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1、本科毕业设计(论文)题目：电动汽车动力电池充电系统控制部分设计院 （系）： 专 业： 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2012年6月 目录目录中文摘要I英文摘要II1 绪论11.1课题研究背景及意义11.2国内外研究现状21.3课题研究的主要内容22 铅酸蓄电池特性分析42.1铅酸蓄电池的基本结构42.2铅酸蓄电池的充放电原理5552.3蓄电池容量52.4铅酸蓄电池的充放电特性6铅酸电池的充电特性662.5主要影响电池快速充电的因素77772.6充电方法8899脉冲充电法1010112.7控制方法111212123 充电系统控制部分硬件设计133.1硬件框图设计133.2各部分硬件电
2、路设计1313141516161717194 软件流程设计204.1主流程图204.2恒流慢脉冲程序设计214.3均衡充电子程序设计214.4数字滤波子程序流程图224.5 液晶显示程序流程图234.6 中断服务子程序流程图245 系统调试及结果分析255.1充电器对铅酸电池的充电实验2525 恒流慢脉冲模式下的充电实验及结果分析266 总结28致谢29参考文献30毕业设计（论文）知识产权声明31毕业设计（论文）独创性声明32附录A：系统硬件原理图33附录B：系统印制版图34I摘要 电动汽车动力电池充电系统控制部分设计 摘要为了解决目前电动车配备的铅酸蓄电池使用寿命普遍短的问题，课题设计了一种
3、针对电动汽车铅酸动力电池，完成大功率充电系统设计，实现对快速充电过程的控制。在介绍了智能充电器的工作原理的基础上，设计以单片机NECuPD78F0881为核心，由控制电路、复位电路、蜂鸣报警器电路、CAN总线上位机通信电路、电压电流温度采集电路以及液晶显示插口设计电路构成硬件电路。在软件设计方面利用“循环+中断”实现对硬件的精确控制，使硬件更加快速、可靠。实验证明：该设计充电过程平稳、快速，能够达到快速补充性充电的目的，对于蓄电池的快速充电和延长其寿命有很大意义。关键词：铅酸蓄电池；恒流慢脉冲；均衡充电；中断abstract Control part design of Electric ve
4、hicle power battery charging system AbstractIn order to solve the present electric vehicle equipped with lead-acid battery s life is generally short,topic design a lead-acid batteries for electric vehicle power,to complete high-power charging system design and to realize the fast charging process co
5、ntrol.In the introduction of intelligent charger based on the working principle, design is based on SCM NECuPD78F0881 as the core,the control circuit and reset circuit, bees alarm circuit, CAN bus PC communication circuit, voltage current temperature acquisition circuit and liquid crystal display in
6、terface circuit design constitute the hardware circuit. In software design,using circulation + interrupt to achieve precise control of the hardware, make the hardware more rapid, reliable. The experiment shows that the design charging process stable, fast, and can achieve the purpose of complementar
7、y fast charging .It is of great significance for quick charging and prolong the service life of the battery .Keywords: Lead-acid batteries;constant slow pulse; equalizing charge; breakII1 绪论1 绪论1.1课题研究背景及意义 自21世纪以来，随着世界经济的飞速发展，人们的生活水平也逐渐提高，随之而来的环境和能源问题也日益严重，所以可持续发展成为了世界人关注的焦点。随着新时代汽车工业的高速发展，我国的汽车数量也
8、在逐渐增加。在人们的日常生活，汽车虽然给交通带来了便利，但传统燃油汽车尾气的大量排放加剧了空气的污染；同时，不可再生燃油的大量消耗也使能源不断减少。因此，汽车工业的发展方向需要转变到以开发出新的环保和节能路径为主，以符合可持续发展的要求，而电动汽车则恰好符合这一要求。电动汽车与燃油汽车最大的不同，就是不存在燃油和汽车尾气排放的问题，所以针对电动汽车的研究与开发已经成为当今世界的热点。我国的电动汽车研究与开发始于上世纪九十年代，目前，我国许多科研机构、高等院校都增设了与电动汽车研发有关的机构和人员，并把电动汽车及相关零部件的研发列为重点课题，这为我国电动汽车产业的发展打下了良好的基础。目前，国内
9、外电动汽车主要有三类，一是以蓄电池为车载能源的纯电动汽车，二是燃油发动机与蓄电池并存的混合动力电动汽车，三是燃料电池电动汽车。同燃油汽车相比，电动汽车优点更加突出：第一，电动汽车是以动力蓄电池作为汽车的动力，因此能够保证能量的供给比较充足；第二，电动汽车以电能作为动力，可以保证能源利用具有较高的效率；第三，以电能作为动力，能够改善传统汽车的尾气污染排放问题。当然，电动汽车的发展也存在许多需要解决和完善的问题，包括动力电池及其高效的充电方法的研究。周所周知，动力电池是电动汽车的核心，但是目前许多动力蓄电池存在比能量低下、蓄电池一次充电速度较慢、电动汽车续驶里程较短等问题。同时，动力电池的高效充电
10、方法问题，也一直困扰着电动汽车的普及与应用1。在汽车工业迅猛增长、政策对再生能源产业的大力扶持、工业电子技术不断进步诸因素的带动下，我国铅蓄电池工业与国际先进水平的差距将逐渐缩小，未来将呈现高速增长的势头。而且随着我国铅蓄电池技术进步的加快，传统的铅蓄电池通过改造和改进，正朝着密封免维护等新型蓄电池方面发展。同时，凭借廉价优势，我国铅蓄电池出口也呈现快速增长的势头。因为我国的电动车用动力蓄电池大多为铅酸蓄电池，这主要是由于铅酸蓄电池具有技术成熟、成本低、电池容量大、跟随负荷输出特性好、无记忆效应等优点。当然，也有一些高性能电池，比如锂电池、燃料电池等。虽然近年来蓄电池自身的技术有了不小的进步，
11、但作为其能量再次补充的充电器的发展非常缓慢，传统的常规充电时间过长，快速充电技术至今仍未能完全解决，严重地制约着电动车的发展。面对上述情况，对电动汽车蓄电池的充电问题进行研究，开发合理的充电系统，将具有重要的意义和应用价值。11.2国内外研究现状铅酸蓄电池是1859年法国人普兰特发明的，是一种可循环再充电的化学电源，是目前世界上所有二次电池中使用最广泛、技术最成熟的电池，约占电池总用量的90%。因其成本价格低廉、具有良好的可逆性、容量大、使用安全及无污染等优点，具有广阔的发展前景。根据美国的统计数据，铅酸蓄电池行业产生的铅污染已远远小于航空工业、炼钢和锅炉加热、发电等行业。从而美国、日本、德国
12、等发达国家也对电动汽车技术高度重视，从汽车技术变革和产业升级的战略出发，积极促进本国电动汽车产业发展，以期提升本国汽车工业国际竞争力，铅酸蓄电池也成了发展的热门方向。国外对动力电池的充电技术研究由来已久，近年来取得了较好的科研成果。国外许多公司利用计算机控制、人工智能等先进技术，使得传统功能简单的充电器发展成功能齐全、易于控制的智能型充电设备，这种先进的智能充电设备能够实现对电压、电流、电池温度等参数的监测和显示；能够实现充电策略的定制，而且可以根据所用电池种类以及荷电状态的不同来选择和设定充电方式；同时，它具有更好的安全性，设有充电保护电路并具有安全报警的功能等。近年来，随着我国汽车、交通、
13、电信等基础产业的快速发展，我国铅蓄电池工业也进入高速增长期。据不完全统计，我国铅蓄电池制造企业已达到1500家左右，产量约占世界产量的1/3，并以年均约20的速度高速增长。随着我国铅蓄电池技术进步的加快，传统的铅蓄电池通过改造和改进，正朝着密封免维护等新型蓄电池方面发展。自铅酸蓄电池问世以来，由于各种技术条件的限制，所采用的充电方法均未能遵从电池内部的物理化学规律，使整个充电过程存在着严重的过充电和析气等现象，充电效率低。电动车用动力蓄电池与一般蓄电池还有所不同，它以较长时间中等电流持续放电为主，间或以大电流放电，用于起动、加速或爬坡。一般来说，电动车用蓄电池多工作在深度充放电工作状态。因此，
14、对电动车用动力蓄电池的快速充电提出了不同于常规电池的要求，它必须具有充电时间短、对蓄电池使用寿命影响小以及充满电判断准确的特点。1.3课题研究的主要内容设计的主要内容是：针对电动汽车铅酸动力电池，完成大功率充电系统设计，实现充电控制。要求：实现变电流充电控制；实现充电电源各继电器闭合顺序控制、启动停机控制、输出设定、检测信号AD采集；液晶显示电压、电流、温度。 通过大量的查阅资料与研究，首先介绍了国内外关于电动汽车动力电池充电技术的研究现状，论述了电动汽车常用动力蓄电池的基本状况，介绍了铅酸蓄电池的一般结构、工作原理、充电特性、充电模式及控制方法，分析了常规充电法和快速充电法的优缺点，以及各个
15、模式的过程分析。同时对铅酸蓄电池的快速充电的控制技术进行了一定的研究，为了提高充电效率和延长蓄电池的寿命，提出了一种新型的智能化充电技术，以单片机为核心控制部件，通过外围检测电路实时检测充电蓄电池的电压、电流、温度状态，把采集到的信号传送给单片机，由单片机来确定一种蓄电池能接受的充电模式，采用常规充电和快速充电相结合的充电方法，尽可能的缩短蓄电池充电时间，防止温升过高引起的蓄电池极化现象，提高充电效率，从而有效地延长蓄电池的循环寿命。并且，重点对控制电路进行了设计。最终选用针对汽车车身控制系统和汽车仪表应用而开发的8位闪存(Flash)的单片机NECuPD78F0881，设计了充电系统的充电控制回路，并对其电路构成、工作原理和工作流程做了详细的阐述。
