【摘要】：隨著車輛保有量的增加,不僅消耗著越來越多的化石能源,而且還嚴重地影響著大氣環(huán)境。為此,世界各國都在積極研發(fā)新能源車輛來取代傳統(tǒng)燃油車輛。在我國,小微型電動車輛已經(jīng)進入到千家萬戶,電動乘用車逐漸走進人們生活。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間長、效率低、缺乏安全管理、結(jié)構(gòu)簡單,因此安全、高效、智能化的動力電池充電電源研發(fā)一直是業(yè)內(nèi)追逐的目標。本文的主要內(nèi)容就是研究并設(shè)計一種針對小微型純電動車快速充電電源。本文首先對國內(nèi)外電動車充電電源技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進行了詳細分析,在此基礎(chǔ)上提出了基于零電壓軟開關(guān)脈寬調(diào)制技術(shù)的車用充電電源的設(shè)計目標。軟開關(guān)技術(shù)解決了傳統(tǒng)硬開關(guān)低頻、發(fā)熱等固有問題,便于實現(xiàn)電源小型化。目前小微型電動車普遍選用技術(shù)成熟的鉛酸蓄電池為動力,本課題對鉛酸蓄電池的充電特性進行詳細的分析,并比較了目前各種充電方式的優(yōu)缺點,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。接下來根據(jù)充電策略展開對充電電源主電路設(shè)計方案的研究,通過對比不同電路拓撲的工作特性,選擇全橋式電路作為本設(shè)計的主電路,并對軟開關(guān)技術(shù)、開關(guān)管型號以及全橋式電路控制方式進行了選擇。通過在傳統(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箝位二極管來抑制電壓尖峰,在原邊交流側(cè)增加了隔直電容,以防止由橋臂不對稱的導(dǎo)通時間而引起偏磁的問題,在變壓器副邊采用全波同步整流技術(shù)。同時對改進后的移相控制ZVS PWM全橋DC/DC變換器的工作原理進行詳細的分析。然后,完成以MC9S12XET256為核心的充電系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計,包括主電路、控制電路、驅(qū)動電路、采樣電路、通信電路、磁性元件、輔助電源及保護電路。最后,以CodeWarrior為軟件開發(fā)平臺,對電源系統(tǒng)的軟件流程進行設(shè)計,特別針對脈沖充電過程中,由于電感和電容等非線性元件的存在導(dǎo)致脈沖間歇動態(tài)響應(yīng)效果不理想等問題設(shè)計了電流閉環(huán)PI控制。最后,本文通過Saber仿真軟件對系統(tǒng)主電路及電壓電流采樣電路進行仿真分析,仿真結(jié)果表明電路設(shè)計合理,元器件參數(shù)計算正確。根據(jù)設(shè)計制作出實驗樣機,并對電源裝置的各部分電路進行檢測,然后對實驗用鉛酸蓄電池進行充電測試,測試結(jié)果基本達到設(shè)計要求。
【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，兩電極上都會生成硫酸鉛，可以附著在電極表面，這樣在充電和放電的過以能夠?qū)崿F(xiàn)充電過程，是因為在給蓄電池充電在壓差。所謂極化，是指電流通過蓄電池時，遍存在于蓄電池的充電過程中，極化會造成蓄速充電過程，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)象就會變得逡逑越嚴重。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、電動自行車、電動三輪車及電力設(shè)備領(lǐng)域中。從１８５９逡逑年鉛酸蓄電池被發(fā)明以來，其性能不斷得到改善，并且制作工藝水平越來越高［２８］。要想逡逑設(shè)計出合適的充電電源，首先要了解鉛酸蓄電池的充電特性。根據(jù)美國科學(xué)家馬斯逡逑（Ｊ．Ａ．Ｍａｓ）對鉛酸蓄電池充電特性的研宄，為達到最低析氣率，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為充電時間；Ａ為（＝0時刻的最佳可接受充電電流；ａ為充電可接受比；／逡逑為充電過程中任意時間點／時蓄電池的最佳可接受充電電流。逡逑由上圖可知道，當充電電流超過最大允許電流曲線（即圖２．２中的析氣區(qū)）時，蓄逡逑電池將出現(xiàn)析氣現(xiàn)象。析氣現(xiàn)象的發(fā)生不但會使電源的充電效率下降，，而且還嚴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
【學(xué)位授予單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U463.6;U469.72

【參考文獻】

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本文編號：2603333