电动汽车铅酸蓄电池无损充电器概述

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1、电动汽车铅酸蓄电池无损充电器概述1引言1.1研究目的和意义自世界上第一辆汽车诞生以来，汽车的发展历史就与能源的发展息息相关。随着全球的石油资源日益枯竭，并且使用石油等传统燃油汽车带来的环境污染越来越严重。现代化石能源危机的加重与人们对环境和气候问题的日益重视，让我们看到纯电动汽车崛起的希望。电动汽车以优越的节能和环保特性，越来越受到人们的关注。电动汽车被称为是零排放的绿色型汽车，具有零污染、高效、节能、低噪声等优点，因此电动汽车行业在能源危机中得到了迅速发展，解决了当前汽车产业面临的问题，顺应了当今世界汽车发展的主题（亢风林，2008）。镉镍蓄电池因含有镉，具有毒

2、性，对身体有伤害，污染严重；并且具有严重的记忆效应，充电处理不当就会大大缩短使用寿命。镍氢蓄电池体积大、自身重量大，自放电现象比较严重。虽然目前我国的锂电池产量仅次于日本，但生产起步晚，技术水平相对落后，关键材料如隔膜和电解液都依赖进口，加上知识产权缺失等，使得我国锂离子电池在生产上很容易受制于人，而技术上的差距，更使得我国在锂离子电池生产应用上，不会在短时期达到动力电池的完美境地，自然也不会在短期内完全替代铅酸蓄电池。.1.2国内外研究现状日本的Leaf电动汽车使用440V快速充电器充电26分钟，电池电量可以达到80%。三菱iMiev在充电5分钟后，可以行驶50

3、英里。英国Chargemaster宣布，ChargemasterFastCharge为电动汽车充电的时间由6小时缩短为2.5小时。相比之下，日本JFEEngineering公司宣布开发了一套新的电动车充电系统，可以实现快速充电。这套系统的实验数据是，在3分钟内就使电动车充满一半电量，在8分钟内可充满80%的电量，相比目前市场上的其他系统来说速度提升非常多。2013年，从美国刮向全球的特斯拉风暴向外界证明了电动车的电池管理技术已取得了实质性突破，特斯拉ModelS车型最大续航里程达到了480公里，特斯拉汽车公司的超级充电站采用的是效率极高的高压充电技术，半小时快充即

4、可保证高速行驶约3个小时。特斯拉公司对于充电技术的发展充满信心，声称未来目标是充电时间将做到和传统汽车加油一样快捷。..2铅酸蓄电池无损充电器总体设计2.1铅酸蓄电池无损充电器的设计流程无损充电器的设计流程：（1）研究蓄电池组中的电池不一致性和不同年限蓄电池容量减小规律，制定无损充电策略。（2）根据蓄电池厂家所提供的蓄电池的充电曲线确定蓄电池组的最大充电电流、最高充电电压等参数，进一步确定充电器的最大输出电压和最大输出电流等参数；（3）画出系统框图，设计并确定硬件电路原理图；（4）根据原理图和充电器的参数选择合适的器件；（5）画PCB板，做出充电器样机；（6）对无

5、损充电策略进行验证和优化。.2.2总体设计要求本设计的主要目标是设计一个电动汽车铅酸蓄电池无损充电器，要求无损充电器能够监测充电电压、充电电流和蓄电池的温度。除此之外，要求该充电器具有如下基本功能:（1）过压、过流保护：充电电压和充电电流达到设定的最大值以后，充电器无输出，停止对蓄电池充电。（2）过热保护：温度升高，充电器通过提高风扇转速调节机箱内的温度，温度升高至70℃时充电器自动断电。（3）短路保护：在充电器的输入端和输出端均接入合适大小的保险丝。（4）极性反接保护：充电器自动保护不工作。（5）蓄电池充满电后自动断电。（6）LED灯指示充电过程：LED灯既有初

6、始充电灯（Initial）、中等充电灯（Middle）和饱和充电灯（plete），还有故障指示灯（Fault）。（7）温度补偿：通过热敏电阻采集蓄电池的温度，对充电电压进行补偿。.3充电控制策略的研究和制定......93.1选用的铅酸蓄电池及充电曲线.....93.2蓄电池组中单体电池的不一致性.....113.2.1单体电池的不一致性的原因....113.2.2单体电池的不一致性的危害....123.3充电控制策略.......133.4小结.....154无损充电器的硬件电路设计....164.1无损充电器主电路的设计.....164.2高频变压器的设计..

7、...224.3CPU模块的设计.........294.4充电信息采集模块的设计.....324.5P脉宽调制电路的设计.........354.6PoV来选择不同的而成的程序。在无损充电程序的恒流充电阶段，以max10U是否达到设定值来作为转入下一阶段的标准；恒压充电程序中，调整充电电压使max10U与设定值相等，然后以1210U作为恒压充电阶段的电压值。制定的充电策略对于延缓电池的个体不一致性增大趋势具有一定的作用，同时可以有效防止过充，延长蓄电池使用寿命。（2）完成了充电器系统的硬件设计，它包括：充电器主电路、充电信息采集模块、MOSFET的驱动电路、电流

8、型脉宽调制