毕业设计(论文)-充电器选路改造.doc
《毕业设计(论文)-充电器选路改造.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计(论文)-充电器选路改造.doc(44页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、装订线毕业设计(论文)报告纸充电器线路改造摘 要随着能源紧缺、环境污染,各式各样的产品都要求有很好的环保性,比如不给环境带来污染,或者能够多次、长时间的使用。汽车的经济、生态、性能、安全和舒适等特性将促使许多新型电系统产生,这给车用铅酸蓄电池带来了很多新的要求。人们还是希望铅酸蓄电池能继续在汽车应用中起主要作用,并且能够获得高性能的铅酸蓄电池及配件,因此,对汽车用铅酸蓄电池的充电器的要求也将显著提高。要提高蓄电池的性能、延长它的使用寿命,在蓄电池本身上,可以采用大型电容器,保护负极板免于高倍率放电和充电;在充电器上,可以采用设计的充电方法、控制理论来延长蓄电池的使用寿命并确保它的性能。关键词:
2、铅酸蓄电池,充电器,自动充电ABSTRACTWith the energy shortage, environmental polluted. Many products are required to have a good environmental protection, Such as not to pollute the environment, or to repeated, prolonged used. The economic, ecological, performance, safety and comfort features of automotive will en
3、courage the new system to produce electricity. It brought a lot of new requirements to the lead-acid batteries of the car. People still want to lead-acid batteries can continue to play a major role in automotive applications, and access to high-performance lead-acid batteries and accessories. Theref
4、ore, the requirements of the car charger for lead acid battery will significantly increase. To improve battery performance and extend its life, at battery itself, Large capacitors can be used, protection from high-rate discharge the negative plate and charge; at the charger, the charging method can
5、design, control theory to extend battery life and ensure its performance.KEY WORDS :Lead-acid batteries, charger, automatic charging目 录摘 要1ABSTRACT1第一章 绪 论51.1各种常用电池的现状及发展趋势51.2 铅酸蓄电池的发展及现状61.2.1 干荷电铅蓄电池61.2.2 免维护铅蓄电池71.2.3 铅酸蓄电池的发展8第二章 关于铅酸蓄电池82.1 铅酸蓄电池的基本概念82.1.1 蓄电池的作用92.1.2 对蓄电池的基本要求92.1.3 起动用铅酸
6、蓄电池的特点92.1.4 蓄电池的结构92.1.5 蓄电池的型号102.1.6 蓄电池的容量102.1.7 蓄电池的内阻142.1.8 电池的极化现象142.1.9 电池的老化152.2 蓄电池的使用与维护152.2.1 蓄电池的储存152.2.2 新蓄电池在投入使用时的注意事项162.2.3 配制电解液时应注意事项172.2.4 充电注意事项172.2.5 不同季节蓄电池使用的注意事项172.2.6 使用中注意事项182.2.7 蓄电池的拆装182.3 蓄电池技术状况检查192.3.1 外部检查192.3.2 检查蓄电池技术状况指示器192.3.3 检查电解液面的高度192.3.4 蓄电池放
7、电程度的检查192.3.5 负荷试验检测202.4 蓄电池充电种类202.4.1 初充电202.4.2 补充充电212.4.3 间歇过充电222.4.4 循环锻炼充电222.4.5 去硫化充电222.5 蓄电池常见的故障222.5.1 极板硫化232.5.2 活性物质脱落232.5.3 极板栅架腐蚀242.5.4 极板短路242.5.5 自放电242.5.6 单格电池极性颠倒25第三章 铅酸蓄电池充电器的设计原理253.1铅酸蓄电池的工作原理253.2铅酸蓄电池的充电特性263.3充电器的种类和充电方法27第四章 蓄电池充电器的整体设计304.1充电方法的设计304.2控制电路的设计304.3
8、充放电电路的设计344.3.1电路组成344.3.2充放电工作原理354.4电源电路374.4.1降压电路384.4.2整流电路384.4.3滤波电路394.4.4稳压电路39第五章 蓄电池充电器电路工作原理41第六章 安装调试43结束语43参考文献43第一章 绪 论1.1各种常用电池的现状及发展趋势 电池作为动力来源,目前在实际中应用的可充式二次电池主要有:铅酸(Lead Acid)电池、镍镉(Nickel Cadmium)电池、镍氢(Nickel Metal Hydride)电池和锂(Lithium)电池。 (1)镍氢电池(Ni-MH) 此类蓄电池的比能量高,有较高的比功率,寿命长,材料来
9、源丰富(我国有丰富的稀土资源),污染轻等优点,被认为是较好的一种蓄电池。但是由于镍氢蓄电池的技术不是很成熟,价格贵,单体电池电压低,使用时串联电池个数多,而且均匀一致性较差,限制了蓄电池组实际可使用的寿命。尤其是镍氢电池在高温时自放电率会增高,造成电容量下降的缺点。因此认为镍氢蓄电池在汽车领域的应用是短暂的、过渡性的,将来的市场份额也是有限的。 (2)锂离子蓄电池和聚合物锂离子蓄电池 锂离子蓄电池和聚合物锂离子蓄电池的比能量更高,有较高的比功率,寿命长,污染轻等优点,被认为是有希望的车用电池。但因内含锂活性物质,易产生化学作用,遇火、氮、酸或氧化剂时,可能会有爆炸或着火危险等安全性问题,成为影
10、响锂离子蓄电池和聚合物锂离子蓄电池在汽车应用上的主要制约因素。 (3)锌空电池 锌空电池是金属-空气电池的一种,属于半燃料电池范畴。它有比能量高,原材料丰富,价格不高,污染轻等优点,被认为是车用电池的有竞争力的候选者。但目前还没能真正投入使用。 (4)其他电池(如镍锌电池、锌镍蓄电池和燃料电池) 虽然它们各有特点,但都几乎没有在商业化的车辆上使用。这主要是由于价格高、综合性能不理想、或技术不成熟、或受资源、服务配套系统制约因素影响。氢氧燃料电池虽然在大力发展中,可望成为最理想的车用电池之一,但实际应用还要等待很长时间。 (5)铅酸蓄电池 铅酸蓄电池在100多年的历史中一直不断的改进提高,有的是
11、革命性的提高,生产技术最为成熟。特别是密封免维护铅酸蓄电池因其有着成本低、价格便宜、材料来源丰富、适用性好、可逆性好、单体电池电压高、技术和制造工艺较成熟、安全可靠、具有瞬间放电力强、大电流放电性能良好、使用温度范围广等综合因素,已成为商业化汽车主要采用的电池,目前所占市场份额在95%以上。而且只要单元电压不超过生产商的规定(典型值2.2V),密封铅酸蓄电池就可以无限制的充电。1.2 铅酸蓄电池的发展及现状铅酸蓄电池的应用历史最长,也是最成熟的蓄电池。著名法国化学家普兰特经过孜孜不倦的努力,于1 859年发现了铅酸电池在充电和放电时铅电极表面化学反应的重要意义。普兰特将两层铅板用布板隔开,据说
12、这些布板是从他太太的裙子上剪下来的,然后他将铅板拧成螺丝状塞入盛有硫酸的容器中,这样便得到了电流,并且在正极板上形成了硫酸铅。通过这种实验,普兰特得到了能充电的电。为了减少电池内阻,比利时化学家朱利恩于l 888年在铅锑合金中加入了第三种元素汞,液态的汞增强了铅网板的导电率,从而大大延长了电池寿命,并降低了电池内部损耗。 铅酸电池完全可以用于大多数需要充电电池的领域。因此,开发新型电池的步伐在整个20世纪一直不快。第二次世界大战之后,聚丙烯箱体使铅酸电池非活性部分重量减轻,可透塑料被开发出来并取代了由雪松材料制成的隔板,有效地提高了电池的比能量和使用寿命。以下介绍两种改进型铅酸蓄电池。1.2.
13、1 干荷电铅蓄电池干荷电铅蓄电池与普通铅蓄电池的区别在于,极板组在干燥状态的条件下能够较长期的保存制造过程中所得到的电荷。所以,干荷电蓄电池在规定的保存期内(一般两年)如需使用,只要加入规定密度的电解液,搁置15min,调整液面高度至规定标准后,不需要进行初充电即可投入使用,并且其荷电量可达到蓄电池额定容量的80%以上。因此,它是理想的应急电源。目前,国内已大批量生产干荷电蓄电池,并且基本上取代了普通蓄电池。干荷电蓄电池之所以具有荷电性能,主要在于负极板的制造工艺与普通蓄电池不同。正极板上的活性物质二氧化铅化学活性比较稳定,其荷电性能可以较长期的保存。而负极板上的活性物质海绵状铅由于表面积大,
14、化学活性高,容易氧化,所以要在负极板的铅膏中加入松香、油酸、硬脂酸等防氧化剂;并且在化学形成(简称化成)过程中有一次深放电循环或进行反复的充电、放电,使活性物质达到深化。化成后的负极板,先用清水冲洗后,再放入防氧化剂溶液(硼酸、水杨酸混合液)中进行浸渍处理,让负极板表面生成一种保护膜,并采用特殊干燥工艺(干燥罐中充入惰性气体或抽真空),这样既可制成干荷电极板。由于负极板经过特殊处理,其抗氧化性能得到提高,因此干荷电蓄电池与普通蓄电池相比,自放电小,储存期较长。干荷电蓄电池的使用、维护与普通蓄电池基本一致。对于储存期超过两年的干荷电蓄电池,因极板有部分氧化,使用以前应以补充充电的电流充电5-10
15、h后再用。1.2.2 免维护铅蓄电池与普通铅蓄电池相比,在结构及材料方面有以下特点:(1)极板栅架采用铅钙合金或低锑合金(含锑2%-3%),减少了析气量、耗水量。同时自行放电也大大减少,使用寿命延长。(2)隔板采用袋式聚氯乙烯隔板,将正极板包住,可保护正极板活性物质不致脱落,并防止极板短路。(3)有的通气孔采用新型安全通气装置,可保持蓄电池内的酸气,避免与外部火花直接接触,以防爆炸。通气塞中还装有催化剂钯,帮助排出的氢氧离子结合生成水再回到蓄电池中去,减少了水的消耗。这种新型通气装置还可使蓄电池顶部和接线柱保持清洁,减少了接头的腐蚀。(4)单格电池间采用穿壁式连接,减小了内阻,提高了起动性能。
16、(5)外壳为聚丙烯塑料热压而成,壳底没有凸肋,极板组直接坐落在蓄电池底部,这样可使极板上部容积增大,电解液储量增大,且壳体内壁薄,与同容量电池相比,重量轻、体积小。免维护铅蓄电池的使用特点:(1)在使用过程中不需补加蒸馏水。普通蓄电池,使用中由于蒸发(约占10%)和水的电解(约占90%)两个原因,使得水很容易被消耗掉。实践证明,在同样的使用条件下,每行车1000km,普通蓄电池耗水为16-32g,而免维护蓄电池仅1.6-3.2g。(2)自放电少可作较长时间的湿式储存,一般可做两年以上的湿式储存。(3)耐过充电性能好。在相同的充电电压和温度下,免维护蓄电池的过充电电流很小,在充足电时接近零。过充
17、电阶段的电能主要用来电解水,所以免维护蓄电池的水耗量很小。(4)使用寿命长。实践证明,免维护蓄电池的使用寿命至少在两年以上。但免维护蓄电池在深度放电情况下,容量和寿命会减少,且生产工艺复杂,成本较高。为了使免维护蓄电池经常处于良好的工作状态,应定期进行少量的维护工作。一般每年或汽车每行驶30000km,应检查电解液液面高度,并测量电解液密度和蓄电池的开路电压。液面下降应加注蒸馏水至规定液面高度。经常保持蓄电池的清洁和干燥,最好每半年进行一次补充充电以保持蓄电池的容量,不至于产生深度过放电而影响蓄电池的使用寿命。1.2.3 铅酸蓄电池的发展随着汽车行业的迅猛发展,对蓄电池以及蓄电池充电器的要求都
18、越来越高,从开始的单纯充足,到目前的延长蓄电池寿命,减少能源消耗,充电器的功能已发生了质的飞跃。现在国外已研制成功只要用一小时就可充满蓄电池的大功率充电器,在体积上也越来越小,现在最小的大功率充电器只有一只书包大小。开关电源在我国的研究发展比较晚,因其体积小、动态响应速度快、输出纹波小、效率高等优点,近年来得到国内外的广泛研究与关注,特别在通信电力等领域中,已经得到了普遍的研究与使用。但相对于相控电源来说,它的价格比较高,而且功率器件的发热量也较高,所以,在电力系统中的大功率场合,向空的充电器仍然占有较大比重。而国外市场大部分充电器均采用Wa,WaWo,U&U等充电曲线方式,充电方式更科学、合
19、理,从而大大提高了蓄电池的使用寿命,大大降低了使用和维护成本,简化了充电过程,解放了操纵人员的劳动强度,市场前景非常广阔。近年来,国内外人士正致力于充电器的智能化研究,智能化程度较高的充电器解决了动态跟踪电池可接受充电电流曲线的技术关键,使充电电流始终与可接受充电电流保持良好的匹配关系,使充电过程始终在最佳状态下进行,比常规充电模式可节约电能30%-50%左右,提高了充电质量和效率,充电工人只担任辅助性工作,为充电技术和充电设备的智能化发展闯出了一条新路。铅酸蓄电池已实现大批量生产,它的制造成本低、容量大、价格低廉,使用十分广泛,但它比能量低、自放电率高、循环寿命低。由于其固有的特性,若使用不
20、当,寿命将大大缩短。影响铅酸蓄电池寿命的因素很多,采用正确的充电方式,能有效延长蓄电池的使用寿命。因此,设计一种智能的铅酸蓄电池充电器是十分必要的。第二章 关于铅酸蓄电池本课题研究的主要对象是车用铅酸蓄电池。为了更好的理解我们所面对的研究对象,需要先介绍一下铅酸蓄电池的基本概念、工作原理、充电特性、以及它们所具有的一些特性。2.1 铅酸蓄电池的基本概念由于蓄电池的充放电本身涉及到许多相关的专业知识,为了能够更好地理解本课题,本节将简要介绍铅酸蓄电池有关的一些知识。2.1.1 蓄电池的作用在发动机起动时,为起动系和其他电器设备(包括发电机的激磁绕组)供电;由于各种原因(如停车、发电机转速较低、发
21、电机超载、发电机故障等)造成发电机不工作或输出电压低于蓄电池电压时,为电气设备供电;吸收电路中产生的过电压,稳定电网电压,保护电子元器件。2.1.2 对蓄电池的基本要求在发动机起动时,蓄电池必须能给起动机提供200-600A的电流(有的柴油发动机最大起动电流超过1000A),并且要能持续一定的时间(一般要求5-10s以上);在发动机发生故障不能发电时,蓄电池的容量应能维持车辆行驶一定时间。所以,要求汽车用蓄电池有尽可能小的内阻和足够的容量。2.1.3 起动用铅酸蓄电池的特点 起动用铅酸蓄电池虽然比能较低,但其内阻小、电压稳定、在短时间内能提供较大的电流,并且结构简单、原料丰富,因而在汽车上得到
22、广泛应用。2.1.4 蓄电池的结构蓄电池由极板、隔板、电解液和外壳等组成。极板分为正极板和负极板两种。将涂上铅膏后的生极板先经热风干燥,再放入稀硫酸中进行充电便得正极板和负极板。正极板上的活性物质为二氧化铅(),呈深棕色;负极板上的活性物质为海绵状纯铅(),呈深灰色。为了增大容量,将多片正、负极板分别并联,用汇流条焊接起来便分别组成正、负极板组。汇流条(横板)上联有极柱,各片间留有空隙。安装时各片正、负极板相互嵌合,中间插入隔板后装入蓄电池单格内,便形成单格电池。为了减小蓄电池的内阻和尺寸,蓄电池的正、负极板应尽可能靠近。为了防止相邻正、负极板彼此接触而短路,正、负极板之间要用隔板隔开。电解液
23、由纯硫酸与蒸馏水按一定比例配制而成。电解液密度一般在1.1-1.3g/之间,充足电后,电解液密度一般在1.26-1.30g/之间。在蓄电池充放电过程中电解液不但起导电作用,而且参与化学反应。目前市场上实际应用的电解液有两种。第一种是由专业厂家生产的已经配制好的电解液。这种批量生产出来的电解液称为“标准液”。这种标准液在使用时很方便。新蓄电池启封后可将其直接注入蓄电池内,待加入30 min后。蓄电池即可装到汽车正常投入使用。但是,如果蓄电池存放的时间太长(2年)或正值冬季寒冷天气则需要对蓄电池进行充电后再装车使用效果会更好些。第二种电解液,在没有专业厂家供应和市场上买不到电解液的情况下,就要自己
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计 论文 充电器 改造
![提示](https://www.31doc.com/images/bang_tan.gif)
链接地址:https://www.31doc.com/p-3282010.html