电动车充电模式转换硬件设计开题报告

 2022-09-21 09:34:23

1. 研究目的与意义

电动车已成为最普遍,最广泛的交通工具,市场保有量巨大。蓄电池是电动车的动力来源,充电器的优劣直接影响电池的寿命。分析现有的充电器,设计一款带有自侦测功能的充电器,对提高充电效率,节约能源,保护环境有十分重要的现实意义。

电动车是目前世界上唯一能达到零排放的机动车,由于环保的要求,加之新材料和新技术的发展,电动车进入了发展高潮。电动车作为绿色交通工具,将在二十一世纪给人类社会带来巨大变化。时下,电动自行车以时尚环保成为了很多人的代步工具。然而,电动自行车不耐用,三天两头充电,充电频繁成为电动车使用者头痛的问题。同时,电动自行车一次充电饱和,一般可以行使三十公里以上(因电池容量的不同差异较大),当把电动车作为较远距离的交通工具的时候,就没有电返回,而等到重新充电完毕则要花上好几个小时。

本课题对充电效率,节约能源具有现实意义。

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2. 课题关键问题和重难点

关键问题:

1.MSP单片机的控制模块。

2.充电模式的控制方式。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

电动自行车以其价格低、绿色环保、使用安全方便等优点越来越受到消费者的喜爱。评价电动自行车质量好坏的重要参数之一是其蓄电池的使用寿命,蓄电池的充电过程对其寿命影响最大。研究表明:过充电,可使蓄电池发热,电解液失水:而充电不足,则可使蓄电池内化学反应不充分,长期充电不足会导致蓄电池容量下降。由此可见,充电器性能的好坏直接影响着蓄电池的使用效果和使用寿命。为此,开发一种具有自侦测功能、性能可靠等特点的电动车用48V(20Ah)蓄电池充电器以满足电动自行车发展的迫切需要。近年来充电器技术的发展非常迅速,它的发展经历了在研究充电方法对蓄电池寿命影响的基础上,选择合适的控制参数和充电策略,并在硬件上低成本地实现,是电动自行车智能充电器要实现的设计目标.该充电器既能完成快速充电又能对蓄电池进行有效的保护。经过长时间试验,在对传统的恒流、恒压、涓流充电模式分析研究的基础上。智能充电器充电策略采用改进的三段充电模式,并优选了充电控制参数。

恒流充电电流,要考虑电池的实际容量、内阻、以及对充电时间的要求等多项因素,电流的大小决定着充电时间的长短,使用小电流充电的好处是:有利于电池在使用较长时间后,保证充电质量,以及单位时间内产生的热量低,减少热失控,有利于降低输出功率,减少充电器的制造成本。但过小的电流又会影响到充电时间。恒压充电电压,它是比恒流充电电流重要得多的参数,因为它不能在较宽范围内调整,确定这个参数需要兼顾被充电池的水化和盐化情况。提高充电电压是解决硫酸盐化的常用方法,但较大提高充电电压又会产生失水。因此,在设计恒压充电电压时,同时要考虑抑制失水和硫酸盐化两个问题。涓流充电电流,以恒压充电阶段中电流的变化为参数,当电流小到某一设定值以下时,充电器切换到涓流充电阶段,充电电流会随着充电过程逐渐减小,当小到一定程度,电流将会恒定,此电流是与环境温度高低及电池新旧程度有关的动态值。较长的涓流充电时间,使得电能向化学能转化效率变低,电能主要用于电解水。因此从涓流充电开始定时,延时一定时间后停止涓流充电,以在保证电池充满的前提下,从根本上杜绝电池热失控的发生。

针对电动车充电技术的要求,为了使电动车充电器获得良好的性能指标,必须寻找最佳的充电模式。理论和实践表明,涓流充电、大电流充电、过充电和浮充电组合起来的充电方式,可达到最佳的效果。同时,基于单片机控制的智能充电器,电路简单可靠,参数调整方便,具有充电时间短、能耗低、使用故障低等优点,对环保、节能型电动车和充电器的设计和开发具有重要的意义。

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4. 研究方案

根据电动自行车铅酸蓄电池的特点,当其为36V/12AH时,采用限压恒流充电方式,初始充电电流最大不宜超过3A。也就是说,充电器输出最大达到43V/3A/129W,已经可满足。在充电过程中,充电电流还将逐渐降低。以目前开关电源技术和开关管生产水平而言,单端开关稳压器输出功率的极限值已提高到180W,甚至更大。输出功率为150W以下的单端它激式开关稳压器,其可靠性已达到极高的程度。MOS FET开关管的应用,成功地解决了开关管二次击穿的难题,使开关电源的可靠性更上一层楼。

目前,应用最广的、也是最早的可直接驱动MOS FET开关管的单端驱动器为MC3842。MC3842在稳定输出电压的同时,还具有负载电流控制功能,因而常称其为电流控制型开关电源驱动器,无疑用于充电器此功能具有独特的优势,只用极少的外围元件即可实现恒压输出,同时还能控制充电电流。尤其是MC3842可直接驱动MOS FET管的特点,可以使充电器的可靠性大幅提高。由于MC3842的应用极广,本文只介绍其特点。

MC3842为双列8脚单端输出的它激式开关电源驱动集成电路,其内部功能包括:基准电压稳压器、误差放大器、脉冲宽度比较器、锁存器、振荡器、脉宽调制器(PWM)、脉冲输出驱动级等等。MC3842的同类产品较多,其中可互换的有UC3842、IR3842N、SG3842、CM3842(国产)、LM3842等。MC3842内部方框图见图1。

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5. 工作计划

第1周 文献阅读,资料翻译,了解毕设任务。

第2周 需求分析,方案初步设计开题报告。

第3周 对电动车器整个充电过程,进行观察检测。对电池电压,电流,温度,时间实时跟踪,数据记录。

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