文档介绍：智能型铅酸蓄电池充电器的设计与实现
南京金陵汽车配件制造厂(210032) 彭和平
南京东南大学电气工程系(210096) 江正战
摘要: 为延长蓄电池的使用寿命,综合浮充和循环充两种充电方式的优点,提出和分析了快充、慢充和涓流充三个阶段的充电过程,并据此设计了应用单片机PIC16C54进行PWM控制的智能型铅酸蓄电池充电器。经多种试验,充电效果良好。
关键词: 铅酸蓄电池智能型充电器单片机PIC16C54 PWM(脉冲宽度调制)控制
 
铅酸蓄电池的制造成本低、容量大、价格低廉,使用十分广泛。由于其固有的特性,若使用不当,寿命将大大缩短。影响铅酸蓄电池寿命的因素很多,采用正确的充电方式,能有效延长蓄电池的使用寿命。因此,设计一种全新的智能型铅酸蓄电池充电器是十分必要的。
 
1 常规充电方式
铅酸蓄电池的常规充电方式有两种:浮充(又称恒压充电)和循环充电。
浮充时要严格掌握充电电压,如额定电压为12V的蓄电池,~。浮充电压过低,蓄电池会充不满,过高则会造成过量充电。电压的调定,(C为蓄电池的额定容量)为原则。
循环充电,,充电的安培小时数要略大于放电安培小时数。,当充电安培小时数达到放电安培小时数的90%时,再改用浮充电压充电,直至充满。
以上为目前常用的铅酸蓄电池充电方式,但这两种方式存在着一些不足之处。在充电过程中,电池电压逐渐增高,充电电流逐渐降低。由于恒压充电不管电池电压的实际状态,充电电压总是恒定的,充电电流刚开始比较大,然后按指数规律下降;采用快速充电可能使蓄电池过量充电,易导致电池损坏。对于循环充电而言,采用较小电流充电,充电效果较好。但对于大容量的蓄电池,充电时间就会拖得很长,时效低,造成诸多不便。
 
2 智能型充电器的充电过程分析
通过对上述两种充电方式的分析比较,综合其优点设计出具有快充和慢充的智能型铅酸蓄电池充电器。该充电器采用单片机控制,充电过程分为快充、慢充及涓流充三个阶段,充电效果更佳。图1所示为该充电器的充电电流、电压曲线。
从图1可以看出:在快充阶段(0~t1),充电器以恒定电流1C对蓄电池充电,由单片机控制快充时间,避免过量充电;在慢充阶段(t1~t2),单片机输出PWM控制信号,控制斩波开关通断,以恒定电压对蓄电池进行充电,此时充电电流按指数规律下降,当电池电压上升到规定值时,结束慢充,进入涓流充阶段;在涓流充阶段(t2~t3),单片机输出的PWM控制信号,,在这种状态下,可长时间对蓄电池充电,从而能最大限度地延长蓄电池寿命。
 
3 智能型充电器的工作原理
根据上述分析而设计的智能型铅酸蓄电池充电器,主要由开关稳压电源、斩波开关、控制器和辅助电源等四个部分组成,并具有过流保护、过压保护和超温保护功能。图2为充电器原理框图,图3为充电器电路原理图。
开关稳压电源
图3所示电路中,开关稳压电源采用半桥式PWM变换电路。其工作原理是:由IC1(TL494)开关电源集成控制器的8脚和11脚输出反相的PWM信号,经三极管Q3、Q4互补放大,通过驱动变压器T2,为三极管Q1和Q2基极提供驱动信