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1、word本科毕业论文（设计）论文（设计）题目：蓄电池智能均充系统设计学 院：_机械工程学院 专 业： 班 级：_ 学 号：_ 学生：_ 指导教师：_ _2011年 5 月 5 日 / 大学本科毕业论文（设计）诚信责任书本人重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。论文（设计）作者签名：日期：目 录摘要IV关键词IV第一章 绪论11.1、蓄电池的介绍11.1.1、蓄电池的现状与前景11.1.2、铅酸蓄电池的工作原理11.1.3、蓄电池的充电理论基础21.1.4、充电方法的
2、研究31.2、课题的应用背景41.3、课题的研究意义5第二章 串联蓄电池组均衡法62.1、引言62.2、蓄电池的不一致性62.3、蓄电池组中各蓄电池容量不一致的影响62.4、各种均衡充电的方法72.4.1、电池单体电压均衡法72.4.2、电容切换均衡法82.4.3、多绕组变压器均衡法8第三章 总体设计93.1、系统的设计要求93.1.1、系统的基本功能93.1.2、系统的理想技术指标93.2、充电方法的选择93.3、系统总体框图10第四章 各电路（元件）的设计114.1、单片机的选择114.2、整流电路的设计114.3、滤波器的选择124.3.1、电容滤波器124.3.2、电感电容滤波器124
3、.3.3、形滤波器124.3.4、滤波器的选定134.4、开关管的选择134.5、放电电路的设计134.6、采样电路144.6.1、蓄电池端电压的采样电路144.6.2、蓄电池温度采样164.7、蓄电池电压均衡电路174.8、A/D转换器的选择184.9、显示电路204.10、D/A转换器的选择214.11、时钟电路224.12、复位电路234.13、报警电路23第五章 软件部分设计245.1、系统程序流程245.2、显示子程序的设计255.3、模/数转换子程序285.4、数/模转换子程序29第六章 设计总结30参考文献31致谢32基于单片机的蓄电池智能均充系统摘 要随着电子技术的迅速发展,蓄
4、电池正广泛运用于交通运输、电力、通信等领域的各种设备中。它已经成为这些设备的最为重要的部件，其直接影响到设备的寿命和可靠性。本文介绍了蓄电池的工作原理及充电的特性。由于充电方法的选择对蓄电池的性能和寿命影响较大，因此本文还涉及到目前该领域中的充电方法。通过综合考虑各个方面，我们选择了分阶段脉冲充/放电的充电方法。而实现脉冲充/放电的方法有很多，这里主要利用了场效管作为开关管使用。通过8051单片机发出电压控制信号，来控制开关管的导通与截止。另外，本设计中还提出了电压均衡的实现方法，从而保证了蓄电池组串充时各节电池的充电状态基本上一致。而这里的一个亮点就是，该系统能根据蓄电池组的周围环境温度变化
5、而自动地调整其充电电压，使它们处于最佳的充电电压上。本课题的研制，对蓄电池的大规模应用具有积极的促进作用，具有较强的实际意义与应用价值。关键词：蓄电池 单片机 充/放电Based on the SCM are fully intelligent battery systemAbstractWith rapid development of the electronic technology, batteries are widely used for transport, electric power, telemunications and other fields of equipment
6、. It bees the key partial of these equipments, it directly affected the equipment life and the reliability. This paper introduces the principle of battery and charger features. As the charging method of choice for the performance and battery life of greater impact, this paper also relates to the cur
7、rent field of charging method. prehensive consideration of all aspects, we have chosen a phased pulse charge / discharge charging method. And there are many ways of realizing a pulse charge / discharge charging, this is mainly used to market effectively manage as a switch to use. Through 8051SCM iss
8、ued voltage control signals, it could control the switch conduction or deadline. In addition, the design has also raised the voltage to achieve a balanced approach, thus ensuring the battery charge state when the battery charging series is basically consistent. And the one bright spot here is that t
9、he system according to the battery temperature of the surrounding environment changes automatically adjust their charging voltage, at their best on the charge voltage. The research of this subject will play an active role, and produce significance and value on large-scale application of battery.Keyw
10、ords :battery; SCM;charge / discharge第一章 绪论1.1、蓄电池的介绍1.1.1、蓄电池的现状与前景在蓄电池问世一百余年的时间里，由于蓄电池作为一种能源变换器可以方便的存储与提供电能，且具有可逆性好，电压特性平稳，使用寿命长，适用围广，原材料丰富且可再生，使用及造价低廉等优点，得到了越来越广泛的应用，是社会生产经营活动中不可或缺的重要产品，在大力提倡环保节能、使用绿色能源的今天，蓄电池将具有更加广阔的发展应用前景。 蓄电池按其采用原料分，目前主要应用的多为铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、镍氢蓄电池及锂离子电池。其中铅酸蓄电池由于具有能够储存大量的电能、提供电流围宽（
11、从几安培到几百安培的电流）、价格低的特点，主要应用在工农生产中；而锂离子电池由于具有体积小、重量轻、安全可靠的特点，则广泛应用于各类小型设备、通讯设备与日常生活中。 虽然蓄电池产品不断更新换代，但就其充电方法上来讲却基本上仍然采用较为老套的常规方法，已经无法满足蓄电池生产企业对其产品质量检测控制、工农业生产和国防建设发展的需要，严重的影响了蓄电池产品的应用质量和使用寿命，制约与阻碍了蓄电池产品的发展。1.1.2、铅酸蓄电池的工作原理 铅酸蓄电池由正极板(二氧化铅)、负极板(海棉状铅)以及电解液(硫酸)组成。充电时，硫酸铅通过氧化还原反应分别恢复成二氧化铅和铅，电解液中的硫酸浓度增大。放电时，正
12、极板的二氧化铅和负极板的铅与电解液中的硫酸反应，生成硫酸铅，电解液中的浓度降低。 在充放电状态下，铅酸蓄电池的正、负极板上在进行不同的化学反应，产生正负离子形成电流，称为成流反应。正极的成流反应式： 负极的成流反应式： 电池的总反应式： 反应的中间过程可以表示为： 式中左方向为放电反应，右方向为充电反应。研究发现:电池充电过程对电池寿命影响最大，放电过程的影响较少。也就是说，绝大多数的蓄电池不是用坏的，而是“充坏”的。由此可见，一个好的充电器对蓄电池的使用寿命具有举足轻重的作用。1.1.3、蓄电池的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
13、以最低出气率为前提的，蓄电池可接受的充电曲线，如图1.1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1.1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，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，表现为阻上升，出现所谓的极化现象。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
14、衡状态之下充电，必须尽量使通过电池的电流小一些。理想条件是外加电压等于电池本身的电动势。但是，实践表明，蓄电池充电时，外加电压必须增大到一定数值才行，而这个数值又因为电极材料，溶液浓度等各种因素的差别而在不同程度上超过了蓄电池的平衡电动势值。在化学反应中，这种电动势超过热力学平衡值的现象，就是极化现象。1.1.4、充电方法的研究（1）、常规充电方法a、恒流充电法：恒流充电法是用调整充电装置输出电压或改变与蓄电池串联电阻的方法，保持充电电流强度不变的充电方法，如图1.2所示。该控制方法简单，但由于电池的可接受电流能力是随着充电过程的进行而逐渐下降的，到充电后期，充电电流多用于电解水，产生气体，使
15、出气过甚，因此，常选用阶段充电法。b、阶段充电法：此方法包括二阶段充电法和三阶段充电法。二阶段充电法: 采用恒电流和恒电压相结合的快速充电方法，如图1.3所示。首先，以恒电流充电至预定的电压值，然后，改为恒电压完成剩余的充电。一般两阶段之间的转换电压就是第二阶段的恒电压。三阶段充电法: 在充电开始和结束时采用恒电流充电，中间用恒电压充电。当电流衰减到预定值时，由第二阶段转换到第三阶段。这种方法可以将出气量减到最少，但作为一种快速充电方法使用，受到一定的限制。c、恒压充电法：充电电源的电压在全部充电时间里保持恒定的数值，随着蓄电池端电压的逐渐升高，电流逐渐减少。与恒流充电法相比，其充电过程更接近于最佳充电曲线。用恒定电压快速充电，如图1.4所示。由于充电初期蓄电池电动势较低，充电电流很大，随着充电的进行，电流将逐渐减少，
