动力电池充电器的设计与开发

论文摘要

随着能源和环保问题的日益突出，电动汽车以其零排放，低噪声等优点越来越得到人们的重视，具有很大的发展空间。但电动汽车的发展还有很多问题需要解决，电池及其充电技术就是其中的关键。本文的主要目标就是设计一种使用方便，充电快捷，运行高效的充电装置。作为一个整体，一套完整的充电装置可以分为充电方法和充电电源两部分。本文在分析动力电池工作原理和充电特性的基础上，对电动汽车常用动力电池的充电方法进行了研究。其中，重点研究了铅酸蓄电池的快速充电，包括影响蓄电池快速充电的因素，提高充电速度的措施。最后，总结出了一套适合铅酸蓄电池的快速充电方法。接着，介绍了充电器的总体结构，分析了各部分的功能。在充电电源的设计上，采用了高频开关电源技术，可以有效减小装置的重量和体积。为实现电池负脉冲放电的要求，在充电电源的输出端设计了半桥式DC/DC电路。以TI公司生产的DSP2407为核心，设计了采样，控制，通讯，故障保护等硬件电路。进行了基于51单片机的人机接口界面设计，介绍了其软硬件实现过程，并制定了与下位机的通信协议。该界面功能强大，操作方便，提供了多种充电方式可供选择，并可实时监控整个充电过程。实验表明，本文设计的充电器波形较好，工作稳定，达到了预期要求，可以进入实用化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 电动汽车简介
• 1.1.2 电动汽车关键技术
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 充电电源发展状况
• 1.2.2 充电方法发展状况
• 1.3 本论文研究内容及写作结构
• 第二章 动力电池充电方法研究
• 2.1 电动汽车常用动力电池介绍
• 2.2 充电方法研究
• 2.2.1 铅酸蓄电池
• 2.2.2 镍氢电池
• 2.2.3 锂离子电池
• 2.3 剩余电量的计算
• 2.4 充电控制技术
• 第三章 充电器主体设计
• 3.1 充电器总体设计
• 3.1.1 充电器基本功能
• 3.1.2 充电器总体结构
• 3.2 主回路设计
• 3.2.1 拓扑结构选择
• 3.2.2 功率器件选择
• 3.2.3 驱动电路设计
• 3.3 控制板硬件设计
• 3.3.1 控制器选型
• 3.3.2 数据采集电路
• 3.3.3 接口电路
• 3.3.4 故障保护电路
• 3.4 辅助电源设计
• 3.4.1 设计指标与解决方案
• 3.4.2 缓冲电路设计
• 3.4.3 变压器设计
• 3.5 软件设计
• 3.5.1 主程序
• 3.5.2 中断程序
• 3.5.3 温度采集程序
• 第四章 人机接口界面设计
• 4.1 硬件介绍
• 4.1.1 控制器选择
• 4.1.2 时钟芯片
• 4.1.3 显示芯片
• 4.2 软件设计
• 4.2.1 软件总体介绍
• 4.2.2 主要程序介绍
• 第五章 实验结果
• 5.1 实验装置
• 5.2 实验波形
• 5.2.1 驱动波形
• 5.2.2 恒流
• 5.2.3 恒压
• 5.2.4 正负脉冲
• 5.2.5 软启动波形
• 结束语
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢