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多阶段正负脉冲铅酸蓄电池充电系统设计

作　者: 程超会
导　师: 王芳；王长清
学　校: 河南师范大学
专　业: 物理电子学
关键词: 铅酸蓄电池智能充电多阶段正负脉冲模块化
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

电池问题是制约电动车发展的关键。铅酸蓄电池因具有高功率、高性价比、丰富的原材料、高回收率等优点,作为电动自行车的首选电源。目前铅酸蓄电池充电系统存在着充电效率低、过充电、充电不足和严重析气等问题,导致铅酸蓄电池的性能降低和深循环使用寿命的缩短。本文以电动自行车用铅酸蓄电池为应用目标,针对铅酸蓄电池充电过程中出现的种种问题,结合铅酸蓄电池充电时内部电化学反应各个阶段的特性、国内外现有铅酸蓄电池的充电技术和目前充电器的优点,提出了一种新型的智能充电方案——“多阶段式正负脉冲”(正脉冲充电、修复;负脉冲去极化;尖脉冲去硫化)的充电方案,并做出了该方案的硬件电路和控制软件的设计方案,并做出了仿真和实验。该铅酸蓄电池充电系统采用模块化设计,与现有的铅酸蓄电池充电器配套使用,该系统控制每一阶段的起始、结束,该阶段的充电模式、充电电流,并可根据所充铅酸蓄电池的状态参数对充电模式进行选择。为了实现铅酸蓄电池的智能充电,采用Mega16控制器对铅酸蓄电池充电进行智能控制。该方案的控制回路主要是通过对所充铅酸蓄电池的电压、充电电流、温度实时检测,对充电参数(充电模式、充电电流)做出实时合理的调整,对充电过程进行全程监控,发现异常停止充电并报警,提高了实用性、安全性和可靠性。大量的实验验证,该充电系统对充分发挥铅酸蓄电池的性能,提高铅酸蓄电池的充电速度,减少铅酸蓄电池充电过程中的损耗,消除充电过程中的极化和硫化,延长铅酸蓄电池的深循环使用寿命具有重要意义。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
第一章绪论  9-13
  1.1 课题的背景及意义  9-10
  1.2 国内外充电方式的发展状况  10-11
  1.3 研究的主要内容  11
  1.4 本论文的内容安排  11-13
第二章铅酸蓄电池  13-27
  2.1 铅酸蓄电池的分类  13
  2.2 铅酸蓄电池基本概念和充电特性  13-27
    2.2.1 铅酸蓄电池的构造  13-15
    2.2.2 铅酸蓄电池工作原理  15-18
    2.2.3 铅酸蓄电池充电的理论基础  18-21
    2.2.4 铅酸蓄电池的充电特性  21-23
    2.2.5 衡量铅酸蓄电池常用的性能指标  23-27
第三章铅酸蓄电池充电方法  27-39
  3.1 常规铅酸蓄电池充电方式  27-31
    3.1.1 恒流充电  27-28
    3.1.2 恒压充电  28-29
    3.1.3 阶段充电法  29-31
  3.2 快速充电技术  31-36
    3.2.1 脉冲充电法  31-32
    3.2.2 REFLEXTM 充电法  32-33
    3.2.3 变电流间歇充电法  33-34
    3.2.4 变电压间歇充电法  34
    3.2.5 变电压变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法  34-35
    3.2.6 充电模式对温升、循环寿命的影响  35-36
    3.2.7 充电电压、充电时间对循环寿命的影响  36
  3.3 各种充电方法优缺点比较  36-39
第四章铅酸蓄电池充电系统设计  39-57
  4.1 多阶段正负脉冲充电  39-45
    4.1.1 小电流预充电阶段  39-40
    4.1.2 快速充电阶段  40-42
    4.1.3 调整充电阶段  42-43
    4.1.4 补足充电阶段  43-44
    4.1.5 均衡充电阶段  44
    4.1.6 充电容量与温度的关系  44-45
  4.2 主要元器件介绍  45-50
  4.3 充电系统的硬件设计  50-55
    4.3.1 充电系统的硬件方框图  50
    4.3.2 充电系统的硬件电路设计  50-54
    4.3.3 充电模块的软件流程  54-55
  4.4 充电模块的实验结果  55-57
结论  57-59
参考文献  59-61
致谢  61-63
攻读学位期间发表的学术论文目录  63-64

多阶段正负脉冲铅酸蓄电池充电系统设计

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