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基于Buck电路的电动汽车智能充电系统的研究

作　者: 詹春娟
导　师: 刘百芬
学　校: 华东交通大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: Buck电路 电动汽车 智能充电 C8051F020单片机
分类号: U469.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文主要介绍了一种电动汽车动力锂离子蓄电池智能充电系统的设计过程,包括对蓄电池充电方法的研究和充电系统的设计。在通过对蓄电池充电原理和充电方法研究的基础上,提出采用恒流,恒压多段充电的充电方法。这种充电方法可以始终地使充电电流在总体上逼近蓄电池的可接受充电电流曲线,可大大缩短充电时间,提高充电效率。在本充电系统的设计过程当中,采用了高频开关电源技术,主回路由三相整流电路、Buck变换电路和能量回馈转换电路组成。控制回路由C8051F020单片机最小系统、电流、电压检测电路、温度检测电路、键盘和显示电路组成。功率开关管选用斩波器专用IGBT,驱动芯片选用富士VLA517(EXB841),控制芯片选用TL494。通过采集蓄电池的端电压、充电电流等参数,送入C8051F020单片机进行分析和处理,得到相应的控制信号,控制主回路IGBT的通断,从而实现蓄电池的智能充电。样机实验结果表明,基于C8051F020单片机控制的智能充电系统,输出纹波小、工作安全可靠、成本低、体积小、效率高、单机功率大。且其具有良好的充电特性可有效提高蓄电池的循环使用寿命,可满足电动汽车动力蓄电池的充电要求,具有良好的应用前景。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-12
  1.1 研究目的与意义  8
  1.2 动力蓄电池的现状及发展趋势  8-10
  1.3 充电电源的发展现状  10-11
  1.4 本课题主要研究内容  11-12
第二章 锂离子蓄电池及充电方法概述  12-23
  2.1 锂离子蓄电池概述  12-14
    2.1.1 锂离子蓄电池的工作原理  12
    2.1.2 动力锂离子蓄电池的特点  12-13
    2.1.3 影响锂离子蓄电池性能的主要因素  13-14
  2.2 锂离子蓄电池的充放电性能  14-15
  2.3 蓄电池的充电方法  15-21
    2.3.1 蓄电池的一般充电法  15-18
    2.3.2 快速充电法  18-21
    2.3.3 动力锂离子电池的充电技术  21
  2.4 蓄电池放电方式  21-22
  2.5 本章小结  22-23
第三章 电动汽车充电系统硬件电路  23-64
  3.1 主电路  23-37
    3.1.1 功率变换器主要的拓扑电路  23-27
    3.1.2 Buck变换器工作原理  27-32
    3.1.3 Buck变换器的大信号瞬态特性  32-33
    3.1.4 电动汽车充放电系统的工作原理  33
    3.1.5 充电电源的技术要求  33-34
    3.1.6 主回路主要参数设计及器件选型  34-37
  3.2 控制电路  37-45
    3.2.1 开关电源的调制方式及原理  37-41
    3.2.2 开关电源的控制方式及原理  41-42
    3.2.3 TL494 芯片工作原理  42-44
    3.2.4 控制电路参数  44-45
  3.3 驱动电路  45-49
    3.3.1 IGBT驱动原理及特性  45-47
    3.3.2 EXB841 驱动模块的简介  47-48
    3.3.3 驱动电路参数设计  48-49
  3.4 单片机控制系统硬件电路  49-53
    3.4.1 单片机在电源中的应用  49
    3.4.2 单片机C8051F020 芯片介绍  49-50
    3.4.3 单片机控制系统电路工作原理及设计  50-53
  3.5 信号检测及保护  53-63
    3.5.1 温度检测  53-56
    3.5.2 电压信号检测  56-59
    3.5.3 电流信号检测  59
    3.5.4 三相电源缺相、不平衡的检测和保护  59-61
    3.5.5 启动限流保护  61-62
    3.5.6 过流过压保护  62
    3.5.7 过热保护  62-63
  3.6 本章小结  63-64
第四章 充电系统软件开发  64-68
  4.1 软件介绍  64
  4.2 程序功能  64-67
    4.2.1 主程序  64-65
    4.2.2 充电工艺程序  65-66
    4.2.3 激活工艺程序  66-67
  4.3 本章小结  67-68
第五章 实验结果与分析  68-74
  5.1 主电路实物图  68
  5.2 控制板电路实物图  68-69
  5.3 试验样机波形  69-73
  5.4 本章小结  73-74
第六章 总结  74-75
参考文献  75-78
个人简历 在读期间发表的学术论文  78-79
致谢  79

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 各种汽车 > 各种能源汽车 > 电动汽车
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