电动自行车充电装置的研究

论文摘要

在能源慢慢枯竭与环境污染日益严重的今天,低碳经济已成为世界各国经济发展的主旋律,也是我国经济发展的重要方向。电动自行车作为清洁能源交通工具的一种,已在我国得到广泛的应用,我国已是电动自行车年产量与销售量最大的国家。电动自行车主要由蓄电池提供能源,因此对蓄电池进行充电控制的充电装置也是其中的重要组成部分。目前市场上的充电装置主要是以便携式为主,本论文是对充电桩式地进行研究。充电桩式的充电装置有利于对电动自行车蓄电池进行集中、系统的管理,有利于蓄电池的维护和节约能源。基于上述优点,本论文设计了一种能用于两种不同电压型号铅酸蓄电池的电动自行车充电装置。首先,本论文对阀控密封铅酸蓄电池(VRLA蓄电池)的基本特性进行分析,包括它的充、放电化学机理,氧再结合循环机理,极化现象等化学特性和电气特性,并分析介绍了几种常用的充电方法,在这些基础上提出了另一种充电方案。其次,完成了对充电装置的硬件设计,市电通过反激变换电路和Buck电路输出两种充电电压,控制器再通过AVR单片机输出PWM来控制功率开关MOS管的导通和关断,来实现对铅酸蓄电池的充电控制。再次,对充电装置进行软件设计,来实现充电方案。最后,设计出实验装置,对实验装置进行调试和实验,得出相应实验结果。实验结果表明,系统能够稳定输出两种充电电压,PWM输出控制波形良好。图35幅,表0个,参考文献26篇。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 选题背景
• 1.2 国内外充电技术的发展现状
• 1.3 本课题主要研究任务
• 2 铅酸蓄电池充电原理的分析和充电方案设计
• 2.1 VRLA蓄电池的基本特性分析
• 2.1.1 VRLA蓄电池的化学特性
• 2.1.2 VRLA蓄电池的电气特性及相关概念
• 2.2 铅酸蓄电池的充电方法
• 2.2.1 恒定电流充电
• 2.2.2 恒定电压充电
• 2.2.3 恒定电压限流充电
• 2.2.4 两阶段、三阶段充电
• 2.2.5 快速充电
• 2.2.6 智能充电
• 2.3 本装置充电方案的自调节三阶段法
• 3 充电装置的硬件设计
• 3.1 设计指标和硬件设计整体电路
• 3.1.1 设计指标
• 3.1.2 硬件整体设计
• 3.2 充电装置中的开关电源技术
• 3.2.1 Buck变换器
• 3.2.2 Boost变换器
• 3.2.3 单端正激式变换电路
• 3.2.4 本充电装置的开关电源拓扑设计
• 3.3 高频开关电源硬件设计
• 3.3.1 整流、滤波电路和反激变换电路的设计
• 3.3.2 功率开关管的选择
• 3.3.3 反激变压器的设计
• 3.3.4 开关管缓冲电路的设计
• 3.3.5 反激电路外围电压反馈回路的设计
• 3.4 充电装置的数字控制电路设计
• 3.4.1 控制器的选择和总体设计
• 3.4.2 辅助电源设计
• 3.4.3 电压采集电路
• 3.4.4 Buck电路设计
• 3.4.5 充电控制驱动电路
• 4 充电装置的软件设计
• 4.1 充电装置的主流程
• 4.2 充电控制子程序
• 5 系统调试及实验结果
• 5.1 系统调试
• 5.2 实验结果
• 6 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集