毕业设计（论文）-电动自行车快速充电器的设计.doc

电动自行车快速充电器的设计
指导老师:汤勉刚
摘要
目前,电动自行车因其轻便无污染越来越受到消费者的青睐,我国特别是成都的自行车更是突飞猛进的发展。但是,行驶里程的长短是消费者衡量电动自行车质量的主要标准之一,而电池不耐用、充电时间长是行驶里程长短的决定性因素。本文着重介绍了慢脉冲快速充电方法在电动自行车上的应用,同时介绍了慢脉冲快速充电方法的基本原理,利用慢脉冲快速充电方法提高充电速度。在充电过程中用单片机控制,实现过冲保护。该系统具有自动化程度高、运行费用低、工作可靠等优点。
关键词:电动车; 快速充电器; 89S51单片机
目录
第一章引言 1
本课题的研究背景、发展及意义 1
本课题的基本内容 1
第二章基本理论介绍 2
铅蓄电池充电理论基础 2
充电方法的研究 3
脉冲快速充电法的理论基础 7
充电方法设计 8
第三章设计方案论证 9
控制方式 9
方案设计 9
第四章硬件电路设计 10
充电器主电路设计 10
控制电路的设计 14
整体电路设计 17
第五章软件设计 18
温度检测中断程序 18
电压检测子程序 19
充电脉冲控制子程序 20
单片机主程序 21
第六章设计总结 23
第七章致谢 24
第八章参考文献 25

第一章引言
本课题的研究背景、发展及意义
我国电动自行车经过二次起落,目前正进入第三个发展时期,据助力车专业委员会不完全统计,,1999年为14万辆,2000年为29万辆,2001年电动自行车的实际产量已超过58万辆,电动自行车已进入了快速成长期。在市场上有几百个品牌,上千个型号,应当是“多姿多彩”,然而,给人们的感觉却“似曾相识”,原创型的产品寥寥无几,产品无差异性,已过早地开始进入价格竞争。从电动自行车总体性能来看,真正制约电动自行车发展,能否保证电动自行车可持续增长的关键,还是电动自行车电池使用寿命的问题。影响电池使用寿命的因素很多,归纳起来,其主要因素是两个方面:首先是电池本身的性能和质量,其次是电池的充电和管理。
电动车是目前世界上唯一能达到零排放的机动车,由于环保的要求,加之新材料和新技术的发展,电动车进入了发展高潮。电动车作为绿色交通工具,将在二十一世纪给人类社会带来巨大的变化。顺应当前国际科技发展的大趋势,将电动车作为中国进入二十一世纪汽车工业的切入点,不仅是实现中国汽车工业技术跨越式发展战略抉择,同时也上实现中国汽车产业可持续发展的重要选择。
时下,电动自行车以时尚便捷环保成为了很多人的代步工具。然而,电动自行车电池不耐用,三天两头要充电,充电频繁成为电动车使用者头痛的问题。同时,电动自行车一次充电饱和,一般可以行驶三十公里以上(因电池容量的不同差异较大),当把电动自行车作为较远距离的交通工具的时候,就没有电返回,而要等到重新充电完毕则要花上好几个小时时间。
本次毕业设计就是针对解决电动自行车充电器充电慢的问题而选题的,旨在开发一个根据电池饱和的程度智能改变充电模式,并可以在较短时间(四小时)之内可以将电池充好的电动自行车快速充电器(电池规格36V、12A),以解决使用电动自行车远距离骑游的困扰。
本课题的基本内容
电动自行车快速充电器的设计所涉及的基本内容大概有:
第一,有关电动自行车铅蓄电池的电化学原理和充放电原理。
第二,关于充电器对铅蓄电池充电的原理及其电路设计。
第三,涓电流对电池充电的原理及其特点。
第四,充电器对充电过程的检测及其自动转换。
第五,充电器在充电过程中对电池的保护功能。
第六,电路设计及其元件的选择调试等。
第二章基本理论介绍
铅蓄电池充电理论基础
上世纪60年代中期,美国科学家马斯对开口蓄电池的充电过程作了大量的试验研究,并提出了以最低出气率为前提的,蓄电池可接受的充电曲线,如图1所示。实验表明,如果充电电流按这条曲线变化,就可以大大缩短充电时间,并且对电池的容量和寿命也没有影响。原则上把这条曲线称为最佳充电曲线,从而奠定了快速充电方法的研究方向。
由图1可以看出:初始充电电流很大,但是衰减很快。主要原因是充电过程中产生了极化现象。在密封式蓄电池充电过程中,内部产生氧气和氢气,当氧气不能被及时吸收时,便堆积在正极板(正极板产生氧气),使电池内部压力加大,电池温度上升,同时缩小了正极板的面积,表现为内阻上升,出现所谓的极化现象。
蓄电池是可逆的。其放电及充电的化学反应式如下
(1)
很显然,充电过程和放电过程互为逆反应。可逆过程就是热力学的平衡过程,为保障电池能够始终维持在平衡状态之