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1、 电动车充电站毕业论文 电动车充电站毕业论文 电动车充电站充电电路设计学 院： 电子与电气工程学院 专 业： 电子信息工程 电动车充电站充电电路设计电动车充电站充电电路设计摘 要 随着电动车的普及，电动车充电技术也受到人们的关注。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。但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。基于此，本文提出了一种用于全密封免维护铅酸蓄电池的智能充电设计方案，针对蓄电池充电过程中出现的种种问题，分析解决方法，提出一种可对铅酸蓄电池实现四段式
2、慢脉冲充电的智能充电设计方案。控制开关电源的脉冲频率和占空比，从而调节充电电流和电压，实现对蓄电池的分级慢脉冲充电。这个方案不仅可实现快速充电，同时可以减少析气，消除硫化，进行均衡充电，从而大大地延长了铅酸蓄电池的使用寿命。关键词 慢脉冲充电；蓄电池；单片机；智能 Charging Circuit Design of Electric Vehicle Charging Station Abstract:With the popularity of the electric car,Electric vehicle charging technology is also got the conc
3、ern of the public.In our courtry, lead acid battery which is used as electric vehicle power battery occupied a very big market.This is mainly due to the lead-acid battery has mature technology, low cost, battery capacity, with load output characteristics and no memory effects, etc.But the traditiona
4、l conventional charging time is too long,fast charging technology is still not fully resolved, seriously restricted the development of the electric car. Based on this status, it puts forward a kind of seal free maintenance lead-acid battery used for intelligence charge design scheme in this thesis.W
5、ith regard to all sorts of problems for battery charging appeared in the process, analyzes the existing solutions, and put forward a kind of lead acid battery to realize four stages of intelligent charging slow pulse charger design scheme. Control of switch power pulse frequency and duty cycle, whic
6、h regulates charging electric current and voltage, and to realize the classification battery charging with slow pulse. The scheme not only make rapid charging,at the same time could reduce gas chromatography, eliminate vulcanization, charging for equilibrium, thus greatly extended the lead acid batt
7、ery service life.Key words: Slow pulse charging;storagebattery;single-chip microcomputer;intelligent目 录1 引言11.1 课题研究背景及意义11.2 课题研究的内容22 充电原理22.1 蓄电池与充电技术22.2 蓄电池的充电原理32.3 充电方法研究42.3.1 恒流充电法42.3.2 恒压充电法42.3.3 阶段充电法52.3.4 四阶段充电法63 总体设计方案63.1 系统设计63.2 方案比较与选择74 充电电路的硬件设计94.1 电路总体设计94.2 芯片选择94.2.1 AT89C
8、51型单片机94.2.2 ADC0809模数转换芯片114.2.3 LM324是四运放集成芯片134.3 功能模块电路设计134.3.1 整流滤波电路设计134.3.2 充电主电路设计144.3.3 单片机电路设计154.3.4 信号采样与放大电路设计164.3.5 模数转换电路设计184.3.6 电源电路设计195 充电电路的软件设计215.1 主程序设计215.2 充电电路软件设计215.3 ADC0809软件设计225.4 电源通断控制软件设计23结束语24参考文献25致谢26III电动车充电站充电电路设计1 引言1.1 课题研究背景及意义电动车是一种非常理想的中短途日常交通工具，电动车
9、的应用有效地解决了能源和环境两大难题，因此，在我国有着得天独厚的发展条件和广阔的应用前景。目前,RFID作为一种非接触式的自动识别通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统特定目标之间建立机械或光学接触。RFID的研究和应用都得到了前所未有的发展，本课题设计内容把射频识别技术与电动车充电站结合起来，以AT89C51单片机为核心，利用RFID技术电子钱包功能实现用户身份识别和电子支付充电费用功能，防盗报警，安全可靠；充满自停，来电续充，付费合理，并加上LCD显示费用余额方便简单。电动车蓄电池按电极材料和工作原理的不同，应用最广泛的包括铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离
10、子电池等四类。这四类电池的性能和优缺点如表1所示：表1 各材料电池性能比较性能等指标铅酸蓄电池镍镉电池镍氢电池锂离子电池电池容量3Ah-3000Ah100mAh-7Ah10mAh-3Ah50mAh-50Ah重量比能量35Wh/Kg50Wh/Kg70Wh/Kg120Wh/Kg体积比能量90Wh/L100Wh/L140Wh/L360Wh/L工作温度-4060-4050-4050-2060大电流放电性能高较高较低较低充放电寿命较低一般高高记忆效应无有略有无安全性高较高较高较低回收循环利用高低低低技术成熟度高较高较高一般成本低较低较高高铅酸蓄电池的主要优点是技术成熟、成本低、容量大、大电流放电性能好、
11、使用温度范围广、安全性高，并且能够做到完全回收和再生利用，缺点是重量大、比能量低。而镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等目前都存在大容量制造技术不成熟的问题，只能实现中小容量电池的规模化生产，不能满足大功率动力的需求。铅酸蓄电池自发明以来，至今已有150年的历史，技术十分成熟。在现阶段，以电动助力车为主的小型电动车辆目前也主要以铅酸蓄电池作为动力电源，在这一市场上，铅酸蓄电池由于具备突出的性价比优势，占据了95%以上的市场份额。1.2 课题研究的内容本课题通过采用单片机技术和RFID技术实现电动车充电站设计,主要有三个功能，电量检测功能、RFID电子钱包功能和充电功能。如图1所示：电量测量模块电源
12、模块键盘模块单片机小系统RFID模块显示模块充电接口图1 基于RFID的电动车充电站示意图此设计的内容是将220V市电通过一系列的转换与控制输出稳定的48V电压对电动车进行充电。本文通过六部分电路的设计来实现充电的功能，即交流220V整流滤波电路、充电主电路、单片机电路、信号采样与放大电路、模数转换电路、电源模块电路。该电路能够采用单片机(MCU)实时检测充电电流和蓄电池电压的实际值，分级控制开关电源的脉冲频率和实时调节脉冲占空比，从而调节充电电流和电压，实现对蓄电池的分级慢脉冲充电。设计中系统可以分为控制部分和信号检测部分。用桥式整流、滤波将220V交流电转换成311V直流电，经变压器反馈振
13、荡得到48V充电电压，在设计过程方面，从总体方案、单元电路、元器件选择和设计等都进行了细致的介绍。2 充电原理2.1 蓄电池与充电技术蓄电池通常是指铅酸蓄电池，属于二次电池。它的工作原理：充电时利用外部的电能使内部活性物质再生，把电能储存为化学能，需要放电时再次把化学能转换为电能输出。电化学反应方程式如下： PbO2 + 2H2SO4 + Pb PbSO4 + 2H2O2 + PbSO4 (放电反应) （1） PbSO4 + 2H2O2 + PbSO4 PbO2 + 2H2SO4 + Pb (充电反应) （2）电池充电通常要完成两个任务，首先是尽可能快地使电池恢复额定容量，另一是使用小电流充电
14、，补充电池因自放电而损失的能量，以维持电池的额定容量1。在充电过程中，铅酸电池负极板上的硫酸铅逐渐析出铅，正极板上的硫酸铅逐渐生成二氧化铅。当正负极板上的硫酸铅完全生成铅和二氧化铅后，电池开始发生过充电反应，产生氢气和氧气。这样，在密封铅酸蓄电池中，采用中等充电速率时，氢气和氧气能够重新化合为水。过充电开始的时间与充电的速率有关。当充电速率大于C/5时，电池容量恢复到额定容量的80%以前，即开始发生过充电反应。只有充电速率小于C/100，才能使电池在容量恢复到100%后，出现过充电反应。为了使电池容量恢复到100%，必须允许一定的过充电反应。过充电反应发生后，单格电池的电压迅速上升，达到一定数值后，上升速率减小，然后电池电压开始缓慢下降。由此可知，电池充足电后，维持电容容量的最佳方法就是在电池组两端加入恒定的电压。浮充电压下，充入的电流应能补充电池因自放电而失去的能量。浮充电压不能过高，以免因严重的过充电而缩短电池寿命。采用适当的浮充电压，密封铅酸蓄电池的寿命可达10年以上。实践证明，实际的浮充电压与规定的浮充电压相差5%时，免维护蓄电池的寿命将缩短一半。铅酸电池在环境温度为25时工作在理想状态，当环境温度降到0时，电池就不能充足电，当环境温度上升到50时，电池将因严重的过充电而缩短寿命。因此，为了保证在很宽的温度范围内，都能使电池刚好充足电，充电
