基于avr单片机控制的智能充电器设计_硬件部分_

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1、宁波理工学院毕业论文（设计）开题报告（含文献综述、外文翻译）题目基于AVR单片机控制的智能充电器设计(硬件部分)姓名学号专业班级06自动化2班指导教师分院信息科学与工程分院开题日期2010年3月25日第1章文献综述基于AVR单片机控制的智能充电器设计（硬件部分）如何高效、快速、无损地对蓄电池进行科学充电，一直是蓄电池界关心的问题。虽然蓄电池问世至今也有100多年的历史，但是由于技术条件的限制，其充电一度主要采用恒压、恒压限流、恒流等模式，这些充电方法未能遵从电池内部的物理化学规律，大多存在着严重的过充电和析气等现象。现行的各种充电方法中，由于种

2、种原因，其充电电流未能依据蓄电池的状态变化动态地跟踪可接受的充电电流曲线，因此充电质量和效果并不理想。由于充电效率低，在充电过程中将会造成大量的气体析出，析气使正极板腐蚀，导致蓄电池损坏，严重地影响蓄电池的使用寿命。对于蓄电池使用者来说，蓄电池的管理维护固然重要，但高效、无伤害的充电装置更是对提高蓄电池的使用效率、延长其使用寿命起着非常关键的作用。因此，既能提高能量利用效率，加快充电速度，又不影响铅酸蓄电池使用寿命的新型高效、快速、无损的充电技术成为迅速发展的现代电力电子技术备受关注的研究方向。1.1国内外的研究动态1.1.1充电技术的发展状况

3、对于蓄电池，传统的充电方法主要是恒压充电、恒流充电或两者相结合等方法，这些充电方法没有动态的跟踪蓄电池可接受的充电电流的大小，实践证明这些充电方法不但充电时间长而且很容易对蓄电池过冲，缩短蓄电池的寿命。通过对恒压充电和恒流充电两种方法的改进，出现了另一种传统充电方法，即分段式充电方法。此方法包括二阶段充电法和三阶段充电法。二阶段充电方法，采用恒电流和恒电压相结合的快速充电方。首先，以恒电流充电至预定的电压值，然后，改为恒电压完成剩余的充电。一般两阶段之间的转换电压就是第二阶段的恒电压。三阶段充电法，是先采用恒流充电法达到设定的电压之后转为第二阶

4、段，高恒压充电阶段，当充电电流小到设定值之后转为第三阶段—涓流充电，此时电压值变为浮充电压23[1]。这种充电方法优点是：技术实现简单，基本能满足充电要求，成本低。缺点是：不能区别电池的放电深度；容易造成过充电，导致蓄电池内部电压过高，极化现象严重，蓄电池失水过多，对蓄电池造成不可恢复的伤害。针对传统充电方法充电时间长，不安全等特点，国内提出了一些新的快速充电方法，比如说分级定电流充电法、变电流间歇充电方法等，这些方法都是在传统充电方法上的改进，以满足马斯提出的铅酸蓄电池最佳充电曲线。分级定电流充电法结合了恒流充电法和恒压充电法的特点，在充电初

5、期采用尽可能大的充电电流充电，使蓄电池在短期内充入尽可能多的容量，中期采用较小的充电电流，最后采用小电流充电，使蓄电池完全充满电。它有效的防止了恒流充电法和恒压充电法中所存在的问题，实现相对简单，是目前应用最为广泛的充电方法[2]。智能充电方法是让实际充电电流动态跟踪可接受充电电流，这种充电方法不会对蓄电池造成过充电，而且充电时间很短，一般在5-6个小时左右。智能充电方法由充电系统、智能控制回路和蓄电池组成，将检测到的蓄电池的充电电压和充电电流送到控制模块根据蓄电池可接受充电电流曲线动态调整充电电流，使蓄电池在析气最小的情况下充电，既能延长蓄电

6、的寿命也能缩短充电时间。尽管己经有很多充电方法出现，但由于各种条件的限制，仍然不能满足最佳充电电流曲线的要求。目前市场上使用最广泛的仍然是三阶段充电方法[3]。1.1.2国内外发展现状采用单片机技术的智能充电器在我国的研究发展比较晚，因其体积小、动态响应速度快、输出纹波小、效率高等特点，近年来得到国内外的广泛研究与关注，特别在通信、电力等领域中，己经得到了普遍的研究与使用。但相对于相控电源来说，它的价格比较高，而且功率器件的发热量也较高，所以，在电力系统中的大功率场合，相控式的充电器仍然占有较大比重。而国外市场大部分充电器均采用Wa、WaWo、

7、U&U等充电曲线方式[4]，充电方式更科学、合理，从而大大提高了蓄电池的使用寿命，大大降低了使用和维护成本，简化了充电过程，解放了操作人员的劳动强度，市场前景非常广阔。23近年来，国内外人士正致力于充电器的智能化研究，智能化程度较高的充电器解决了动态跟踪电池可接受充电电流曲线的技术关键，使充电电流始终与可接受充电电流保持良好的匹配关系，使充电过程始终在最佳状态下进行，比常规充电模式可节约电能30%-50%左右，提高了充电质量和效率，充电工人只担任辅助性工作，为充电技术和充电设备的智能化发展闯出了一条新路[5]。1.2单片机充电终止条件控制方法利

8、用单片机对蓄电池充足电后，电池的温度和内压都会快速上升，同时电池的端电压开始下降，出现电压负增量。如果此时继续进行快速大电流充电，对蓄电池的损害是显然