文档介绍：西北工业人学顿丁论文智能充电器设计与实现
绪论
概述
随着信息技术的迅猛发展,信息化正以不可思议的速度渗透到各个领域。电
池作为一项传统产业,正经历着前所未有的变革,特别是在通信、动力及军用领
域,对电池均有新的要求。为了满足市场的需要,智能电池应运而生。
目前我国的军用电池多为传统的锡镍、镍氢及钾离子电池,充电前通过电池
上的标签来判别具体的类型,若标签被撕掉后,只能通过形状等外表特征来推断
其具体类型,从而选取相应的充电方式。由于电池存在个体的离散性,即随着放
电状态、使用和保存的历史不同,即使是两块工艺相同的电池,最大容量和最佳
充电方式也不会完全相同,目前国内现有的充电控制技术,大多没有考虑这
点,一般采用恒流快速充电方法川。在使用中发现某些福镍和镍氢电池寿命较短,
原因是部分电池在某些充电阶段电流大,导致内部阳极板氧气析出率不断增加,
部分氧气无法被阴极板吸收,密闭反应效率退化,电池内部温度随之上升,温度
的升高加速了蓄电池板栅腐蚀速度及电解液的分解,从而缩短了电池寿命。若
采用慢速充电,由于充电电流小,只能通过时间积累达到充电目的,因而充电时
过长、效率较低。在使用中,也存在电池电压未知而造成的盲目性。这种缺乏
智能化的充电及使用,直接导致了电池的寿命短、效率低及可维护性差等突出的
缺点,给部队训练与作战造成一定程度的影响。特别是近年来,随着我军装备现
代化程度的不断提高,这个问题日益阻碍着我军通讯工程的发展,从而影响了部
队的作战能力。因此,研发新型的智能电池及其充电器,就成为国防工业的一项
重要任务。
国内一些电池厂家经过研制,已开发出了新型的智能电池样机,它由蓄电池
组、控制模块和相应的显示模块组成,其中蓄电池组由数只单体电池组合而成,
单体电池中分别串联和均匀分布了电流取样电阻、热敏电阻,负责充电电流和温
度的采样。控制模块由硬件和软件两部分组成,主要对电池电压、电流和温度采
样的数据进行量化,将这些数据进行计算,由不同的算法得出精确的电流、电压
和温度数值,并计算与修正剩余容量、剩余工作时间、使用次数等工作状态参数,
将各种参数与报警信号放置于通信缓冲区中,由配套的智能充电器通过通信接日
进行读取。显示模块是用来显示电池的类型与当前剩余容量,显示状态由面板上
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西北丁业人学硕论文智能充电器设计实现
的按钮启动,数秒后自动关闭。具备了这些特性后,可以更科学的使用电池,不
会造成电池过放电而缩短寿命同时能够根据电池电量状况对设备进行合理操
作,不至于在正常工作时,由于突然掉电而影响战地通信。
为了满足部队训练与作战的需要,并保障通信的可靠性,军方对智能充电器
的基本要求是该充电器应具各对不同厂家的智能福镍电池组、镍氢
电池组和理离子电池组以下分别简称为进行快速
充电,并提供过充电自动保护、输出短路保护、电池开路保护和报警功能解决
和电池由于充电而带来的寿命短的问题同时给军用电台提供和
稳压电源该电源还必须满足三防、振动等军用标准的要求。
智能充电器的研发不仅涉及到了经典的充电理论,而且还涉及到了诸如通
信、信息处理等多种先进的信息技术。对此我们科研组作了较多理论性的研究,
并与中国人民解放军厂一进行合作,共同承担了智能充电器的研制。
根据理论研究可知,同种工艺的电池理想的充电曲线大致相似、具体的电压
数值有所差别,针对这些特点,应用信息技术进行设计,可达到最佳充电效果,
控制电池在正常温升范围之内,从而可以延长电池的寿命,提高充电的效率,这
就是本文的设计思想。
智能充电器是随着智能电池使用而产生的,它的作用是给智能电池充电,由
主电源回路、辅助电源及信号控制三部分组成。它的功能是要求根据不同的电池,
控制不同的充电状态,电池端电压值经过处理后产生电压偏差和变化率信息,再
经过模糊化处理,输出电流信息,适时和正确地控制充电过程。当检测到电池己
充满时,会提示用户,充电器自动进入浮充维护状态。充电器还设置了温度、定
时、电压保护和故障检测功能,若充供电过程出现异常,微控制器会及时停止
输出并提示用户。
为解决某些阶段充电电流大和这些时段是无法预知的问题,我们选用了实时
控制法,即模糊控制法。模糊控制法不需要掌握被控对象的数学模型,适合于非
线性控制,对过程参数的变化具有较强的适应性。易于用单片机实现,并且运用
中还可以加入一些人为的经验因素,使控制过程更易于按照人的要求来实现。除
此之外,本文还应用了信号检测与数字滤波和系统管理总线等先进技
术。
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