電動車智能充電器

　　一、項(xiàng)目背景
　　
　　近年來隨著城鎮(zhèn)規(guī)模的擴(kuò)大、城市人口的增多，交通越來越擁擠，燃油機(jī)動車所排放的尾氣已經(jīng)成為大氣污染的主要原因之一。而電動自行車因其輕巧、安全、省力并有益于環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。逐漸成為人們理想的代步工具。
　　我上中學(xué)后，學(xué)校離家里比較遠(yuǎn)。爸爸為我買了新電動車，可新電動車電瓶使用不到一年，電池容量迅速下降，找商家維修，商家檢查后說是我充電不當(dāng)。我原來以為充電時(shí)間越長，充電就越多，于是每天車子不用的時(shí)候都在車庫里插上電源充電，沒有想到因過度充電，損害了電瓶。我就想如何才能改進(jìn)自己的充電器，讓電瓶在充滿電之后自動停止充電。在上網(wǎng)查閱了大量相關(guān)資料之后，我逐漸意識到其實(shí)與電池充電相關(guān)的知識、因素還很多，目前我國電動車普遍使用的充電器都存在這樣那樣的缺陷和不足。后來在老師和有關(guān)專家的指導(dǎo)下，我對電動車的充電原理有了進(jìn)一步的了解，并設(shè)想出加入環(huán)境溫度探頭和單片機(jī)，使充電過程智能化，達(dá)到延長蓄電池的使用壽命的方案。
　　
　　二、項(xiàng)目的研究過程
　　
　　1.基本原理介紹
　　目前電動自行車所用的鉛酸蓄電池是世界上廣泛使用的一種化學(xué)電源。該產(chǎn)品由于具有良好的可逆性，電壓特性平穩(wěn)，使用壽命長，適用范圍廣，原材料豐富及造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的使用。但是由于普通充電器的充電方法不合理，使蓄電池壽命大大縮短。現(xiàn)在很多普通的蓄電池使用壽命只有3～5年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)指標(biāo)10～15年的要求。研究發(fā)現(xiàn)：電池充電過程對電池壽命影響較大，也就是說，絕大多數(shù)的電池不是用壞的，而是充壞的。由此可見。一個(gè)性能良好的充電器對電池的使用壽命具有舉足輕重的作用，它不僅可以延長蓄電池的使用壽命，節(jié)約有限的資源，同時(shí)也能夠降低電動自行車用戶的經(jīng)濟(jì)投入。
　　據(jù)我調(diào)查，目前常用的鉛酸蓄電池充電器主要采用的是下面兩種充電方式：浮充(又稱恒壓充電)和循環(huán)充電。但這兩種方法皆有一些不足之處：在充電過程中，電池的電壓逐漸提高，充電電流逐漸下降，而恒壓充電的方式不管電池電壓的實(shí)際狀態(tài)，充電電壓總是恒定的，這樣容易導(dǎo)致電池?fù)p壞。循環(huán)充電采用較小的電流充電，充電效果較好。但對于大容量的蓄電池，充電時(shí)間會拖得很長，時(shí)效低，造成諸多不便。
　　我國幾乎所有地區(qū)的電動車都普遍使用無溫度補(bǔ)償?shù)某潆娖?，這種充電器會對電池造成損害。夏季過充，冬季欠充，而過充和欠充都容易造成電池失水和硫酸鹽化。電池失水后，硫酸濃度提高，加劇了板極腐蝕，就更容易產(chǎn)生硫酸鹽化，而硫酸鹽化的電池則更容易失水，這是一種連鎖反應(yīng)。
　　對于目前國內(nèi)的充電器均不能提高電池的充電效率，而且缺乏溫度補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)實(shí)，本產(chǎn)品所設(shè)計(jì)的智能充電器，以三段式充電理論為基礎(chǔ)，有恒流限壓、恒壓限流、浮充三階段。同時(shí)利用溫度傳感器將采集到的信號送給A／D轉(zhuǎn)換器。A／D轉(zhuǎn)換器再將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后送單片機(jī)進(jìn)行處理，最后確定所在的溫度擋，通過多路模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，大大提高電池的充電效率，縮短充電時(shí)間，并能有效延長電池的壽命。
　　(1)鉛酸蓄電池的性能介紹
　　本項(xiàng)目的研究對象閥控式鉛酸蓄電池的電化學(xué)反應(yīng)。其原理為：充電時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能在電池內(nèi)儲存起來。放電時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能供給外系統(tǒng)。其充電和放電過程是通過電化學(xué)反應(yīng)完成的，電化學(xué)反應(yīng)式如下：
　　
　　(2)鉛酸蓄電池的三段式充電過程介紹
　　鉛酸蓄電池的三段式充電采用先恒流充電，再恒壓充電。最后采用浮充進(jìn)行維護(hù)充電。一般分為快速充電、補(bǔ)足充電、涓流充電三個(gè)階段。
　　快速充電階段(恒流限壓階段)：用大電流對電池進(jìn)行充電以迅速恢復(fù)電池電能，充電速率可以達(dá)1C以上，此時(shí)充電電壓較低，會隨著時(shí)間而逐漸上升，但會限制充電電流在一定數(shù)值范圍之內(nèi)。以恒定的電流進(jìn)行快速充電。
　　補(bǔ)足充電階段(恒壓限流階段)：相對于快速充電階段。補(bǔ)足充電階段又可以稱為慢速充電階段。當(dāng)快速充電階段終止時(shí)，電池并未完全充足。還需加入補(bǔ)足充電過程，補(bǔ)足充電速率一般不超過0.3C，因?yàn)殡姵仉妷航?jīng)過快速充電階段后有所升高。所以補(bǔ)足充電階段的充電電壓也應(yīng)該有所提升，并且恒定在一定范圍之內(nèi)。
　　涓流充電階段(浮充階段)：在補(bǔ)足充電階段后期。當(dāng)檢測到溫度上升超過極限值或充電電流減小到一定值之后，開始用更小的電流進(jìn)行充電直至滿足一定的條件后結(jié)束充電。浮充電壓下，充入的電流應(yīng)能補(bǔ)充電池因自放電而失去的能量。浮充電壓不能過高，以免因嚴(yán)重的過充電而縮短電池壽命。采用適當(dāng)?shù)母〕潆妷?，密封鉛酸蓄電池的壽命可達(dá)10年以上。實(shí)踐證明，實(shí)際的浮充電壓與規(guī)定的浮充電壓相差5％時(shí)，免維護(hù)蓄電池的壽命將縮短一半。
　　以我國電動車采用較多的36V12A·h鉛酸蓄電池組為例。第一階段以1.7A的恒定電流將電池充到約44.4V：第二階段將電池電壓充到44.4V，保持恒定，將充電電流逐漸減小至約0.4A；第三階段將電壓降至約41.4V，電流減至約50MA對電池進(jìn)行浮充。
　　(3)溫度補(bǔ)償?shù)目刂七^程介紹
　　鉛酸電池的電壓具有負(fù)溫度系數(shù)，在環(huán)境溫度為25℃時(shí)工作很理想的普通(無溫度補(bǔ)償)充電器。當(dāng)環(huán)境溫度降到0℃時(shí)，電池就不能充足電，當(dāng)環(huán)境溫度上升到50℃時(shí)，電池將因嚴(yán)重的過充電而縮短壽命。因此，為了保證在很寬的溫度范圍內(nèi)，都能使電池剛好充足電，充電器的各種轉(zhuǎn)換電壓必須隨電池電壓的溫度系數(shù)而變。
　　充電過程中，電池內(nèi)的再化合反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱，由于蓄電池的密封結(jié)構(gòu)使熱量不易散出，導(dǎo)致蓄電池溫度升高，電解液干涸，造成電池的熱失控。而且若沒有溫度補(bǔ)償?？赡軐?dǎo)致電池充電不足或過充。而縮短了電池的使用壽命。
　　啟動溫度補(bǔ)償功能之后，充電電壓可根據(jù)以下方程式進(jìn)行修正：
　　Vtc=Vn-TeN(T-20)
　　式中.Vte為經(jīng)溫度補(bǔ)償后的電壓.Vn為未經(jīng)補(bǔ)償?shù)碾妷?，Tc為溫度補(bǔ)償系數(shù)，單位mV／℃，補(bǔ)償系數(shù)一般為2～4mV／℃；N為每組蓄電池的數(shù)值；T為溫度傳感器采集到的溫度。
　　蓄電池的環(huán)境溫度的影響，以36V蓄電池組為例，具體充電電壓與溫度的關(guān)系見表1所示。
　　
　　本設(shè)計(jì)通過對環(huán)境溫度的測試，通過A／D進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行分析，分階段進(jìn)行溫度補(bǔ)償，選擇相應(yīng)的恒壓充電電壓和浮充電壓。
　　
　　
　　2.項(xiàng)目的硬件設(shè)計(jì)
　　項(xiàng)目硬件設(shè)計(jì)包含總體設(shè)計(jì)思路，產(chǎn)品總的結(jié)構(gòu)框圖，硬件電路設(shè)計(jì)等。
　　(1)總體設(shè)計(jì)思路
　　設(shè)計(jì)擁有溫度補(bǔ)償?shù)娜A段充電器，需要考慮下面幾個(gè)方面的內(nèi)容：
　?、龠x擇合適的單片機(jī)包含的定時(shí)器。
　?、谶x擇合適的溫度傳感器芯片，要根據(jù)實(shí)際需要以及各種溫度傳感器的性能參數(shù)來決定。
　?、圻x擇合適的A／D轉(zhuǎn)換器件，它主要是實(shí)現(xiàn)溫度傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
　　④進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)開關(guān)電源，并能進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)。
　　(2)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖
　　在圖1中，調(diào)諧脈沖變壓器、輸出整流濾波、光耦反饋、開關(guān)脈沖控制共同構(gòu)成了開關(guān)穩(wěn)壓電源，并且根據(jù)反饋信號調(diào)整開關(guān)脈沖占空比，進(jìn)而調(diào)整穩(wěn)壓電源的直流輸出電壓的大小。再通過外圍電路進(jìn)行充電狀態(tài)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)恒流、恒壓、浮充三階段充電模式轉(zhuǎn)換。
　　而環(huán)境溫度經(jīng)過溫度傳感器進(jìn)行采樣，經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送入單片機(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)則控制模擬開關(guān)，對充電狀態(tài)調(diào)節(jié)這一部分相應(yīng)的電阻參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對不同溫度下的充電的溫度補(bǔ)償。
　　(3)硬件電路設(shè)計(jì)
　　硬件電路的設(shè)計(jì)包括單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、A／D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)、電源設(shè)計(jì)等。
　　單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括振蕩電路和復(fù)位電路的設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)電路圖如下：
　　單片機(jī)的外部晶振采用11.0592MHz的。單片機(jī)的復(fù)位電路，采用一般的RC電路實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位，成本比較低。
　　80C51單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)定時(shí)器，可以實(shí)現(xiàn)對狀態(tài)的檢測，利用其內(nèi)部的A／D轉(zhuǎn)換將溫度傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
　　本產(chǎn)品利用AD590溫度傳感器完成溫度的測量，把轉(zhuǎn)換的溫度值的模擬量進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，將結(jié)果送人單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的控制。
　　AD590溫度與電流的關(guān)系如表2所示：
　　由于AD590的溫度變化范圍在-55℃～+150％之間，經(jīng)過10kO之后采樣到的電壓變化在2.182V～4.232V之間，不超過5V電壓所表示的范圍，因此參考電壓取電源電壓VCC(實(shí)測VCC=4.70V)。由此可計(jì)算出經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換之后的攝氏溫度顯示的數(shù)據(jù)為：
　　如果(D×2350÷128)<2732，則顯示的溫度值為－(2732－(D×2350÷128))；如果(D×2350÷128)≥2732，則顯示的溫度值為+((D×2350÷128)－2732)。溫度檢測以及A／D轉(zhuǎn)換電路原理如圖3所示。
　　
　　在設(shè)計(jì)中采用反激式開關(guān)穩(wěn)壓電源，其中使用了現(xiàn)階段的一種性能優(yōu)異、應(yīng)用廣泛、結(jié)構(gòu)較簡單的PWM開關(guān)電源集成控制器UC3842。作為開關(guān)脈沖控制單元使用，光耦反饋使用了P521。而整流濾波單元也使用了全橋整流。
　　(4)溫度補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)(見圖4)
　　溫度采樣電路采集到當(dāng)前的溫度。利用MCS-51單片機(jī)進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行溫度補(bǔ)償。啟動溫度補(bǔ)償功能之后，充電電壓進(jìn)行修正：Vtc=Vn-TcN(T-20)，但根據(jù)實(shí)際的情況只需要分成8檔。即：
　?。?0℃～10℃?。?0℃～10℃　－10℃～0℃
　　0℃～10℃　10℃～20℃　20℃～25℃
　　25℃～30℃　30℃～40℃
　　由于充電電壓(恒壓電壓和浮充電壓)主要由R8、R9進(jìn)行并聯(lián)，通過改變它的阻值來調(diào)節(jié)，所以就計(jì)算出溫度補(bǔ)償后的相應(yīng)檔次的電阻值，由單片機(jī)根據(jù)溫度處于的檔，來決定選用的電阻，由hc4051實(shí)現(xiàn)。
　　he4051是模擬8通過多路轉(zhuǎn)換開關(guān)。用3輸入的數(shù)wR42oIPIQdNTAWKrgPzqQg==字信號控制8通道的模擬開關(guān)。對于HC4051，0～5V的邏輯信號能控制+5V模擬信號傳遞(VCC=5V，VEE=-5V)，禁止端INH=H時(shí)。全部開關(guān)為關(guān)態(tài)。
　　(5)系統(tǒng)總原理圖(見圖5)
　　
　　系統(tǒng)總的原理圖共分三部分，電源部分、數(shù)字部分、模擬部分(即充電器的狀態(tài)調(diào)節(jié))，如圖5所示。主要工作原理以及圖中具體工作情況如下：
　?、?20V交流電經(jīng)TO雙向?yàn)V波抑制干擾，經(jīng)過整流橋整流，經(jīng)C11濾波形成穩(wěn)定的300V左右的直流電。UC3842脈寬調(diào)制集成的6腳為脈沖輸出直接驅(qū)動場效應(yīng)管Q1(K1358)，調(diào)節(jié)輸出的脈沖的占空比。來調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的電壓值。控制3腳為最大電流限制。調(diào)整R31的阻值可以調(diào)整充電器的最大電流。2腳為電壓反饋，可以調(diào)節(jié)充電器的輸出電壓。T1為高頻脈沖變壓器，其作用有三個(gè)：第一是把高壓脈沖降壓為低壓脈沖；第二是起到隔離高壓的作用，以防觸電；第三是為ue3842提供工作源。D4為高頻整流管(16A60V)，C10為低壓濾波電容，E4為12V穩(wěn)壓二極管，TIA31為精密基準(zhǔn)電壓源，配合U2(光耦合器4N35)起到自動調(diào)節(jié)充電器電壓，此電壓一路經(jīng)T1加載到Q1；第二路經(jīng)R1達(dá)到U1的第7腳，強(qiáng)迫U1啟動。T1輸出線圈的電壓經(jīng)R5、C4整流濾波得到穩(wěn)定的電壓。此電壓一路經(jīng)D7(D7起到防止電池的電流倒灌給充電器的作用)給電池充電；第二路經(jīng)116、E4、D9為LM324(四運(yùn)算放大器，11腳為電源地，4腳為電源正)及其外圍電路提供12V工作電源。D9為LM324提供基準(zhǔn)電壓，使得電源指示燈LEDI亮，顯示正在工作。
　　②充電狀態(tài)調(diào)節(jié)部分
　　LED1是電源指示燈，LED2－1(紅燈)和LED2-2(綠燈)為充電指示燈。BX(微調(diào)電阻)可以細(xì)調(diào)充電器的恒流的電流值。R8可以調(diào)節(jié)恒壓充電的門限值，R19是電流取樣電阻(0.1Ω，5W)，改變W1的阻值可以調(diào)整充電器轉(zhuǎn)浮充的拐點(diǎn)電流(300～500mA)。
　　開始充電時(shí)是處于恒流充電時(shí)，調(diào)整BX(微調(diào)電阻)可以細(xì)調(diào)充電器的恒流的電流值：
　　I=(U-E)／RH
　　其中U是穩(wěn)壓電源的輸出電壓，E是蓄電池的端電壓。I是充電電流。
　　隨著充電的進(jìn)行，電池的端電壓不斷上升，充電電流有下降的趨勢，由于電流的下降，LM324的7腳的輸出電壓下降，通過P521進(jìn)行光耦反饋，UC3842的2腳的反饋電壓減小，由于負(fù)反饋的作用，將增大脈沖寬度，使穩(wěn)壓電源的輸出增大。從而(U-E)保持恒定，實(shí)現(xiàn)充電的電流恒定。此時(shí)LM324的14腳輸出高電平，使得狀態(tài)指示燈LED2-2亮，即紅燈亮。
　?、坌铍姵氐亩穗妷翰粩嗌仙竭_(dá)恒壓充電的門限值時(shí)，會翻轉(zhuǎn)LM324的1腳電壓，輸出高電平，一方面使得狀態(tài)指示燈LED2-1亮，即綠燈亮，同時(shí)狀態(tài)指示燈LED2-2仍然亮即紅燈亮，則總體呈現(xiàn)橙燈亮，顯示為恒壓充電狀態(tài)；另一方面該電壓又構(gòu)成了主反饋，當(dāng)電池端電壓E上升時(shí)，則U有上升的趨勢，U上升，1腳上的反饋信號增大，通過光耦反饋，UC3842上2腳的電壓增大，故將輸出的U減小，保持恒定，E也恒定，由于充電到此階段，內(nèi)阻逐漸增大，充電電流逐漸減小。
　　④充電電流不斷減小到充電器轉(zhuǎn)浮充的拐點(diǎn)電流(300～500mA)時(shí)，LM324的13腳的高電平，14腳輸出低電平，LED2-2熄滅，僅綠燈LED2-1亮，顯示為浮沖狀態(tài)。調(diào)節(jié)R19可以改變拐點(diǎn)電流，R19越大，拐點(diǎn)電流越大。同時(shí)It8少并聯(lián)了一個(gè)100k的R14，等效電阻值增大，分壓比例比前一階段大。所以浮沖電壓比前一階段會有一定的下降，此電壓還可以維持正常的分壓翻轉(zhuǎn)比例。
　　
　　3.軟件設(shè)計(jì)
　　軟件設(shè)計(jì)主要是溫度信息的采集與電壓值的補(bǔ)償選擇功能，軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序和子程序的設(shè)計(jì)，而子程序的設(shè)計(jì)又包括定時(shí)器中斷子程序、外部中斷子程序等設(shè)計(jì)。
　　(1)主程序設(shè)計(jì)
　　初始化主要是完成以下工作：
　?、俣〞r(shí)器／計(jì)數(shù)器0、1的初始化。
　?、谕獠恐袛?的初始化。
　　外部中斷1觸發(fā)時(shí)，啟動定時(shí)器O，開始計(jì)時(shí)；外部中斷0觸發(fā)時(shí)，表示AD0809轉(zhuǎn)換結(jié)束，準(zhǔn)備讀入數(shù)據(jù)。
　　定時(shí)器／計(jì)數(shù)器O設(shè)置成定時(shí)模式，設(shè)為工作方式0，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，在P1.0口產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖。
　　定時(shí)器／計(jì)數(shù)器1也設(shè)置成計(jì)數(shù)模式，工作方式0，通過檢測P1.0口的計(jì)數(shù)脈沖，當(dāng)總定時(shí)時(shí)間到時(shí)檢測充電狀態(tài)。進(jìn)而啟動保護(hù)功能，即當(dāng)定時(shí)時(shí)間到判斷是否出現(xiàn)異常情況。
　　內(nèi)部RAM設(shè)置：
　　30H～39H單元：用于暫時(shí)存儲采樣到的10個(gè)數(shù)據(jù)。
　　40H～49H單元：用于存儲排序后的采樣值。
　　4AH單元：用于存儲中間8個(gè)采樣值的累加和的低字節(jié)。
　　4BH單元：用于存儲中間8個(gè)采樣值的累加和的高字節(jié)。
　　4CH單元：用于存儲平均值即經(jīng)數(shù)字濾波后的值(十六進(jìn)制)。
　　25t／單元：用于存儲采樣值的個(gè)數(shù)。
　　主程序流程·圖如圖6所示。
　　
　　主程序流程簡單介紹：初始化結(jié)束后，會有一段等待時(shí)間，時(shí)間到，主機(jī)執(zhí)行啟動A／D。當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，會觸發(fā)外部中斷0，單片機(jī)則開始采集數(shù)據(jù)，判斷采樣個(gè)數(shù)是否夠10個(gè)，若已采樣夠10個(gè)，則程序順序執(zhí)行，即進(jìn)行數(shù)字濾波和數(shù)據(jù)刷新程序；若采樣個(gè)數(shù)不夠，則繼續(xù)循環(huán)等待，直到采樣值達(dá)到要求。
　　(2)子程序的設(shè)計(jì)
　　子程序設(shè)計(jì)主要包含中斷子程序的設(shè)計(jì)(定時(shí)器中斷和外部中斷)、濾波子程序的設(shè)計(jì)。
　?、偻獠恐袛嗟某绦蛟O(shè)計(jì)
　　當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，會觸發(fā)外部中斷INTO。此時(shí)單片機(jī)讀入數(shù)據(jù)；而當(dāng)充電進(jìn)入恒壓充電階段時(shí)，采集到電壓會觸發(fā)外部中斷INT1，響應(yīng)此中斷，則控制定時(shí)器0開始計(jì)時(shí)。其具體的工作過程如圖7所示：
　?、诙〞r(shí)器／計(jì)數(shù)器中斷子程序設(shè)計(jì)
　　定時(shí)器／計(jì)數(shù)器0和定時(shí)器／計(jì)數(shù)器1共同來實(shí)現(xiàn)一段時(shí)間的定時(shí)，對恒壓階段進(jìn)行監(jiān)控，進(jìn)行安全保護(hù)。其中定時(shí)器0中斷子程序主要是從P1.0口產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖。定義為定時(shí)工作方式0，由圖8流程圖可知其工作過程。
　　定時(shí)器／計(jì)數(shù)器1中斷子程序主要是判斷處于的狀態(tài)，設(shè)為計(jì)數(shù)工作方式1。其工作過程可由圖8右側(cè)流程圖得到。
　　其中P3.0輸出1時(shí)，可以強(qiáng)行將充電狀態(tài)拉為浮充狀態(tài)，避免因?yàn)槠渌蛟斐傻某潆娛?，有效地解決了狀態(tài)不翻轉(zhuǎn)情況的出現(xiàn)，保護(hù)了充電器和電池。
　　
　　
　　三、系統(tǒng)的特點(diǎn)和測試
　　
　　1.系統(tǒng)特點(diǎn)
　　本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的是具有溫度補(bǔ)償作用的智能充電系統(tǒng)，提出了充電器的硬件電路和軟件的設(shè)計(jì)方案。特點(diǎn)如下：
　　(1)是基于三段式充電理論，有恒流限壓、恒壓限流、浮充三階段。
　　(2)采取溫度補(bǔ)償技術(shù)，利用溫度傳感器將采集到的信號送給A／D轉(zhuǎn)換器，A／D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換數(shù)字信號后送單片機(jī)進(jìn)行處理，最后確定所在的溫度擋。
　　(3)利用單片機(jī)控制，并且軟件系統(tǒng)支持，大大提高電池的充電效率，縮短充電時(shí)間，并能有效延長電池壽命。
　　
　　2.系統(tǒng)的測試與可行性
　　現(xiàn)場進(jìn)行硬件測試，一方面需要調(diào)節(jié)電阻絲BX的阻值，來實(shí)現(xiàn)恒流限壓充電階段的電流值的調(diào)節(jié)，具體是通過不斷的調(diào)節(jié)電阻絲的有效長度(即調(diào)節(jié)其阻值)，但由于烙鐵溫度比較高，剛開始由于接觸時(shí)間太長，使得電阻絲RX的阻值變大，待電阻溫度下降后，再次測量后，電流值有較大變化，使得調(diào)試出現(xiàn)了很大的困難。經(jīng)過反復(fù)測量實(shí)驗(yàn)，對其進(jìn)行了溫度補(bǔ)償后，使測量精度有了很大提高。然后進(jìn)行測試，結(jié)果表明系統(tǒng)運(yùn)行正?？煽浚_(dá)到了預(yù)定的效果。
　　另一方面需要確定在不同的溫度值，選擇與R8并聯(lián)的電阻值的大小，用于設(shè)定恒壓電壓和浮充電壓的具體數(shù)值，但記錄的電阻值，與計(jì)算值有一定的偏差，經(jīng)過與指導(dǎo)老師的探討。找到了該偏差的產(chǎn)生原因，經(jīng)過修正，將其控制在精度允許范圍之內(nèi)。
　　在整體測試中，軟件定時(shí)初值要根據(jù)選用的電池型號和容量來決定，為了檢驗(yàn)充電器的監(jiān)控作用，人為的使恒壓階段不自動轉(zhuǎn)換為浮充階段，觀察定時(shí)效果，并且確定最佳定時(shí)值，使得能夠及時(shí)避免過充現(xiàn)象的發(fā)生。
　　依據(jù)此設(shè)計(jì)方案制作的三段式蓄電池充電器，可適應(yīng)AC 100～240V寬范圍電壓輸入，可對48V／20A·h以下容量的蓄電池進(jìn)行高效率充電，經(jīng)實(shí)際測試，較好地實(shí)現(xiàn)了三段式充電。
　　
　　四、前景及改進(jìn)方向
　　
　　電動車越來越成為城市居民出行的重要交通工具，特別是在中、小城市，電動車的使用量更大。電瓶作為電動車的易損部件，蓄電池的使用壽命長短與充電器的質(zhì)量和性能密切相關(guān)。本設(shè)計(jì)成本低，可以大大提高電池的充電效率，縮短充電時(shí)間，并延長電池的使用壽命，既節(jié)約了能源、資源，也為居民節(jié)約了資金。因此有很好的實(shí)用基礎(chǔ)和市場前景。
　　智能充電器雖然在理論上是可行和可靠的。初步的實(shí)踐檢驗(yàn)充電效果也很好。但在實(shí)際的使用中還存在哪些問題，到底能延長蓄電池多長時(shí)間的壽命，還沒有經(jīng)過檢驗(yàn)，我計(jì)劃用較多的相同型號的鉛酸蓄電池做對比實(shí)驗(yàn)，用三年左右的時(shí)間跟蹤調(diào)查，取得可靠的數(shù)據(jù)，不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)，同時(shí)與充電器生產(chǎn)廠家聯(lián)系，向他們的工程技術(shù)人員請教，不斷聽取他們的意見和建議，與老師和同學(xué)們一起努力讓新型的智能充電器早日走入市場，服務(wù)社