电气专业毕业设计课件.ppt

因此要在动力应用领域方面还需要解决一些问题，特别是充电保护方面存在的一些问题，如作为动力电池工作电流电压都比较大，电池组过充，过放以及短路等异常情况均会造成严重破坏，甚至爆炸，危及人身安全。第二出于成本效率等方面考虑，动力锂电池的应用必然是串联甚至并联使用。因此即使每个单体电池的性能完全能够满足实用要求，并且精密选配，电池组性能很可能不能满足要求，因为不同的单体电池在使用过程中特性会出现微小差异，不良的充电方式会使这种差异加剧，最终会影响整个电池组性能，导致过充、放电问题[5]。 目前我国电动汽车研究已取得阶段性成果，已经完成了电动轿车、电动中型客车和电动大型客车的开发工作。在我国大中城市都普遍存在着十分严重的交通问题和汽车尾气排放污染问题，电动汽车是一种非常理想的中速和短途的日常公共交通工具，因此在我国有着得天独厚的发展条件和广阔的应用前景。 3.发展趋势 据了解，近日，我国吉林省已经投入生产了一种新型纯电动中巴车，这种车充一次电仅需20分钟预计09年6月首批产品将上线，这种新型纯电动汽车采用磷酸亚铁锂作为动力电池材料，具有高度的安全性和2000次以上的循环寿命，能大量缩短充电时间，增加行驶里程。在欧洲，奔驰燃料电池汽车也将于2009年第二季度或第三季度在欧洲市场率先限量发售，奔驰一次充电行驶里程可达120英里。还有其它许多国家在这方面都有很大的突破，比如日本，韩国，美国等，由此看来，电动汽车将是发展的一个趋势，因此在将来几年研究具有安全性，可靠性，经济性的充电器将是一个热点[14]。 二、研究的主要内容及预期目标 1.主要内容 该充电系统是一种非接触式充电[10][16]，并在充电过程中对电池具有保护作用，不会因个别过充，欠充而引起爆炸等事故发生。能够使锂离子电池组中的所有电池都正常的充电式本系统中最关键的部分。 (1)要了解最基本的充电原理。参考一些这方面的书籍及文献等。 (2)了解锂离子电池的基本特性，单节锂电池充电比较简单，不容易出现过充过放等问题，但是一般电动轿车使用的锂离子电池规格一般为200Ah、200V，需要75节左右电池串联供电，功率更大的电动客车使用的锂离子电池需要125节左右电池串联供电，面对如此大功率的锂离子电池组，且在电池组的串联使用中容易出现过充和过放，最终导致电池组容量的大幅度下降和电池组使用寿命的严重缩短。因此要充分了解锂离子电池组充放电的电气特性。 (3)了解锂离子电池组充电方面的研究现状，学习现有的充电技术，总结其优劣并进行改进。 (4)了解并学习matlab和protel仿真软件，并能熟练运用。 (5)学习单片机的基本原理及其应用，分析其在该系统中的功能。并能用c语言在其中编写程序。 (6)最后运用所学和所了解的知识设计出该系统，并对其进行仿真，分析其特性。 2.预期目标 通过仿真软件进行仿真分析，该系统应达到以下要求 （1）在安全性方面。本系统采用单片机内部的A/D转换器采集信号，精度应比较高，并且有均衡电路可以随时调节各电池的电压，使它们具有大致相同的电压，所以应具有一定的安全性。 （2）均衡性方面。因为采用了均衡电路，所以即使电池组各单体电池初始状态非常不均衡，再通过均衡电路进行调试，即可保证每节单体电池和整个电池组都处于正常的电压。 （3）可靠性。在软件方面，采集信号的准确性是非常关键的。由于硬件电路成本低，空间小，元器件精度低，工作电流比较高，信号受干扰，所以，程序应通过多重复杂的校验措施，如果单片机在控制过程中发现异常，可以切断MOS场效应管或充电主电源。只要单片机工作正常，就不会过充而爆炸。在硬件方面可使用看门狗，确保CPU迅速复位，还可切断主电源，而充电主电源只有在CPU干预之下才能够闭合接通。 （4）经济性。该系统中心控制单元为单片机。单片机价格便宜，功能齐全，抗干扰能力较强，基本不需要外部译码控制元件与电路。所以整体成本非常低廉[1]。 (5)最后根据仿真确定的电路图尽量做出实物。 三、研究方案 整个充电系统由充电电路，均衡电路,快充慢充转换电路，显示模块等组成。连接这几种电路的枢纽就是控制电路，以单片机为核心，整个系统框图如后面的图。 （1）根据锂离子电池的特性确定其传递函数，建立模型，在matlab里面对其仿真，确定单节锂离子电池的充电特性。 （2）设计电池组的拓扑结构[8]，主要采用并联充电，串联放电的拓扑结构。在充电时，对若干节电池单体单独进行充电；放电时，电池单体串联工作。这种设计的不足之处主要在于串并联转换接插件具有比较多的引线，再加上其他保护要求，比如过温保护等会需要更多的导线。 （3）设计电池组充电部分和检测部分的电路，检测部分检测到有异常时立即切断充电电源。并确定其中的电感电容等一系列元器件的各种参数。 （4）设计锂离子电池组控制电路，电路以