贾鹏开题报告车用蓄电池智能充电系统研究与开发

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1、硕士研究生学位论文开题报告题目：车用蓄电池智能充电系统研究与开发学院：汽车工程学院专业：车辆工程学号：M060113131姓名：贾鹏导师：罗素云日期：2014年11月26日研究生处制9摘要传统的蓄电池充电器结构简单、充电方法单一，无法根据蓄电池的荷电状态调整充电方法，达到蓄电池容量的完全恢复，没有对蓄电池充电过程的监测、保护及修复等功能。近年来，随着数字信号处理技术的日益完善，微控制器的性价比不断提高，数字控制的蓄电池充电系统可以实现各种复杂的充电控制方法，而且能够对蓄电池的充电过程进行监控和显示，提高了系统的灵活性，在高效充电的同时延长了蓄电池的使用寿命。本选题设

2、计了一种车用蓄电池智能充电系统。主要研究内容有：（1）直流电源模块电路设计；（2）蓄电池检测电路设计；（3）充电器保护电路设计；（4）控制电路、操作及显示界面设计；（5）蓄电池充电控制策略设计；（6）蓄电池充电过程的C语言编程实现。关键词：蓄电池；控制策略；充电控制9正文1.选题的来源、背景和意义1.1选题来源选题来源于企业1.2选题背景和意义蓄电池在实际应用中遇到的最大问题是其使用寿命远远达不到设计寿命。设计寿命在10-15年的蓄电池，在实际使用时大都在3-5年便损坏，有些甚至不到一年便失效了，这不但影响了电力系统的可靠性，而且还造成了重大的经济损失。蓄电池的使用

3、寿命由多方面的因素决定，包括蓄电池本身的物理性能、使用环境、监控管理方式和充放电控制等。通过对过早失效的蓄电池进行统计及分析发现，大部分都是由于充放电控制不合理而造成的。因此，要提高蓄电池的寿命，最重要的是使用合理的充放电方法对蓄电池进行充放电。如何高效、快速、安全地对蓄电池进行充放电控制，一直是人们关心的问题。虽然蓄电池问世至今已有100多年的历史，但是由于技术条件的限制，目前很多的充电器仍然采用传统的充电方式，在使用这些传统充电方法的充电过程中，铅酸蓄电池大多存在着的过量充电和析气等现象。在一定程度上缩短了蓄电池的使用寿命，给使用者造成了一定的经济损失。对于蓄电

4、池使用者来说，蓄电池的管理维护固然重要，但高效、无伤害的充电装置更是对提高蓄电池的使用效率、延长其使用寿命起着非常关键的作用。因此，既能提高能量利用效率，加快充电速度，又不影响铅酸蓄电池使用寿命的新型高效、快速、无损的充电技术成为现代电力电子技术备受关注的研究方向。随着蓄电池在新能源开发中的广泛应用，对蓄电池的充电方法和充电装置都提出了新的要求，研究并设计一种快速、高效、安全的蓄电池充电系统成为一项很重要的任务。对蓄电池充电的改进可以从两个方面考虑，一是蓄电池的充电方法，二是蓄电池的充电装置。随着电力电子技术、微电子技术、计算机技术以及自动控制技术的发展，蓄电池的充

5、电控制方法和充电装置的研究也越来越广泛，这两个方面的研究设计对光伏发电、电动汽车等新兴绿色环保产业的发展具有非常重要的意义。近年来，随着微控制技术的不断发展，由单片机控制的蓄电池充放电系统，能够满足各方面的要求。比如，可以实现各种复杂的充放电方法，有检测和保护模块对充电过程进行实时监测。减小了装置体积，在提高充电速率的同时还能延长蓄电池的实际使用寿命。2.文献综述2.1国内外蓄电池充电方法的研究现状9从蓄电池充放电的研究历程来看，其技术的发展经过了一个漫长的过程。早在1887年，Peukert就已从两种速率的放电状态中预测到各种速率放电时的放电容量，但他对充电领域的

6、研究分析较少。1935年，Woodbrode发现了充电对温度的敏感性，并注意到电池充电时所要求的指数特性。1967年美国科学家马斯研究了充电过程中析气的问题，找出了析气的原因和规律。他以最低析气率为前提，提出了以最低析气率为前提的蓄电池可接受充电电流曲线，如图1所示。图1蓄电池最佳充电电流曲线在充电过程中任何时间t的蓄电池可接受电流值可表示为：式中，为t=0时最大初始电流值，为任意时刻蓄电池可接受电流值，为衰减常数表示蓄电池充电电流接受比。如果充电电流按该条曲线变化，就可以大大缩短充电时间，并且对蓄电池的容量和寿命也没有影响。大于该指数函数曲线规定的任何充电电流，均

7、不能提高充电效率，而只会增加析气量；反之，小于该指数函数曲线规定的任何充电电流只会增加充电时间。马斯提出的最佳充电电流曲线是各种充电方法的理论基础。按照该理论，充电过程中，若充电电流按马斯曲线的规律变化，既可以缩短充电时间又能保证蓄电池较低的析气率。然而事实上蓄电池充电过程中的充电电流不可能完全按照最佳充电电流曲线的规律变化，因此当前的各种充电方法都是让蓄电池的充电电流尽可能地模拟或者接近最佳充电电流曲线。随着人们对蓄电池充电问题的日益重视，蓄电池充电方法的研究得到了较大的发展，目前已经出现了许多种蓄电池的充电方法：（1）恒流充电方法恒流充电就是以恒定不变的电流