【摘要】：隨著車輛保有量的增加,不僅消耗著越來(lái)越多的化石能源,而且還嚴(yán)重地影響著大氣環(huán)境。為此,世界各國(guó)都在積極研發(fā)新能源車輛來(lái)取代傳統(tǒng)燃油車輛。在我國(guó),小微型電動(dòng)車輛已經(jīng)進(jìn)入到千家萬(wàn)戶,電動(dòng)乘用車逐漸走進(jìn)人們生活。近年除了電池等關(guān)鍵技術(shù)影響新能源車輛發(fā)展外,充電問(wèn)題也一直是影響因素之一。通常傳統(tǒng)小功率充電電源充電時(shí)間長(zhǎng)、效率低、缺乏安全管理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,因此安全、高效、智能化的動(dòng)力電池充電電源研發(fā)一直是業(yè)內(nèi)追逐的目標(biāo)。本文的主要內(nèi)容就是研究并設(shè)計(jì)一種針對(duì)小微型純電動(dòng)車快速充電電源。本文首先對(duì)國(guó)內(nèi)外電動(dòng)車充電電源技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)分析,在此基礎(chǔ)上提出了基于零電壓軟開(kāi)關(guān)脈寬調(diào)制技術(shù)的車用充電電源的設(shè)計(jì)目標(biāo)。軟開(kāi)關(guān)技術(shù)解決了傳統(tǒng)硬開(kāi)關(guān)低頻、發(fā)熱等固有問(wèn)題,便于實(shí)現(xiàn)電源小型化。目前小微型電動(dòng)車普遍選用技術(shù)成熟的鉛酸蓄電池為動(dòng)力,本課題對(duì)鉛酸蓄電池的充電特性進(jìn)行詳細(xì)的分析,并比較了目前各種充電方式的優(yōu)缺點(diǎn),提出階段變電流間歇式脈沖充電法作為本課題的充電控制策略。接下來(lái)根據(jù)充電策略展開(kāi)對(duì)充電電源主電路設(shè)計(jì)方案的研究,通過(guò)對(duì)比不同電路拓?fù)涞墓ぷ魈匦?選擇全橋式電路作為本設(shè)計(jì)的主電路,并對(duì)軟開(kāi)關(guān)技術(shù)、開(kāi)關(guān)管型號(hào)以及全橋式電路控制方式進(jìn)行了選擇。通過(guò)在傳統(tǒng)的移相全橋直流變換系統(tǒng)的變壓器原邊與諧振電感之間增加兩個(gè)箝位二極管來(lái)抑制電壓尖峰,在原邊交流側(cè)增加了隔直電容,以防止由橋臂不對(duì)稱的導(dǎo)通時(shí)間而引起偏磁的問(wèn)題,在變壓器副邊采用全波同步整流技術(shù)。同時(shí)對(duì)改進(jìn)后的移相控制ZVS PWM全橋DC/DC變換器的工作原理進(jìn)行詳細(xì)的分析。然后,完成以MC9S12XET256為核心的充電系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì),包括主電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、采樣電路、通信電路、磁性元件、輔助電源及保護(hù)電路。最后,以CodeWarrior為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái),對(duì)電源系統(tǒng)的軟件流程進(jìn)行設(shè)計(jì),特別針對(duì)脈沖充電過(guò)程中,由于電感和電容等非線性元件的存在導(dǎo)致脈沖間歇?jiǎng)討B(tài)響應(yīng)效果不理想等問(wèn)題設(shè)計(jì)了電流閉環(huán)PI控制。最后,本文通過(guò)Saber仿真軟件對(duì)系統(tǒng)主電路及電壓電流采樣電路進(jìn)行仿真分析,仿真結(jié)果表明電路設(shè)計(jì)合理,元器件參數(shù)計(jì)算正確。根據(jù)設(shè)計(jì)制作出實(shí)驗(yàn)樣機(jī),并對(duì)電源裝置的各部分電路進(jìn)行檢測(cè),然后對(duì)實(shí)驗(yàn)用鉛酸蓄電池進(jìn)行充電測(cè)試,測(cè)試結(jié)果基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
【圖文】：

放電逡逑Ｐｂ邋＋邋ＨＳＯ；邋＾ＰｈＳＯＡ邋＋邋／／＋邋＋邋２＾充電逡逑學(xué)反應(yīng)方程式．？逡逑放電逡逑ＰｈＯ，邋＋Ｐｈ＋邋２Ｈ．ＳＯ，邋＾２ＰｈＳ０Ａ邋＋邋２／７，０＇邋充電逡逑入到硫酸溶液中，兩電極上都會(huì)生成硫酸鉛，可以附著在電極表面，這樣在充電和放電的過(guò)以能夠?qū)崿F(xiàn)充電過(guò)程，是因?yàn)樵诮o蓄電池充電在壓差。所謂極化，是指電流通過(guò)蓄電池時(shí)，遍存在于蓄電池的充電過(guò)程中，極化會(huì)造成蓄速充電過(guò)程，影響蓄屯池的使用壽命。鉛酸蓄學(xué)極化和濃差極化。逡逑

歐姆極化、電化學(xué)極化和濃差極化共同構(gòu)成鉛酸蓄電池的內(nèi)阻，從而影響鉛酸蓄電逡逑池的充電速度。這三種極化現(xiàn)象跟電流的大小有關(guān)，充電電流越大，極化現(xiàn)象就會(huì)變得逡逑越嚴(yán)重。如圖２．１所示為鉛酸蓄電池極化現(xiàn)象的分布圖，在蓄電池充電的前期，歐姆極逡逑化占主導(dǎo)；在充電中期，以電化學(xué)極化占主導(dǎo)；而在充電后期，則以濃差極化占主導(dǎo)。逡逑２．２．３鉛酸蓄電池充電曲線分析逡逑鉛酸蓄電池普遍應(yīng)用在汽車、電動(dòng)自行車、電動(dòng)三輪車及電力設(shè)備領(lǐng)域中。從１８５９逡逑年鉛酸蓄電池被發(fā)明以來(lái)，其性能不斷得到改善，并且制作工藝水平越來(lái)越高［２８］。要想逡逑設(shè)計(jì)出合適的充電電源，首先要了解鉛酸蓄電池的充電特性。根據(jù)美國(guó)科學(xué)家馬斯逡逑（Ｊ．Ａ．Ｍａｓ）對(duì)鉛酸蓄電池充電特性的研宄，為達(dá)到最低析氣率，鉛酸蓄電池能夠接受的最逡逑佳充電電流曲線如圖２．２所示［２９］。逡逑－Ａ逡逑＼逡逑＼邋析氣區(qū)逡逑接受區(qū)逡逑ｉ邐＞逡逑０邋／逡逑圖２．２馬斯最佳充電電流曲線逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ｔｈｅ邋Ｊ．Ａ．Ｍａｓ邋ｂｅｓｔ邋ｃｈａｒｇｉｎｇ邋ｃｕｒｒｅｎｔ邋ｃｕｒｖｅ逡逑鉛酸蓄電池在充電過(guò)程中的臨界析氣曲線的公式為：逡逑ｉ邋＝邋Ｗ邐（２．４）逡逑其中，ｆ為充電時(shí)間；Ａ為（＝0時(shí)刻的最佳可接受充電電流；ａ為充電可接受比；／逡逑為充電過(guò)程中任意時(shí)間點(diǎn)／時(shí)蓄電池的最佳可接受充電電流。逡逑由上圖可知道，當(dāng)充電電流超過(guò)最大允許電流曲線（即圖２．２中的析氣區(qū)）時(shí)，蓄逡逑電池將出現(xiàn)析氣現(xiàn)象。析氣現(xiàn)象的發(fā)生不但會(huì)使電源的充電效率下降，，而且還嚴(yán)重影響逡逑鉛酸蓄電池的使用壽命。如果充電電流在可接受區(qū)內(nèi)并且距離馬斯最佳可接受曲線較逡逑遠(yuǎn)
【學(xué)位授予單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U463.6;U469.72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2603333