李国林
摘要：航空蓄电池在飞机安全飞行中起着至关重要的作用。航空蓄电池充电器的性能直接影响蓄电池的电气性能和使用寿命。本论文根据B737－800型飞机的需要，研究了一种智能型航空蓄电池充电器的工作模式及实现方法。
在分析、综合蓄电池充电器的几种充电模式的基础上，本论文提出了智能型航空蓄电池充电器的工作模式，设计了集充、放电功能于一体的电力电子主电路，研制了基于单片机80C51的高性能充电控制系统，采用了电流单闭环控制，实现了蓄电池的三阶段智能充电，即预充电、快速充电和涓电流充电，其中的保护功能设计，提高了充电器的可靠性。 关键词：航空蓄电池 充电器 智能充电 80C51
Aircraft battery Charger
Li Guo-lin
Abstract:Aircraft battery is an important element of aircraft mounted devices and is crucial for aircraft s
afety. The performance of the aircraft battery charger has a direct effect on the electrical properties and life-span of the battery. Based on the need of aircraft B737-800,the thesis provides us a research to the operating modes and implementing methods of an intellectual aircraft battery charger.
Based on the analysis and synthesis of several charging modes of the battery charger, the thesis develops an operating mode of the intellectual aircraft battery,designs an electric and electronics main circuit with the function of charging and discharging, It also develops a control system with 80C51 as microprocessor, The thesis adopts the single closed-loops control system with current, realizes the three-phase charging of the battery ,namely the modes of per-charger, highspeed－charger and charger with stream current. It can has a protection function, hence improves the charge reliability.
key word: Aircraft Battery, Charger, Intellectual Charging,80C51
目录
第1章 绪论 (1)
1.1课题研究现状以及意义和目的 (1)
1.2民用航空蓄电池和充电器概述及其性能指标 (1)
1.3本论文的主要工作和目标： (2)
第2章论文涉及的基本理论和技术 (4)
2.1镉镍蓄电池机理叙述： (4)
2.1.1镉镍蓄电池的工作原理以及参数 (4)
2.1.2快速充电理论以及蓄电池的极化现象的不利影响： (6)
2.1.3镉镍蓄电池充足电的判断 (7)
2.2电力电子变换电路工作原理 (7)
2.2.1 BUCK变换电路 (7)
2.2.2 BOOST变换电路 (9)
第3章航空蓄电池充电器系统硬件设计 (10)
3.1蓄电池系统总体设计 (10)
3.1.1蓄电池充电器主电路结构设计 (11)
3.1.2蓄电池充电器控制电路结构设计 (13)
3.1.3蓄电池充电器保护电路结构设计 (18)
3.2系统主电路参数设计 (19)
3.2.1电流可逆双象限变换器参数设计 (19)
3.2.2电源变换电路参数设计 (22)
3.3系统电流控制电路PI参数设计 (23)
3.4系统故障检测及保护电路参数设计 (24)
3.4.1软启动电路 (24)
3.4.2过压、欠压保护电路 (25)
3.4.3过热保护电路： (26)
3.4.4过流保护电路设计 (27)
第4章系统软件设计 (29)
4.1航空蓄电池以及充电器一般工作过程叙述： (29)
4.2系统软件所实现的主要功能及其设计思想： (29)
4.3系统总体流程图 (29)
第5章 系统仿真 (31)
5.1局部系统建模 (31)
5.1.1充电电路模型的建立 (31)
5.1.2 PWM环节建模 (32)
5.1.3调节器建模： (32)
5.2仿真结果及其分析 (33)
5.2.1充电器控制环路仿真： (33)
5.2.2电源变换器仿真 (37)
结论 (39)
参考文献： (40)
后记 (41)
附录 (42)
附录A：外文资料翻译 (42)
中国民航大学本科毕业设计（论文）
第1章绪论
1.1课题研究现状以及意义和目的
蓄电池应用非常广泛，航空应用就是其中一个很重要的分支。近年来，世界各国对蓄电池充电技术的研究也越来越关注。蓄电池作为机载电池，用于飞机起动、通讯、照明、导航及随航应急备用，作为备用电源使用，它是航空器材的重要组成部分，在飞机安全飞行中起着至关重要的作用。但是，就目前情况来看，性能优良的航空大容量镍镉电池充电器还是很少见的：
以前充电器大多用分立元件制作，缺点显而易见。近年来许多集成电路生产厂家都推出了充电器专用集成电路，如MAXIM公司的MAX712/713, UNITRODE公司的UCC3905. BENCHMARQ公司的BQ2002/2003、美国ICS公司的ICS1700等。[1]这些充电器芯片均具有较好的快速充电性能。比如美国ICS公司的ICS1700芯片，用ICS1700组成的镍镉电池快速充电器对镍镉电池具有很好的快速充电性能。但通过研究ICS1700的技术数据发现:ICS 1700只适合对8只以下的串联电池组充电，采用ICS1700组成镍镉电池快速充电器时，电池组中应含有温度开关，否则当控制系统的电子元件发生故障时，电池就不能及时终止充电，这会造成电池损坏。很显然，ICS1700不能用于大容量的航空镍镉电池快速充电器。调查研究其他型号的充电器控制芯片后发现，这些芯片均不能满足民用航空对大容量镍锡电池组快速充电的要求。航空大容量镍镉电池的充电研究还有很大欠缺。
因此航空大容量镍镉电池充电器的研究非常有必要，论文选题具有十分重要的意义。该设计是针对B737－800型飞机设计， 基于80C51单片机控制的智能型航空蓄电池充电器，它采用现代电力电子技术和单片机智能控制方法，不仅加快了蓄电池的充电速度，提高了充电器的充电效率和性能，延长蓄
电池的使用寿命，而且大大减小了充电器的体积，降低了重量。
1.2民用航空蓄电池和充电器概述及其性能指标
航空蓄电池（或称电瓶）是把化学能转换为电能得设备。[2]它在放电时将化学能转化为电能，向用电设备供电，而在充电时又将电能转化为化学能储存起来。按照电介质性质的不同，航空蓄电池可以分为酸性蓄电池和碱性蓄电池两大类。酸性蓄电池的电解液是硫酸水溶液，主要有铅酸蓄电池。碱性蓄电池的电解液是氢氧化钾或氢氧化钠等水溶液，主要有银锌蓄电池和镍镉蓄电池。目前波音公司现役飞机都是使用镍镉蓄电池。
