【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。近年除了電池等關鍵技術影響新能源車輛發(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、結構簡單,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)內追逐的目標。本文的主要內容就是研究并設計一種針對小微型純電動車快速充電電源。本文首先對國內外電動車充電電源技術發(fā)展現(xiàn)狀進行了詳細分析,在此基礎上提出了基于零電壓軟開關脈寬調制技術的車用充電電源的設計目標。軟開關技術解決了傳統(tǒng)硬開關低頻、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。接下來根據充電策略展開對充電電源主電路設計方案的研究,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計的主電路,并對軟開關技術、開關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,在原邊交流側增加了隔直電容,以防止由橋臂不對稱的導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。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)硬件電路的設計,包括主電路、控制電路、驅動電路、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致脈沖間歇動態(tài)響應效果不理想等問題設計了電流閉環(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,仿真結果表明電路設計合理,元器件參數(shù)計算正確。根據設計制作出實驗樣機,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,測試結果基本達到設計要求。
【圖文】：

放電逡逑Ｐｂ邋＋邋ＨＳＯ；邋＾ＰｈＳＯＡ邋＋邋／／＋邋＋邋２＾充電逡逑學反應方程式．？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實現(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。鉛酸蓄學極化和濃差極化。逡逑

歐姆極化、電化學極化和濃差極化共同構成鉛酸蓄電池的內阻，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，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；在充電中期，以電化學極化占主導；而在充電后期，則以濃差極化占主導。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用在汽車、電動自行車、電動三輪車及電力設備領域中。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。根據美國科學家馬斯逡逑（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)內并且距離馬斯最佳可接受曲線較逡逑遠
【學位授予單位】：大連交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U463.6;U469.72

【參考文獻】

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本文編號：2603333