本科毕业论文-300W电动自行车快速充电器的设计
摘要
目前,电动自行车因其轻便、环保、经济而在我国倍受青睐,从而获得了突飞猛进的发展。但是,电池不耐用、充电时间长却给很多消费者带来了较大困扰。本文介绍快速充电方法是恒流限压式快速充电法,与此同时说明了恒流限压快速充电方法的基本原理,利用恒流限压快速充电方法提高充电速度保护电池。在充电过程中用单片机控制,实现过冲保护。该系统具有简单明了、工作可靠等优点。
关键词:电动自行车; 快速充电器; AT89C51;
第一章 概论
1.1论文研究的背景
二十一世纪是一个呼唤绿色环保的时代,电动自行车因其便捷,环保,经济已经成为了许多人的代步工具。从电动自行车整体性能来看,电动自行车的蓄电池使用寿命制约着电动自行车车的发展,同时它也是电动自行车车产量能否增长的关键。总结起来,蓄电池本身性能和质量和蓄电池的充电与管理影响着它的寿命。无数事实证明再好的蓄电池在不恰当的充电方式下使用,也会是最差的电池。蓄电池很多被认为是用坏的,其实却是使用不适合充电器充坏的。同时,蓄电池不耐用,充满电用了两天三天又要充电,并且充电时间长使很多使用者头痛。当电动自行车行驶较远距离没电返回时,又要等好久才能充满行驶,使很多人头痛不已。
1.2电动自行车眼下所用电池
铅酸蓄电池从第一次被发明出来到现在已经一百多年了。随着科学技术的发展,铅酸蓄电池的工艺,结构被不断改进,性能也有了很大提升。近几年电动自行车的复活,铅酸蓄电池作为动力源得到了巨大的发展。眼下有四种动力蓄电池被电动自行车采用,一是阀控铅酸免维护电池,二是胶体铅酸蓄电池,三是镍氢蓄电池,四是锂离子电池。
1.2.1 镍氢蓄电池(Ni-MH)
正极:Ni(OH)2+OH-= NiOOH+H20 +e- (1.1)
负极:M+H2O+e=MHab+OH-Ni(OH)2+M=NiOOH+MHab (1.2)
优点:一次充电可供电动自行车行驶很长距离;使电动自行车加速爬坡能力加强;在低温时候也可以很好实现放电;使用寿命长;无需维护很安全;无记忆效应;没有环境污染,可再生利用。
缺点:Ni-MH蓄电池的技术不成熟,市场价格昂贵,高温时自身放电率会增高而使电容量下降。
1.2.2 锂离子蓄电池
优点:一次充电可供电动自行车行驶很长距离;使电动自行车加速爬坡能力加强;自身放电率小; 无记忆效应;循环特性好;不会造成环境污染,符合21世纪呼唤的绿色环保;可快速放电且利用效率高;适应温度有很大宽度。
缺点:内含锂活性物质,易产生化学作用,易爆炸不安全。
1.2.3 铅酸蓄电池
充电:2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+2H2SO4(电解池) (1.3)
放电:PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O(原电池) (1.4)
优点:铅酸蓄电池使用数量最多,且价格最低,也最常用,所含污染的成分少,可回收性好。
缺点:比容小即在同样的容量下,电池重量和体积都大,且不适应快速充电。
1.3课题研究的意义
本毕业设计目的就是为了解决电动自行车充电器充电慢的问题,研究一个在既可以保护蓄电池的寿命,又可以在较短时间内(四小时)可以使蓄电池充满的快速充电器(电池规格24V20A),来解决电动车长时间充电的问题,也让使用者可以节约时间,不用长时间等待电动车充电。
1.4本课题的基本内容
第一 电动自行车铅酸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 充电器对充电过程的检测及程序设定
第四 充电器在充电过程中对电池的保护功能
第五 硬件及软件的选择调试
第二章 系统设计
2.1 基本理论
2.1.1蓄电池极化
当蓄电池有电流通过,使电极偏离了平衡电极电位的现象,称为电极极化。在电极单位面积上通过的电流越大,偏离平衡电极电位越严重。通电前和通电后电极电位的差叫作过电位。凡失去电子,属氧化反应,得