给电池充电,从而减少充电时对电池的损害。
达到保护电池,维持电池的使用寿命。
由于蓄电池在充电时的温度是变化的,所以在设计充电器时应把温度考虑到充电的因素当中。
对充电过程的进一步精确控制。
本文中铅酸蓄电池充电器主要用到的芯片UC3909,介绍了UC3909控制智能充电器的工作原理,分析了电池充电时的各种状态,具体解决方案,做到对电池的伤害最小,并设计了应用于铅酸电池硬件控制电路,监控电路的设计方案,对UC3909,HT46R23等芯片做了简单介绍,并且还对蓄电池充电器系统硬件电路的设计做了较为明确的说明和具体的软件编程。
另外,本文还对电池的充电电压和电池温度的监控流程进行了初步设想,从而实现充电器的智能化。
对蓄电池在充电时起到了一定的保护作用,基本上解决了充电时的电能浪费和能源浪费的问题。
为今后的减排节能起到了一定作用。
关键词:UC3909;HT46R23;铅酸蓄电池;智能充电;控制Intelligent lead-acid battery charger designABSTRACTLead-acid battery in direct power supply and backup power supply has been widely used. In order to more effective and reasonable, the function of lead-acid battery charging so on battery charging process, should be suitable for the battery, and thus to minimize damage to the battery when charging. To protect the battery, to maintain the service life of batteries. Due to the temperature of the battery when charging is changing, so in the design of the charger should be the temperature when considering the factors of charging. Further precise control of the charging process. The chip UC3909 lead-acid battery charger is mainly used in this paper, introduces the working principle of intelligent charger UC3909, analyzes several kinds of battery charging status, the specific solutions, to achieve the minimum damage to the battery, and designs the hardware control circuit used in lead-acid battery, the control circuit design, to UC3909 HT46R23 chip made simple introduction, but also on the battery charger system clear instructions to the hardware circuit design and software programming in detail. In addition, this article also for charging voltage of the battery and battery temperature monitoring process has carried on the preliminary conception, so as to realize the intelligent of the charger. For the protection of the battery when charging have played a role, basically solved the charging electric energy waste and energy waste problem. Play a certain role for the future of the emissions reduction and energy saving.Key words:UC3909; HT46R23; Lead-acid batteries; Intelligent Charger; Monitoring目次摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2智能铅酸电池的发展 (1)1.3常见充电方法概述 (2)1.4课题的目的和意义 (2)1.5课题的组织安排 (2)2 系统的总体方案及芯片简介 (4)2.1系统的总体方案 (4)2.2系统软件实现方案 (4)2.3充电电路硬件设计方案 (4)2.3.1基于UC3909及外围元件充电电路设计方案 (4)2.3.2基于充电电压的监控电路设计方案 (5)2.3.3基于电池温度监控设计方案 (5)2.3.4基于充电器电源电路设计方案 (5)2.3.5基于恒定+5V电源电路设计方案 (6)2.4 UC3909简介 (6)2.4.1概述 (6)2.4.2引脚排列与功能说明 (7)2.5 HT46R23芯片简介 (8)2.5.1概述 (8)2.5.2引脚排列与功能说明 (8)2.5.3内部框图 (10)2.6 MC34063芯片简介 (11)2.6.1概述 (11)2.6.2引脚排列与说明 (11)2.7 DS18B20芯片简介 (11)2.7.1概述 (11)2.7.2引脚排列与功能 (12)2.7.3内部框图和主要特性 (12)2.8液晶显示模块简介 (13)2.8.1管脚介绍及主要技术参数 (13)2.8.2相关指令 (14)3 铅酸蓄电池智能充电系统硬件电路设计 (15)3.1铅酸蓄电池充电问题分析 (15)3.2铅酸蓄电池智能充电器的结构及充电方法 (16)3.2.1充电电路的电路结构 (16)3.2.2充电电路的电路充电方法 (16)3.3铅酸蓄电池智能充电器电路设计 (17)3.3.1电铅酸蓄电池充电电路实现功能 (17)3.3.2输入电源电路 (18)3.3.3MC34063降压变换电路 (19)3.3.4UC3909及外围元件组成的充电电路 (19)3.3.5电池的充电电压的监控电路 (22)3.3.6蓄电池充充电温度监控电路 (23)3.3.7恒定+5V电源电路 (24)3.3.8继电保护电路 (24)4 铅酸电池充电系统软件设计 (26)4.1系统软件设计注意事项 (26)4.2铅酸电池充电系统软件设计 (26)4.3系统各子部分软件设计 (27)4.3.1A/D转换子程序采样部分 (27)4.3.2液晶显示部分 (27)4.3.3温度传感器部分 (28)设计总结 (30)致谢 (31)参考文献 (32)1 绪论1.1 引言近些年来,铅酸蓄电池凭借着性能稳定、寿命长、低成本、还有可逆性等特点,使得铅酸蓄电池成为一种新型的能源。
一种高可靠低成本的48V25A铅酸蓄电池脉冲充电器一、摘要本文提出一种简易的48V25A铅酸蓄电池脉冲充电器电路,其特点是电路简单,低成本和可靠性高,并且采用脉冲充电。
二、电路简介AC220V输入整流后用小电容滤波,再由IGBT推挽电路变换成48V/25A输出(实际最大输出达60V/25A)。
对两个IGBT均使用无损吸收,以减少IGBT的开关损耗并提高其开关频率,减少主变压器和输出电抗的体积。
开关电源的控制IC 使用UC3846,控制方式采用峰值电流型,两路PWM 信号经对管广大放大后直接驱动IGBT ;充电方法采用三段式充电。
三、电路原理见图3。
输入交流电AC220V/50Hz 经D1整流和去高频电感后,得到0~300V 100Hz大纹波直流电压。
在输入电压较低时,即t0-t1段,由于主变压器副边整流后的平均电压低于蓄电池的端电压,输出为0;随着输入电压的增大,主变压器副边整流后的平均电高于蓄电池的端电压,即t1-t2段,电路对蓄电池充电,又由于峰值电流控制的作用,使输出电流近似方波,而输入电流近似100Hz反正弦函数;在t2-t3段,输入电压较低,输出电流为0。
调整主变压器的变比,可使变换器在Vin=150V时有大电流输出,可以获得约90%的功率因数。
四、小结从主电路原理图和分析可知,电路去掉了高压电解电容,并采用IGBT推挽结构。
相对于常规的开关电源电路,有以下个特点:1.降低了成本,提高了产品的可靠性。
高压电解电容一直是可靠性的隐患,俗称“定时炸弹”。
2.在无APFC的情况下,有较高的输入功率因数,在要求不高的情况下,简单、可靠。
3.不需外加控制电路,便可以实现脉冲充电。
4.使用IGBT推挽,使3846可以直接驱动两路IGBT,使电路成本更低,可靠性更高。
5.由于电路间歇,相应主功率器件的工作电流有效值和工作电压都比相同功率的常规开关电源电路大,即主变压器、输出整流管和输出滤波电感的成本有所增加。
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。
一款简单实用的铅酸蓄电池充电器本人在设计一种由单片机控制的交直两用的测试设备时用到了12V、4安时的铅酸蓄电池。
为了使测试设备使用更为方便,设备本身必须具备有对蓄电池的充电功能。
为了尽量减少制作成本,减小设备的体积重量。
将原本只在设备测试状态才工作的产生恒流电源的三端稳压管LM338在设备充电状态时又作为蓄电池充电的控制管。
因为采用了单片机所以对于蓄电池的“充电”、“工作”两种状态的切换是很容易实现的。
下面主要介绍如何利用LM338实现对蓄电池的充电功能的。
在对蓄电池充电时设备是不需要对外输出电流的,能不能将LM338通过电路切换用在充电电路里呢?实践证明是可行的。
下面将使用LM338构成的对12V、4安时铅酸蓄电池的充电电路单独绘制如图①:图①本图中的蓄电池处于对外输出电流的状态,当要对电池充电时,设备接市电。
通过单片机控制“K1”使“J2”吸合,蓄电池正极与“BA”接通,蓄电池进入充电状态。
(如果此装置单独作为一个充电器“K1”可以是一个简单的手动开关)电路分析:本电路的关键是“LM338”可调三端稳压器可以根据蓄电池充电过程中的不同状态,通过变换LM338的外电路使其具有“恒压”和“恒流”两种功能。
在本电路中当电池电压低于15V时,LM338恒流输出,当电池电压充到15V电压时,“LM338”自动变为恒压输出。
从而能很好地完成整个的设电过程。
这个电路是如何达到这一目的的呢。
由电压比较器“LM393”及稳压二极管组成“恒流”“恒压”切换电路,“Z1”的稳压值为15V,(为了保证比较器可靠切换,在调试时让比较器“IC1②脚略低于15V)当电池电压高于此值时,“LM393”第“1”脚输出高电位,“J1”通电继电器吸合。
当电池电压低于此值时,“LM393”第“1”脚输出低电位,“J1”失电继电器释放。
按钮开关“K1”外于分开位置时,对外供电,当需要充电时,按下“K1”开关,电池正极与继电器的第二组公用接点“4”脚接通,此时的电池电压低于15V,比较器“1”脚输出低电位,三极管“G1”截止,继电器“J1”释放“J1_1:11-13;J1_2:4-6脚通,等效电路如图②。
铅蓄电池充电器制作
本人自制了一简单充电器,不仅充电电流可调,而且充满后自动断电,使用两年来一直很好。
一、充电原理
如图所示,当需要充电的电瓶的“+”“-”极接入电路时,先将w1左旋到底,再打开电源开关,然后按下AN按钮,JA动作,JA-1吸合而自锁;JA-2接通充电电路。
以36Ah铅蓄电瓶为例。
慢慢调整W1改变BT33的振荡频率,从而改变单向可控硅的导通角。
使电流表的指针为1.8A左右,此时充电器对电瓶进行充电,随着充电时间增加,充电电流逐渐减小,电瓶两端电压逐渐增加,当电瓶两端电压为16V时,JB动作,JB-1断开220V供电电路;JA释放,JA-1解锁,同时JA-2断开电瓶与检测电路,充电器停止工作。
二、元件选择
电瓶的安全充电电流一般为容量的1/20。
如36Ah电瓶充电电流为1.8A 左右。
为了使充电器具有通用性,变压器的功率最好选大一点.输出电压高。
铅酸蓄电池充电装置的设计方案1 概述1.1 课题研究的背景电池是一种化学电源,是通过能量转换而获得电能的设备。
也被称为可再充电电池或蓄电池被激活的充电电池的放电后的活性物质继续使用的二次电池。
当对电池充电时,电能转变为化学能,实现向负荷供电,伴随吸热过程。
应用过程中的可充电电池,充电器是使用的设备,是其成功的关键,可充电电池一问世,充电器设计就是一个关键问题,因为直接影响充电电池的两个重要方面:充电电池的使用容量及循环寿命。
因此,直到二十世纪中叶,充电器的技术都没有取得大的进展,常用的恒流或恒压充电方法,效果比较差。
这种情况一直持续,直到六十年代MASCC博士基于最低出气率曲线原理,发现可接受的电池充电电流的大小随时间而减少这一规律,证实恒流或恒压充电是不是最合适的方法。
根据MASCC 的曲线,提出了两阶段,三阶段的多段充电方式。
所谓的两阶段的第一阶段以恒定电流或恒定电压对电池进行充电,当电池电压达到一定的水平,然后涓流充电;所谓的三阶段充电先以恒定电流充电,直到电池电压达到一定值时,转入第二阶段,即恒定电压充电阶段,当电流降到某种程度时,进入第三阶段涓流充电。
经过几十年的发展,铅酸蓄电池充电技术已较为成熟。
由于使用这种电池的性能接近镍镉电池,而且不需要维护,国内铅酸电池使用量逐渐增加。
充电器在近几年的进步已经取得明显进步的标志就是世界上最的半导体制造商纷纷推出自己的充电芯片,其中一些还带有中央处理器。
本文也将应用单片机PIC16C54,设计一款智能型铅酸蓄电池充电器。
1.2 课题研究的意义由于铅酸电池有许多因素影响电池的寿命和容量,为了提高效率,消除偏振,缩短充电时间,在分析铅酸电池的充电特性的基础上,集合涓流充电和恒定电流,恒定电压充电,PIC16C54微控制器,脉宽调制技术的优点,根据电压、电流反馈自动调节充电脉冲宽度,设计一个可以在系统控制下进行三阶段充电的铅酸蓄电池智能充电器。
该充电器根据设计的充电方法对12V、4AH蓄电池充电。
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内关断和导通的时间,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,适应市电输入范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 。
大功率铅酸蓄电池快速脉冲充电控制器设计的开题报告一、选题背景铅酸蓄电池是一种应用广泛的蓄电池,具有价格便宜、容量大和寿命长等优点,被广泛应用于电动汽车、UPS电源、电力电子等领域。
然而,由于其在充放电过程中会产生“极化效应”,导致电池内部电化学反应速度降低,进而影响电池的充电速度和充电效率。
而脉冲充电是一种可以有效解决铅酸蓄电池极化效应的技术。
尤其是对于大功率铅酸蓄电池,使用脉冲充电技术可以大幅提高充电速度和充电效率,降低充电时间和成本,因此越来越受到重视。
二、课题目的本课题旨在设计一种适用于大功率铅酸蓄电池的快速脉冲充电控制器,以提高铅酸蓄电池的充电速度和充电效率,从而降低充电时间和成本。
三、课题内容本课题的主要研究内容包括:1.铅酸蓄电池的电化学原理和充电特性的研究。
2.脉冲充电技术的原理研究及其在铅酸蓄电池充电中的应用。
3.快速脉冲充电控制器的设计与实现。
4.控制器的性能测试和优化。
四、研究方法本课题中将主要采用以下研究方法:1.文献调研方法,了解铅酸蓄电池、脉冲充电技术和控制器设计等方面的研究进展,分析控制器设计的关键难点和解决方法。
2.仿真模拟方法,利用Matlab等工具进行电路仿真模拟,优化控制器设计。
3.实验方法,利用实验室的测试设备进行控制器性能测试,评估控制器的充电速度、充电效率和充电稳定性等方面的性能。
五、预期结果本课题的主要预期结果为设计出一款适用于大功率铅酸蓄电池的快速脉冲充电控制器,具有较高的充电速度和充电效率,并且能够较好地解决铅酸蓄电池极化效应的问题,具有一定的实用性和推广价值。
六、参考文献[1]陈大伟, 张成文. 铅酸蓄电池的各种快速充放电技术及其应用研究[J]. 中国电机工程学报, 2006, 26(20): 89-94.[2]叶永仁. 脉冲充电技术研究及其在铅酸蓄电池中应用的探讨 [J]. 电源技术, 2006, 30(2): 25-27.[3]Jain R K, Joshi P K, Garg K. Charging algorithms for lead-acid batteries: a review [J]. International Journal of Renewable Energy Research, 2017, 7(3): 1072-1079.[4]Iglesias R, Galván E, Rejón V, et al. Toward a fast charging strategy for lead-acid batteries using an adaptive pulse charging technique [J]. SAE International Journal of Alternative Powertrains, 2012, 1(1): 99-108.。
我的铅酸蓄电池脉冲充电器设计
我一哥们找我说,他摩托车的电瓶(容量为7AH,建议充电电流为0.7A)没有电了,能想办法给充充电么。
他还拿来一个输出22V的自耦电源变压器。
我想这应该不难。
于是找来一个整流桥(整出来脉动直流电),一个滑动变阻器(控制充电电流)开始操作。
充了大约10个小时,基本解决问题。
可是我哥们又说,他的摩托车不经常骑,所以不定什么时候就会出现亏电的情况。
能想个办法让他自己也能充电么?我就教他,结果他说这个太难,操作不了。
能不能给他简单做一个电路板,他只要这边插上电源插座,那边连上电瓶就可以呢?这要求不高,对我来说可是有点难哦!想说那就自己去买一充电器不就完了么,可是看着哥们那信任的
表情,我把到嘴边的话又咽了下去。
哎,谁让咱是哥们呢。
我自己觉得之前的充电方法虽然简单,应急可以,但是肯定不是长久之计。
于是开始上网搜集资料,争取搭建一个最简单的有实用价值的电路。
于是找到了这个。
这个设计是利用3脚输出低电位时给电池充电,这和一般的设计(利用3脚高电位)不同,但是也没多想。
既然人家设计出来了,应该就是行的通的。
还有就是因为没有大功率PNP的三极管,所以考虑参考达林顿管用
PNP+NPN的方式来解决。
补充一下原设计的资料:
脉冲式全自动快速充电器电路简单,成本低廉,安全可靠,其电路如图所示。
电路工作原理:由图可知,市电经变压器降压,再经VD1~VD4桥式整流,在A点得到约20V的电压,经R1限流、VZ、C1稳压,在B点得到14V左右的稳定电压。
此电压主要供给NE555工作,使其产生振荡,并从第3脚输出控制信号,控制电池的充电过程,同时通过调节RP,在C点建立基准电位。
假设只对两节镍镉电池进行充电,电位定在2.8V(比额定电压稍高一点)。
NE555对充电情况的检测是这样的:一开机,作为振荡元件的C2处在充电状态,NE555的第3脚输出高电平,LED灭,V1截止,电源停止对电池充电;当C2上的电压逐渐上升,以至大于5脚的电压,内部电路触发,第7脚对地呈短路;在C2对地放电的过程中,NE555的第3脚变为低电平,LED亮,V1导通,电源对电池开始充电;当C2上的电压因放电低于第5脚的电压1/2时,内部的电路再次翻转,第7脚与地断
开,C2开始充电,第3脚重又变为高电平,以下的情形跟开机时基本相同。
当电池的充电即将完成时,C2的充电过程逐渐放慢(因第5脚的电压已接近C点的电压),电池的充电间隙延长,发光管长时间不亮,最后电池动态地维持在终点电压上,电路中D6用于提高充电初期的效率(缩短C2的充电时间)。
元器件选择:当电路只对二节镍镉电池进行充电时,元器件参数如图所示。
调节RP,使C点电压等于2.8V,再调节R5到35Ω,使充电电流达到500mA;当对12V蓄电池进行充电时,首先要提高变压器的容量,将V1换成大功率的PNP管,型号如3AD6、3AD30等,将C点电位定在12.3V左右,再调整R5,使充电电流达到1A左右;当对其他类型的电池进行充电时,只需使C点的电位等于电池组的电压,并留出一定的裕量,当然也要注意变压器的容时、R5的阻值、晶体管的耐压和功率。
另外,C2、R3主要是决定着充电脉冲的长短和频率,对蓄电池而言,脉冲可长些,这时可加大R3;而对一般的干电池,频率要快些,这时可减小R3。
由于这个资料是在一本公开出版的书上找到的,所以也没多想,直接就做出来了。
可是通电测试不久,就发现NE555已经爆裂!
原来书上说他只是给2.8V的两节镍镉电池充电,我想给12V电瓶充电看来还是有问题。
盯着原理图看了一下,发现这个设计是有问题的。
电源电压经过一个三极管的BC极PN结(相当于一个二极管),一个限流电阻,一个LED 进入NE555的3脚,再通过1脚接地,这就构成了一个通路,加上整流后大约30V的电压,当然会有很大的电流通过,555被烧毁就不可避免了!
实测NE555的3脚到1脚是可以导通的——难道我的555是赝品?
测试电路如下:3.3V时LED微亮
关灯看看效果
12V时已经很亮
基于这点认识,把电路又做了调整。
可是实际用4节镍镉电池测试,好像还是有问题,电路不稳定,没有使用价值。
这就是头痛医头脚痛医脚,弄了个焦头烂额。
测试时发现改用了7812作为线性稳压给NE555供电,是否因为输入输出压差较大大,发热严重也是导致工作不稳定呢?
放弃之前的方案,继续寻找可以利用手里现有的元器件能制作一个充电器的设计。
又找到一篇文章《脉冲式充电器》,说的挺好的,也有电路图,可惜没有参数。
学习一下
细看这个电路好像也有问题,不知道元芳怎么看?
Q1、Q2导通后由于没有限流电阻,会导致Q2过流烧毁。
Q5是个P沟道场效应管,看图应该是耗尽型场管,它的连接方式和驱动没看懂。
CD4017的8脚应该接地才对啊
也许这就是个原理示意图,所以才会如此吧?
经过反复研究,多次调整最后终于终于制作成功。
初步测试没有问题。