电动自行车充电器开题报告

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1、南京理工大学泰州科技学院毕业设计（论文）开题报告学生姓名： 陈小勇 学号：专 业：电力电子设计论文题目：电动自行车智能充电器的设计指导教师:2011 年 1月11 日开题报告填写要求1. 开题报告（含“文献综述”作为毕业设计（论文）答辩委 员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指 导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签 署意见及所在专业审查后生效；2. 开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设 计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印 在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3. “文献综述”应按论文的格式成文，并直

2、接书写（或打印） 在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15 篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的 信息量（不包括辞典、手册）；4. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894 数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2010年3月15日”或“2010-03T5”毕业设计（论文）开题报告1. 结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000字左右的文献综述：文献综述摘要 简述我国现在动动自行车发展前景，在研究电动车蓄电池特性及其充电策略的基础 上,提出一种电动车电池的使用和充

3、电方法，即在使用电池的过程中不必每次都花很长时间将 电池充足电，而只花一半的时间（约4h）使电池充电到93%左右。同时每隔10-15周期要将电池充足电，即治疗充电。这样可以达到缩短充电时间并保证电池寿命的目的。关键词电动自行车 智能充电器 应用及前景 开关电源1国内电动自行车发展概况和市场发展情景据环保部门统计，目前大气污染的42%来源于交通运输，随着人们生活水平的提高，汽车 保有量会迅速增加，污染比例也会相应提高，这将严重破坏和影响人们赖以生存的地面生态系 统，世界各国都在提出走可持续发展的道路，由此引发了电动自行车的迅速发展，电动自行车 以其价格低、绿色环保、使用安全方便等优点越来越受到消

4、费者的喜爱。评价电动自行车质量 好坏的重要参数之一是其蓄电池的使用寿命。电动车电池的使用寿命，首先取决于电池的设计 和制造水平，然而使用维护和充电方法也会起到很关键性的作用。而蓄电池的充电过程对其寿 命影响最大。研究表明：过充电，可使蓄电池发热，电解液失水：而充电不足，则可使蓄电池 内化学反应不充分，长期充电不足会导致蓄电池容量下降。由此可见，充电器性能的好坏直接 影响着蓄电池的使用效果和使用寿命。为此，开发一种具有自主知识产权，具备适用功率大（100 500W）、性能可靠等特点的电动车用48V（20Ah）蓄电池充电器以满足电动自行车发展的迫切 需要。近年来充电器技术来发展非常迅速，它的发展经

5、历了在研究充电方法对蓄电池寿命影响 的基础上，选择合适的控制参数和充电策略，并在硬件上低成本地实现，是电动自行车智能充 电器要实现的设计目标该充电器既能完成快速充电又能对蓄电池进行有效的保护。1充电器模式设计经过长时间试验，在对传统的恒流、恒压、涓流充电模式分析研究的基础上。智能充电器 充电策略采用改进的三段充电模式，并优选了充电控制参数。1 .1恒流充电电流恒流充电电流。要考虑电池的实际容量、内阻、以及对充电时间的要求等多项因素，电流 的大小决定着充电时间的长短，使用小电流充电的好处是：有利于电池在使用较长时间后，保 证充电质量，以及夏天充电时，使单位时间内产生的热量降低，减少热失控，有利于

6、降低输出 功率，减少充电器的制造成本。但是过小的电流又会影响到充电的时间，经过调查发现，电动 自行车在使用12V、lOAh、2C标称铅酸蓄电池时，充电电流设置为0. 150. 25C,实际恒流充 电电流设计为2A。1 .2恒压充电电压恒压充电电压。它是比恒流充电电流重要得多的参数，因为它不能像恒流充电电流那样, 在较宽范围内调整，确定这个参数首先需要兼顾被充电池的以下情况：电池在充电时，正极上 的析氧速率与施加的充电电压成正比，当氧的析出大于还原时，产生水化；当用户使用中不能 及时充电，会导致电池硫酸盐化。提高充电电压是解决硫酸盐化的常用方法，但较大提高充电 电压又会产生失水。因此，在设计恒压

7、充电电压时，同时要考虑抑制失水和抑制硫酸盐化两个 问题。1 .3涓流充电电流涓流充电电流。以恒压充电阶段中，电流的变化为参数，当电流小到某一设定值以下时, 充电器切换到涓流充电阶段，充电电流会随着充电过程逐渐减小，当小到一定程度，电流将会 恒定，不再下降，此电流是与环境温度高低及电池新旧程度有关的动态值。涓流充电电流的值, 可忽略环境温度影响，设置成50mA定值。定时停止涓流充电。较长的涓流充电时间，使得电能 向化学能转化效率变低，电能主要用于电解水。因此从涓流充电开始定时，延时一定时间后停 止涓流充电，以在保证电池充满的前提下，从根本上杜绝电池热失控的发生。2系统初步设计2. 1硬件设计(1

8、) 变压器的选择变压器的选型时根据其视在功率来确定的，其单位是伏安，在本文所设计的智能充电器中， 它的原边电压是直接连接交流电源的，取其220V，副边是连接蓄电池的，由蓄电池的电压来 决定，选择48V，电流的大小根据查阅资料如下：充电电流应大致定在2. 255. 1 A之间， 平均为3. 675A。为了安全，选择平均最大电流5.1A，由此可以初步估算出所选变压器的容量 在为250W左右，选择SD250W-59V-2.5A的变压器(2) 安规电容的选择安规电容是指用于这样的场合，即电容器失效后，不会导致电击，不危及人身安全.安 规电容安全等级 应用中允许的峰值脉冲电压。根据IEC 60384-1

9、4，电容器分为X电容及Y电 容。X电容是指跨于L-N之间的电容器。Y电容是指跨于L-G/N-G之间的电容器。X电容底下 又分为：XI耐高压大于2.5 kV,小于等于4 kV； X2耐高压小于等于2.5 KV； 3. X3耐高压 小于等于1.2 KV。Y电容底下又分为Yl, Y2, Y3, Y4,主要差别在于：Y1耐高压大于8 kV； Y2耐高压大于5KV； Y3耐高压大于4KV. ； Y4耐高压大于2.5 KV。所以此处可以选择Y4安规 电容(3) 框架图的初步构思充电器是专门针对铅酸蓄电池设计的。传统的蓄电池充电器采用电流/电压负反馈的方法 来达到恒流/恒压充电的目的,为了实现充电过程各种工

10、作参量的实时监测及智能多段式充电 策略的精确控制，引入电流/电压反馈环，应用单片机及相应的控制电路，其硬件结构框图如 下所示。2. 1软件设计单片机的软件模块主要完成对传感器的输入信号进行采集、对电源专用芯片UC3875进行 控制、对异常进行处理等工作。在设计过程中，软件系统每隔10s检测一次电压和电流；每隔 20s检测一次温度。如有异常，系统将通过LED提示用户出现何种异常并采取相应的保护措施。 整个系统的软件架构，如下图所示。检测蓄电池电 氐电流、温度 等工作参数池是N冶接上?/系统初始化-开始5度啟H恒压均衡充电滑流短时充电L恒流快理充电f检测电用1电检测电压.电流、温度，计算流、温度，

11、计算充电时輛充电时间,Y检蓟电压、电流、温度计算充电时冋计算dvdt, di/di,动否完處N界常处理否有异耗虫否有异亦态内Ptt等参数NNiA谆充狀蛊冶有异常总结该文设计的过度放电预充、恒流快充、恒压涓充、智能控制的充电方案，能很好地解决 电动自行车用电池在充电过程中存在的过充电、充电不足和发热等问题。由于电路具有内外环 控制，符合最优控制规律，最具有过流、过压和超温保护功能该充电器能够对充电过程进实 时监测与控制，使充电过程按设定的理想充电曲线进行。参考文献1李功燕.材料声阻抗高精度重建关键技术的研究D.杭州：浙江大学，2004.2刘美俊.基于单片机通用智能充电器设计J.仪表技术与传感器，

12、2006,3朱松然.蓄电池手册M.天津：天津大学出版社，19984特能.违反安全的电动自行车充电器不能滥用期刊论文电动自行车2007 (10)5彭军传感器与检测技术M.西安：西安电子科技大学出版社，2003.6刘胜利.现代高频开关电源实用技术M.北京：电子工业出版社，2001.7沙古友.新型单片机开关电源的设计与应用M.北京：电子工业出版社，20018赵德安，刘星桥.4kW便携式智能蓄电池充电器的研制J.北京：农业机械学报，20039蔡纯洁，邢武.单片机原理和应用.合肥：中国科学技术大学出版社10李序葆，赵永健电力电子器件及其应用北京:机械工业出版社11张占松，蔡宣之开关电源的原理与设计北京：

13、电子工业出版社12姜绍信，铅酸蓄电池的快速充电.天津:天津科学技术出版社13李霞，唐景林,王丽薇，高明.包覆挤压复合区长度的模拟与试验分析期刊论文卜塑性 工程学报2009(1)14吴芳，从废旧锂离子二次电池中回收钻和锂期刊论文-中国有色金属学报2004(4)15刘斌,马晓平，王和平,周康生.小型电动无人机总体参数设计方法研究期刊论文-西 北工业大学学报2005(3)16傅联云，电动车用48V(20Ah)蓄电池充电器的研究 杭州科技职业技术学院2005年 第22卷第9期毕业设计（论文）开题报告2. 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：研究该课题所要解决的关键问题：（1）恒流充电电

14、流的选择。充电过程中包含两个恒流充电过程：涓流短时充电和恒流快速充电。涓流短时充电 电流的选择应该根据蓄电池的剩余电量进行选择。经过大量的数据查证表明，对于放电 深度为80%100%的蓄电池，充电电流定在0. 20. 4A比较合适。恒流快速充电电流 的选择要综合考虑蓄电池容量、内阻、对充电时间的要求、制造成本等多方面因素。按 照常用经验，普遍认为，该充电电流设置为0. 150.3C对蓄电池比较合适。电动自行 车用48V（20Ah）铅酸蓄电池时采用的是20C标称，但是实际容量往往只能达到15 17Ah。因此，依据该经验看法，充电电流应大致定在2. 255. 1 A之间，平均为3.675A。（2）

15、恒压充电电压的选择恒压充电电压的选择非常关键，因为它不能在很宽的范围内调整。确定这个参数不 但需要对蓄电池有较为深入的了解，还需要对充电策略等因素进行考虑。蓄电池在充电 时，正极上的析氧速率与施加的充电电压成正比，而氧传输到负极并溶解在负极表面液 膜中进行还原的速度受到限制，即氧的析出快于还原时，复合效率就下降，造成失水。 通常情况下，48V阀控铅酸蓄电池的浮充电压设置在5555.6 V，可以保证蓄电池长期 处于充电状态且极少失水。循环使用蓄电池最高充电电压为58.8V，如果超过就会使复 合效率急剧下降，从而影响电池的使用寿命。（3）蓄电池是否充满的判断目前判断蓄电池是否充满的控制准则有：定时

16、控制、电压控制（包含最高电压、电 压负增量、电压零增量等）、温度控制（包括最高温度、最高温升、温度变化率等）、电 流控制（包含最小电流、电流变化量等）、动态内阻控制等。本课题拟采用的研究手段（途径）：1、采用Protel进行电气原理图的绘制。2、运用所学的开关电源知识，对电路中全桥整流、进行初步的估算。3、通过以往实习的技术然后根据电气原理图对器件的焊接。4、将实物进行调试，验收。5、用硬件连接出所设计的电路，并将所设计的电路用PROTEUS软件画出原理图及制板图。毕业设计（论文）开题报告指导教师意见：1.对“文献综述”的评语:2.对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测:指导教师：年 月 日 所在专业审查意见：负责人：