铅酸蓄电池快速充电的方式毕业设计Word格式.docx
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着重的研究了如何让铅蓄电池快速充电,其中包括影响动力蓄电池快速充电的原因和提高充电速度的措施。
最后,归纳出了一套为铅酸蓄电池快速充电的方式。
在比较了多种拓扑结构和控制方法后,选定了半桥为主拓扑控制方式,芯片SG3525为控制芯片,辅助电路采用反激模式,UC3843为辅助电路的主控芯片。
然后本文对这种控制方式的原理,存在的问题进行深刻的研究。
在本设计中进行了实物设计,经测试表明,设计满足要求。
关键词:
充电器半桥拓扑SG3525UC3843
ABSTRACT
Astheenvironmentalpollutionandenergycrisis,electriccarsandelectriccarsbecomearapiddevelopmentinrecentyearsnewmeansoftransport,thereisahugespacefordevelopment.Theworldeachcountrytovigorouslypromotetheelectricbicycleandelectricvehicles,electricbicyclewithitspeculiaradvantageswidelyapplication.However,electricbicyclesintheprocessofitsdrivingalsograduallyexposedtheshortcomings,istheservicelifeofthelead-acidbatteryelectricbicycleequipmentgenerallyshort.Oneisthequalityproblemofthebatteryitself,2itisbecauseintheprocessofthebattery,thechargingmethodisundeserved,easytocausethebatteryisnotfullychargedorovercharge,thebatterylifecanmakeabigloss.Themainpurposeofthispaperistodesignakindofconvenient,fastcharging,efficientoperationofthecharging。
Basedontheanalysisofworkingprincipleandchargingenergybatterycharacteristics,onthebasisoffrequentlyusedintheelectricpowerbatterychargingwaysarestudied.Studiedonemphasis,rapidchargingoflead-acidbattery,includingthefactorsthatinfluencethebatterychargedquicklyimprovethechargingspeed.Finally,summedupasetofproperwayoffastchargingoflead-acidbattery.
Inordertoachievethedesigngoal,toreducethevolume,weight,inthispaper,thehighfrequencycontrolmethodisstudied.Afterthecomparisonofthevarioustopologiesandcontrolmethods,mainlyadoptedahalfbridgetopologycontrolmode,SG3525chipasthecontrolchip,auxiliarycircuitadoptsflybackmode,UC3843asmaincircuitofthemaincontrolchip.Theninthispaper,theprincipleofthiscontrolmode,existingproblemsarestudieddeeply.
Physicaldesignwascarriedoutinthisdesign,thetestshowedthatthedesignmeettherequirements.
Keywords:
chargerhalfbridgetopologySG3525UC3843
DIRECTORY
第1章绪论
1.1引言
自从1881年法国试制了利用铅酸蓄电池作为能源的电动车以来,世界各国对电动车的研究渐渐有了新的突破。
二十世纪以来,特别是第二次世界大战后,许多国家开始大力推动电动车的发展,电动车以其独特的优势一直被广泛的关注【1】。
电动车被认为是今后运输工具的主要方向,其原因在于以下几个方面:
(1)污染小。
当前世界大批使用的燃料能源,排放的尾气中含有的二氧化碳、氮氧化合物和其他烟雾粉尘是环境污染的主要元凶。
电动车作为一种交通工具,可以减少超过95%的排放量,甚至还可以做到零排放。
(2)节约能源。
电动车的能耗约为燃油交通工具能耗的1/30~1/20。
另外,还可以在夜用电网负荷降低时进行充电维护。
(3)构造和控制简单,易于操纵和维修。
(4)可利用多种形式的能源进行转化,成本降低。
随着电动车的大力推广使用,装备电动车的主要部件也已经达到初步实用化的阶段。
(1)利用稀土磁性材料制成的永磁电机,可以使得电动自行车的功率加大,重量得以减轻、效率得到提高。
(2)利用当代电子技术研制成功的IC、印刷线路板以及大功率组合晶体管组成的电子开关和保护电机线路控制,可以使控制更方便,更灵活,更有效。
(3)研制出用于不同蓄电池的充电器,既有慢速自动充电,也有节能、快速自动关断的智能充电器。
当前,电动汽车、摩托车、电动三轮车、电动脚踏车等电动车辆都可以按照已有的电机、电子控制技术,设计制造出不同的车型,这些早都已不再是电动车辆发展的技术难点所在。
作为电动车辆能源的蓄电池和相匹配的充电器成为了电动车辆达到商业化和实用化的技术关键。
作为相对性能较为稳定的部件,蓄电池和充电器这两大关键部件在技术突破上存在一些迟滞性,成为了制约电动车快速发展的瓶颈。
由此可见,解决好电动车蓄电池充电器及充电技术问题,对电动自行车的快速发展会起到很大的推动作用。
1.2国内外充电技术的发展现状
充电方式的发展通过了一个长时间的研究过程。
其中电源技术,电池的制造技术和人们对电池特性的认知程度等方面限制了充电方式的发展。
充电的传统方法主要有恒压,恒流,恒流限压,恒压限流等。
这些方式的控制电路相对比较简单,比较能够容易实现,但同时也存在很多缺点。
例如充电时间较长,充电方法比较单一,保护功能相对简单,易对电池造成伤害等。
针对传统的充电方式安全性能低,充电时间长等缺点,国内外渐渐地出现了许多新的充电方式,例如分级定流,脉冲充电,定化学反应,变电流/电压间歇,分级定流等,近些年还有人提出了一些更为新颖的充电方式,比如专家系统,模糊控制,这些方式在提高充电效率,减小电池充电时间,延长电池寿命,或多或少有了一些进展,但对于大众市场的应用,仍有一定的距离。
随着智能监测技术,计算机技术,电子信息技术,电源技术等的发展,充电产品的功能也越来越强大,在整体上呈现一种智能化的趋势。
智能充电系统除了基本的充电控制和显示功能之外还有一些新的特点。
比如可根据电池的状态自动选择最优充电方式;
有良好的故障保护措施和强大的数据处理能力;
可以与其它设备通讯,形成通讯网络,便于管理。
从总体上来看,能源电池的充电,放电,维护和能量管理等技术仍旧相对落后,不适当的充电方式造成了电池寿命的缩短和损坏等现象依然比较普遍。
一方面源于电池自身:
电池的充放电是一个非常复杂的化学过程,受到电池的制造材料,环境温度等因素的影响;
电池充放电在本质上是非线性的,更是难以控制的。
另一方面源于人们对充电方法的研究不够深入,充电方法对电池的影响了解的不够透彻。
目前,国内外的研究重心主要有:
精确的电池模型的建立,快速充电方式研究,电池的SOC估算策略的研究,电池组的均衡,控制算法的研究等[2]。
1.3电池特性及常用充电方式
作为电动车的动力源,选择性能好、具备较大比能量的电池,使得每次充电后的汽车行驶足够长的距离,这是提高电动汽车机能的关键之一。
当前,电动车上经常使用的蓄电池有铅酸蓄电池、锂离子电池和镍氢电池三种。
首先要对这些电池进行介绍,接着对经常使用的充电方式进行研究。
1.3.1蓄电池特性
(1)铅蓄电池
铅酸电池是现在使用最为广泛、技术最为成熟,是唯一的大批量应用和生产的动力蓄电池,主要用于电动自行车和汽车。
缺点:
寿命低;
比能量、比功率和能量密度都比较低;
充电时间较长;
对环境腐蚀性强;
重量是同等容量锰酸锂电池的三倍,比较笨重。
优点:
单价最低,可高倍率放电。
应用范围:
其产量的三分之一作为备用电源用在交通、电力、信息等产业,在汽车、叉车等运输工具和大型不间断供电电源系统中处于较高的地位。
目前在我国电动自行车中95%电池都选用铅酸电池。
铅酸电池的技术目前是最为成熟尽管其能量密度、比能量和比功率都相对较低但因其性价比较高以及高倍率放电性能成为目前仅有的大批量生产的电动车车用电池。
(2)镍氢电池
镍氢电池已成功地应用于丰田普锐斯混合动力车,现在使用较为成熟的动力电池,搭载镍氢电池的混合动力汽车全世界销量已超出170万辆。
耐力性能差,低温性能差,技术提升空间不大;
只能用于汽车的辅助动力,纯电动车必须选用更高比能量的动力电池;
自放电率较高。
高性能安全的过充电和过放电性能,适合大电流快速充放电、耐过充放电能力强。
适用范围:
电动工具、混合动力车等对电池容量要求不高的用具。
(3)大容量锂离子电池
锂离子电池具备功率大、重量轻、储能容量大、无污染、自放电系数小、温度适应范围广、寿命长等诸多优点,已开始渐渐代替镍氢电池和铅酸电池,变成当前全球上大多数汽车企业的首要的的研究目标和主攻方向。
全世界对车载锂离子动力电池研发的主流企业已增加到20多家,如NEC、富士重工、三洋电机、美国江森自控公司、东芝等。
缺点:
耐过充和过放电能力的安全隐患较大。
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