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单片机电动自行车智能充电器设计+电路图(2)

时间:2018-04-01 21:05来源:毕业论文
1. 充电器的充电原理 1.1 蓄电池充电理论基础 蓄电池的充放电过程是一个复杂的电化学过程,通常来说,在充电过程中,充电电流不随时间呈指数规律下降


1. 充电器的充电原理
1.1 蓄电池充电理论基础
蓄电池的充放电过程是一个复杂的电化学过程,通常来说,在充电过程中,充电电流不随时间呈指数规律下降在自动恒流或恒压充电。充电过程中影响因素很多,如电解液的浓度、环境温度、活性物质的浓度等,都会使充电非常不同。不同放电状态、甚至同一模型的使用与保存,同样的能力,同样的电池充电方法是不一样的。以下实验表明如果充电电流按图1上曲线变化,就可以大大减小充电的时间,并且对电池的容量和使用寿命没有影响。
最佳充电曲线
图1 最佳充电曲线
由图1可知:刚开始电流很大,但是很快衰减。主要原因是充电极化现象发生的过程。蓄电池充电在密封过程中,内部产生的氢气和氧气,氧气不被吸收,然后正极片的积累,电池内部压力增大,电池温度上升,同时减少了正极板的面积,内部阻力的性能提高,出现了两极极化现象。电池是可逆的,并且充放电的化学反应式如下:
PbO2+Pb+2H2SO4→2PbSO4+2H2O   
显然,充电和放电反应的逆过程。过程是可逆热力学平衡的过程,保护下面的电池总是可以保持平衡,必须尽量保持少量的电流通过电池。理想条件下的外加电压等于电池的电动势。然而,实践表明,蓄电池充电时,外加电压必须增加到一定数值,这个值之间的差异因为电极材料,溶液浓度等各种因素的差别而在不同程度的不平衡力电池的价值。在化学反应中,这样的力量比现象就是极化的热力学平衡值。
一般来说,有三方面的原因产生极化。
(1)欧姆极化充电过程中,正离子和负离子迁移向两极移动。不可避免地会有在已知的离子运输过程中的欧姆电阻抗。为了克服这些阻力,一个额外的电压被施加恒定的电压被施加到克服阻力推动离子迁移。这一电压转换为热能的方式对环境,所谓的欧姆极化就是随着电荷电流突然增加,欧姆极化将导致电池在充电过程中高温。
(2)这种极化的电化学反应的速率是由于电子的运动引起的,电化学极化电极的速度,例如:在放电的电池负极,带负电荷的电极表面附近的溶液,两者处于平衡状态。有电时,立即释放到外部电路。减少对电极表面的负电荷,减少对电极表面不能补充电子。这减少了金属的表面负电荷的状态,以促进电子离开电极转入溶液,加速化学反应持续。在某个时刻达到一个新的动态平衡。然而与以前的放电相比,在电极表面电荷减少,这对应于电极电势变为正。电化学极化电压变高,从而严重阻碍了正常的充电电流。同样,一个正极电池放电,正极表面电荷减少,电极电势变负,这些都是随着充电电流的增大而严重的极化现象。
(3)当电流流过蓄电池时,为了文持一个正常的反应,最理想的情况是电极表面的反应物可以及时补充,及时离去。事实上,反应物和产物的扩散率远低于化学反应速度,导致极板电解质溶液的浓度变化。也就是说,从电极表面中部溶液,电解质浓度的不均匀分布。这种现象称为浓差极化。
1.2 充电器的工作原理
目前,电动自行车主要以铅酸蓄电池为动力。铅酸蓄电池的主要优势有:电池容量大,便宜,没有记忆效应,但缺点是:体积庞大,很重,不能过度充电和放电。根据铅酸蓄电池的特点,铅酸电池的充电过程一般分为四个阶段:涓流充电—快速充电—均充电—浮充电[1,2] 单片机电动自行车智能充电器设计+电路图(2):http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_12217.html
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