众文网1.求基于单片机的铅酸电池充电器毕业设计论文
基于PIC单片机的数字式智能铅酸电池充电器设计 摘要：介绍了铅酸蓄电池的特点及使用PIC单片机对充电器实现全数字智能控制的方法：并且设计了一个能够输出15V/50A、采用恒压限流模式的充电器。
关键词：铅酸蓄电池；智能充电器；PICl6C73；数字控制 0 引言 铅酸蓄电池由于其成本低、容量大、安全可靠等特点，在通信、电动汽车、军事、航空航天等各个领域都有广泛的应用。电池的性能好坏、使用寿命的长短直接影响到电子产品的使用寿命和使用安全；而充电器的好坏又直接影响到电池的使用寿命。
因此研究低成本又有智能管理功能的充电器是有实际应用价值的课题。 1 目前智能充电器的几种结构 1.1 基于专用芯片的管理系统 现在，UNITRODE公司已开发出系列电池管理专用芯片。
凼为电池管理中采用最多的就是控制充电电压及充放电电流，电池管理芯片正是抓住了这一点，为VRLA电池研制了具有四状态管理的专用控制芯片，可以智能地实现带温度补偿的四状态管理方案：涓流充电模式、大功率充电模式、过充电模式和浮充电模式。不同的电池要有不同的芯片控制，因此，用专用芯片做管理系统其灵活性较差。
1.2 基于监控测量的蓄电池管理系统 在给电池充电的过程中，涉及到电池工作电压、工作电流、温度等参数，这些都是表征电池状态的重要参数。采用传感器提取这些参数，然后再配合故障诊断、遥控遥测、自动报警和事故现场处理等功能，就可以组成一电池管理系统。
如图1所示。 1.3 与电源设备一起构成的蓄电池充放电管理系统 在通讯、供电系统中，为了保证电网掉电时蓄电池组能及时补充电能，在规定时间内向负载供电，保证通信或电力合闸系统的正常运转，通常是将电池组自接挂接在电源模块输出端。
当电网正常工作时，电池组工作在浮充状态，起到平滑滤波和保持容量（补充自放电的容量损失）的作用。一旦电网掉电，蓄电池组立即投入工作，当电网恢复，电源模块立即对电池进行充电。
如图2所示。 这样的一个系统由于和电源模块联系起来，所以，可以从充放电过程上来优化电池工作状态，电池充电成为可控的过程，建立在这样一个系统上的监控单元应该具有第一种监控系统中所有功能，并且可以和电源模块直接“对话”，根据要求对电池进行管理，并且可以实时监控电池的放电状态，对电池的工作进行优化。
因此，电池组的工作会更加可靠，可控性和智能化程度也会更高。但是这样一个系统存在的丰要问题是： （1）没有解决电池组串联运行过程中不均衡现象的问题，这也是电池失效的重要原因之一； （2）一般只完成了电池生产厂家提供的充电曲线，对于电池在使用过程中发生的其它问题控制不够全面，例如深度放电后的涓充问题等。
在将来，充电器的发展方向足智能化、数字化、集成化。智能化可以使电池的管理做到全自动，无需人员监管，真正做到免维护。
数字化和集成化可以减少管理系统的体积和重量，减少系统的复杂度。 2 目前几种充电方式 铅酸蓄电池的允电方法目前主要有恒流、恒压、恒压限流、脉冲充电、Retlex充电法。
2.1 恒流充电 恒流充电方式是一种简单的充电方法。但是，恒流充电有其局限性：对电池过充电就会造成电池寿命的缩短，而过小电流又会延长充电时间。
2.2 恒压充电 恒压充电用简单的控制方法很容易就能实现。在充电的初始阶段，由于电池的电压很低而造成充电电流很大，这对电池会造成损害。
当电池电压达到一定值之后，电流就会随之减小。这种充电方法的缺点就是会造成温度上升和电池的寿命减少，并且在开始时电流很大。
而后来快充满时电流又很小，就无法充分利用充电器的容量。 2.3 恒压限流法 恒压限流法实际上是将恒压充电和恒流充电相结合，又可称为混合充电法。
在充电开始阶段，由于电池电压过低，为避免电流过大而损坏电池，就采用恒流充电法来限制充电电流。但电压达到预定值时，进入恒压充电方式。
恒压限流方式是大多数电池厂商推荐的充电方式。由于蓄电池充电电压较低，充电后期电流很小.因此电解液中产生的气泡很少，可以节省电能、降低蓄电池的温升，避免损坏电池的极板。
恒压限流方式是一种很有效的充电方式，加上过充判断、浮充控制、温度补偿等就可以形成一个简单的充电管理系统，蓄电池可以在这个系统下更好地工作。 2.4 脉冲充电 在充电过程中，只要充电电流不超过蓄电池可接受的电流，蓄电池内部就不会产生大量的气泡。
蓄电池中产生的极化现象会阻碍充电，并且使出气率和温升显著升高。因此，极化电压是影响充电速度的重要因素。
用周期性的脉动电流给电池充电可以使电池有时间恢复其原来状态，减小极化现象的影响，解决快速充电面临的难题。但是目前这种充电方式还在研究阶段，对于采用多大的脉冲周期，占空比又是多少之类的具体问题还没有一个定论。
2.5 ReflexTM充电方式 Retlex充电方法是脉冲电流法的改进：一个周期是由一个正脉冲后加一个负脉冲，然后才是空闲时段。这样就强制消除电池的极化现象，使得电池充电时可以更快而又不损害电池的使用寿命。
这种充电方式与脉冲充电方式一样，仍然处于研究阶段。 3 数字式。
2.关于蓄电池的论文
在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天，光伏利用成为世界各国争相发展的热点。
因而光伏并网发电与独立光伏系统得到迅速地发展，特别是能为偏远用户提供电力的独立光伏系统成为国家投资的重点。 本论文以使用最为普遍及优选的阀控铅酸蓄电池（VRLA）的独立光伏系统为研究对象，为提高系统的性价比，从蓄电池的充电、放电、容量预测及维护等方面进行深入探讨和研究。
主要研究如下： 1.综述国内外独立光伏系统发展现状。 2.分析了蓄电池充、放电过程中电化学反应机理，研制了一套蓄电池充、放电容量测试系统。
3.对各种铅酸蓄电池充电方式进行了分析，对其在光伏系统的应用的可行性加以阐述，同时对光伏系统中的充电控制技术（包括阵列的最大功率点跟踪技术）进行了研讨。 4.详细分析了蓄电池容量影响的因素，对各种蓄电池容量预测方法（模型）进行探讨。
5.提出在独立光伏系统中采用“马斯定律”可接受充电电流和太阳能光伏阵列最大功率跟踪相结合的方法，对系统中VRLA蓄。
3.求电源充电器：便携式12V铅酸蓄电池充电器的研制
摘要：该充电器采用开关电源模块，由微控制器控制，要实现符合电池充电规律的两阶段充电方式，并考虑了电池故障状态时充电方式。
关键词：铅酸蓄电池充电器； 微控制器； 两阶段充电方式 目前一部分变电站的直流后备电源采用了12V阀控式铅酸蓄电池，由于个体差异，有的电池在运行中会发生电池电压落后现象，在整组电池均衡充电不能解决这 个问题时，则需要单独对这些落后电池进行处理。 原先由于没有适用的充电器对其进行补充充电，而造成现场维护困难，为了解决这一问题，我们研制了智能化便携 式充电器，经过现场工作人员长期使用，证明该充电器使用方便，充电性能及可靠性均满足要求。
铅酸电池充电一般采用两阶段充电方式，即大电流补充充电阶段， 均衡充电阶段和浮充电阶段。 在大电流补充充电阶段，硫酸铅转化为负极板上的金属铅和正极板上的二氧化铅，当绝大部分硫酸铅完成转化以后，电池开始产生过充 电反应，此时应大大降低充电电流以避免电池失水或阀控式铅酸蓄电池密封阀动作，在均衡充电结束时，充电器应自动转入浮充电状态。
为了获得铅酸蓄电池的最大 容量和延长其使用寿命，充电器的输出特性应该与电池的特性很好地配合。 本充电器仅考虑了对电池的补充充电和短时间浮充电，因而未配置测量电池温度的传感元 件。
但变电站的充电机应考虑阀控式铅酸蓄电池的温度特性。 1 充电器的硬件结构 由于现场使用的12V铅酸蓄电池的容量 大多为100AH，为了满足一般现场需要，我们设计的充电器最大输出电流为10A，最高输出电压为15V。
为了减轻充电器的重量，我们采用美国Vicor DC/DC变换器模块作为充电电源。该模块工作效率高，体积小，具有过流和过热保护，平均无故障时间（MTBF） 高达几十万小时以上，通过调整模块上Trim 端与Vout （-) 之间的电压即可调整输出电压，是制作充电电源的理想元件；为了精确控制充电器输出的电流、电压，设置和显示充电参数，以及实现其它附加功能，我们采用了微 控制器测控方案。
微控制器选用51系列中的增强型器件W 78E52B，其内部有8k 字节的flash ROM ,256字节RAM,WDT电路等，性能价格比高。充电器电流测量前端电路采用15A分流器和仪表放大器，蓄电池电压测量前端电路采用电阻分压方式，充电 电流和电池电压信号经模拟开关送A/D转换器变换为数字信号，A/D 转换器采用抗干扰能力强的双积分型7135，其分辨率为41/2 位，转换精度达13位，能够满足本装置的测量精度。
Vicor DC/DC变换器模块的输出控制采用了具有数字接口的数字电位器。微控制器按规定的时序控制UP/DN,INC和/CS端即可调整数字电位器滑动端Vw的位置，从而改变DC/DC模块上Trim端与Vout （-) 之间的电压。
为了贮存充电参数、向微控制器提供RTC时钟信号，我们选用DS12887，该器件由内置锂电池、实时时钟及114个不挥发RAM单元组成。 显示及显示驱动部分采用0。
5寸LED和显示驱动电路MAX7219，用于显示充电电流、电压值和充电器的状态，除此之外，还配置了微控制器电压监视复位 电路和散热风扇控制驱动电路。为了防止因电池极性反接或电源模块造成模块和电池的损坏，电源输出部分安装了自恢复保险元件，过流时自恢复保险元件关断，故 障消失后该元件恢复导通。
测控部分的电路框图如图1所示。 图1 测控部分的电路框图 2 充电器的软件计 该充电器的软件设计考虑了以下几点： ①充电器按两阶段充电 方式工作；②可设置恒流充电的电流值和转入均衡充电的电压值； ③可对电流、电压两个通道的A/D转换值进行数字修正和标定；；④统计本次充电过程中充入的电量；；⑤自检和自检出错时揭示故障信息； ⑥充电参数设置错误时的提示； ⑦操作不当时的提示； ⑧根据电源模块的输出电流控制散热风扇启停； ⑨充电器状态显示；⑩开始充电时，若电池电压值低于10V，应先以小电流充电至11V，然后再进入设定的恒定电流充电阶段，以避免6个单体电池中有1个电池短路时，导致电池一直处于大电流恒流充电状态； ⑾采用C51编程、模块化设计。
充电器的部分软件框图见：图2为两阶段充电控制，图3为电压、电流A/D转换及显示，图4为散热风扇控制。图2 两阶段充电控制 图3 电压、电流A/D转换及显示 图4 风扇控制程序框图3 结束语 采用高效、高功率密度的DC/DC变换器模块与微控制器结合控制并优化了铅酸 电池的充电过程、实现了充电的灵活性。
该充电器体积小、效率高、可靠性高，使用该充电器对电池充电可以保证被充电池的容量和寿命。本文介绍的虽然是 12V,100AH及以下容量的电池充电器，只要选用适当的DC/DC变换器模块，简单修改一下充电器程序中的参数，就可以适应不同电压，不同容量的电 池。
长治供电分公司屯留变电站的1组12V密封阀控式铅酸蓄电池中有2只电池电压落后，其电池电压低于均电压0。7V左右，如果不进行处理，将影响整组电 池的可靠性，我们使用自行研制的便携式充电器对其进行了补充充电和活化处理，使其电压恢复到正常水平。
本便携式充电器经山西省内临汾、长治等供电部门使 用，效果良好。
4.急
随着通信网络规模的不断扩大，通信电源设备的稳定性和安全性变得越来越重要。
如果电源系统发生直流故障，常常会造成整个通信的全部中断。通信电源设备主要由交流高压、低压变配电设备，直流配电设备，交流稳压器，整流设备，UPS设备，DC/DC变换器，蓄电池，发电机组等组成。
在安装电源系统时，首先先了解下电源的走向。第一，高压经过线路进入高低压配电室（变电所）首先进入高压配电柜；第二，高压配电柜后面就是变压器，将高压变压为380V/220V； 第三，变压器出来接的就是低压配电柜，这个配电柜和其他低压配电柜不一样，因为有油机供电，所以要起到市电油机切换的作用；第四，下来继续接低压配电柜，用交流母牌连接，将电能配送至各单体建筑；第五，如果电能配送至通信机房，则要涉及到UPS，开关电源，当然还有与之配套的蓄电池组。
UPS主要保证交流不间断供电，开关电源则是保证直流不间断供电。为了保证不间断供电，UPS和开关电源都要和蓄电池搭配使用。
通信电源建设可以分为交流供电系统建设，直流供电系统建设和接地系统建设。 （1）.交流供电系统 通信电源的交流供电系统一般由高压配电所、降压变压器、柴（汽）油发电机组、UPS和低压配电屏组成。
高压配电所和降压变压器应按照电力部门的规范进行建设安装；柴（汽）油发电机组、UPS和低压配电屏的安装应遵照电信电源规范进行。 柴油发电机组安装顺序为：开箱检验，安装固定，稳机找平，排气管加工套丝（或焊接），安装波纹管，安装消音器以及试车调测等。
UPS在安装前，要对单节蓄电池进行外观检查，观察是否有渗漏液及壳体变形破裂现象，然后对单节电池进行开路电压测试并记录。电池连接结束后，要对电池总的输出电压进行测试并记录，以防部分电池极性接反。
在连接UPS的交流引入线时，火线零线不允许接反（注意某些UPS还有相序之分）。 低压配电屏安装前要对固定螺丝进行全面加固，测试屏内相间有无短路现象，安装时检查屏内压降。
（2）.直流供电系统 通信设备的直流供电系统一般由整流器、蓄电池、DC/DC变换器和直流配电屏等组成。分为集中供电（见图3-1）和分散供电（见图3.2） 整流器（目前基本都用高频开关电源）安装时要对机架内加固件进行全面加固，检查输入、输出有无短路，加电后要进行电气性能测试。
蓄电池在安装时要对蓄电池外观进行检查，对单节开路电压作测试并记录。电池连接结束后，应对总电压进行测试并记录。
DC/DC变换器在加电前，要对输入、输出端进行测试，加电后测试输出电压值，同时要对其它性能进行调测。 直流配电屏的安装类似于上面所讲交流屏的安装。
图3-1 集中供电 图3-2 分散供电 （3）.接地系统的建设 为提高通信质量，确保通信设备与人身的安全，通信机房都要求有良好的接地系统。通信电源接地系统通常采用联合地线的接地方式。
联合接地的标准连接方式是将接地体通过汇流条（或大截面的铜芯电源线）引入到电力室的接地汇流排，直流工作地、防雷地和保护地再分别从该总地排上引接出来 在通信电源设备的建设过程中，安装人员应本着严谨认真的工作态度去操作，否则会给维护部门造成很多麻烦，甚至造成事故。 3.2 通信电源系统的调测 通信电源系统的调测从工程、运行维护角度对通信电源系统运行质量指标的"五性"----稳定可靠性、可用性、可维护性、可持续性、安全性进行分析和论述，其目的是使现有在运行的系统更加高效、可靠地运行和为以后的工程提供技术支持. 衡量各设备投入运行以后的性能指标 3.2.1 稳定可靠性 稳定可靠性包含稳定性和可靠性两个概念，两者各有自身的含义又互相关联。
稳定性表现在自身运行的三个方面： （1） 设备运行的稳定度 设备名称 项 目 高频开关电源 杂音指标，稳压精度，均流，负载动态响应 UPS 频率稳定度，电压稳定度，总滤波失真，瞬态时间，动态响应等 蓄电池 动/静态单体端电压的一致性，温升，螺栓紧密情况等 柴油发电机组 机组运行状态，输出电压，频率的稳定度 （2） 设备预设工作模式的持续执行 设备名称 项 目 高频开关电源 双路电的切换，周期性电池放电测试，周期性电池均衡充电，故障自诊断，浮充/均充的自动转换，"三遥"功能，故障回叫，报警功能，二次下电，充电限流，系统限流等。 UPS 周期性电池放电测试，周期性电池均衡充电，故障自诊断，浮充/均充的自动转换，"三遥"功能，故障回叫，报警功能，充电限流，自动分配市电/电池供电方案，自动开/关机程序等 蓄电池 柴油发电机组启动成功率，自启动，自投载，自停机，自补给程序 （3） 自身产生的错误或误动作 设备名称 项 目 高频开关电源 温度漂移，老化漂移影响输出特性和均流；控制单元与整流模块之间的通信故障；控制链路中采样不准确或错发指令；误告警（当告警时不告警，正常时误告警）等。
UPS 温度漂移、老化漂移影响输出特性和并机环流，数字处理器（DSP）或中央处理器（CPU）与整流部分，逆变部分，静态开关，并机板，充电器之间的通信故障或错发指令，误告警（当告警时不告警，正常时误告警）等。 蓄电池 早期。
5.蓄电池充放电方面的英文文献及翻译,论文用,急
1. Secondary (rechargeable) batteries are commonly tested using discharge and charge cycling.蓄电池（充电电池）通常利用放电和充电循环进行测试。
来自互联网 2. The solar controller: To control the entire system, and played a battery charge protection, over-discharge protection.太阳能控制器：控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。 来自互联网 3. The discharging performance of positive active mass containing different additives in lead-acid batteries was studied.对不同添加剂的铅酸蓄电池正极放电性能进行研究。
来自互联网 4. The discharge characteristics of secondary battery provide im-portant information about the battery's capacity and life.蓄电池的放电特性提供了关于电池容量和寿命的重要信息。 来自互联网5. The single battery possibly endures overcharge and overdischarge though the battery operates at normal voltage range.即使在整体不过充电、过放电的状态下，也可以出现单体蓄电池的过充电与过放电。
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