電動車充電站畢業論文(完整版)

　　

【正文】 迅速把握核心問題和解決問題的能力為我展示了一名學者的風范，也潛移默化的成為激勵我求知上進的動力。 在本次設計的過程中，我也遇見了很多的問題，一開始以為這個設計目的和方法很清晰，但開始著手做的時候，很多具體的細節問題便出現了，許多東西都需要自己先去摸索，再搜集相關的資料，例如： 要 去設計 ADC0809 模 塊時， 就必需要熟習其詳細資料和功能用途以及在具體的電路中應該注意的問題。在本系統的設計中增加了一個電源閉合與關斷的控制電路，并用軟件控制其關斷與閉合。 充電電路軟件設計 系統采用 8位的 ATMEL 單片機 AT89C51 來完成對系統的控制和數據處理，當上電復位后單片機首先對 ADC0809 進行初始化， 測量蓄電池的電壓 ， 讀取由 ADC0809 轉換出來的數字信號 [12]。由于在本電路中既有強電部分的電路，又有弱電部分的電路，而弱電電路又分為數電部分和模電部分，為提高各部分電路之間的抗干擾能力，在電源電路設計時，將強電的地與弱電的地進行隔離，將數字地與模擬地進行隔離，并將數字電源與模擬電源隔離。電解電容用于抑制芯片的自激振蕩，瓷介電容用于壓縮芯片的高頻帶寬，減少高頻噪聲。 START(6 腳 )—轉換啟動信號。 EOC=0,正在進行轉換； EOC=1,轉換結束。當充電電流為 1000mA～ 2250mA 時，引腳 9和 10所接的線圈通電，最右邊的繼電器導通。其電路如圖 15所示： 圖 15 繼電器陣列驅動電路 （ 5）后級放大電路 后級放大電路由低噪聲高精度運放 OP07 對前置放大電路輸出的信號進行放大，而放大倍數自動轉換則由繼電器陣列所構成 。 （ 3）高精度自動換擋比例運放電路 從前置放大電路輸出電流信號的幅值為 20mA～ 3A，變化的范圍很大，為了方 便對電流信號的處理，在本設計中采用了高精度自動換擋比例運放電路，將前置放大電路輸出電流信號分成了四個量程 :第一檔為 20mA～ 100mA；第二檔為 100mA～ 500mA；第三檔為500mA～ 1000mA；第四檔為 1A～ 5A，在這范圍內的電流信號放大 1倍，放大后的信號幅值為 1V～ 5V；高精度自動換擋比例運放電路分為電壓比較電路。對于頻率大于 的干擾信號經電容 C24流入地，而對頻率小于 中，再將信號送進模數轉換芯片中。如圖 12所示 ： 電動車充電站充電電路設計 15 圖 12 充電主電路模塊 單片機電路設計 單片機小系統電路如圖 13所示： 圖 13 單片機電路模塊 單片機采用的是 AT89C51型芯片，在 18和 19腳上接一個 12MHz晶振，并聯兩個 30PF的瓷介電容，為單片機提供時鐘基準。其中，光電耦合器 NEC2501(U11)用于隔離強電與弱電，防止強電部分干擾單片機系統， PNP三極管 Q2用于驅動開關管 DFF4N60，確保開關管的導通， R8～ R11為限流電阻。整流濾波電路由四個二極管D1～ D四個電容 C31～ C34和一個濾波電容 C1組成，電容 C31～ C34()對交流 50Hz阻抗很大，而對高頻干擾的阻抗很小，基本上可以通過它順利入地。 由于 LM324四運放電路具有電源電壓范圍寬，靜態功耗小，可單電源使用，價格低廉等優點，因此被廣泛用在各種電路中。 電動車充電站充電電路設計 13 LM324 是四運放集成 芯片 LM324系列器件帶有真差動輸入的四 運算放大器 。 ? 定時傳送方式 ： 對于一種 A/D轉換器來說，轉換時間作為一項技術指標是已知的和固定的。此地址經譯碼選通 8路模擬輸入之一到比較器。作為一般 I/O口 使用時 ， 為準 雙向 I/O口 可驅動 4個 LS型TTL負載 RST 9 復位輸入 ，高電 平有效。 AT89C51 提供以下標準功能： 4k 字節 Flash 閃速存儲器， 128 字節內部 RAM，32 個 I/O 口線，兩個 16位定時 /計數器，一個 5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。在蓄電池的出口處分別的進行電壓和電流的采樣 ，采樣信號送入低通濾波器以濾掉諧波的干擾。當蓄電池充電滿后，由單片機輸出信號控制開關斷開電源，充電電路便停止對蓄電池的充電。方案圖如圖 7所示： 蓄電池 PWM波形發生器 電流電壓反饋 高頻變壓器 電動車充電站充電電路設計 8 圖 7 方案二 （ 3）方案三：用 VHDL 設計實現。這種方案的優點是，技術簡單、成熟、有多年的實用經驗、所需的元器件少、 成本低，但其在沒充滿電的情況下就會產生過充電的現象，增加蓄電池的損耗，使蓄電池的壽命減少，方案圖如圖 6所示： 圖 6 方案一 （ 2）方案二：用單片機實現的方案。從而控制充電電壓和電流的大小。 （ 4） 浮充電 此階段主要用來補充蓄電池自放電所消耗的能量，只要電池接在充電 電路 上并且接通電源，充電 電路 就會給電池不斷補充電荷，這樣可使電池總處于充足電狀態。根據鉛酸蓄電池的上述特點， 鉛酸蓄電池的充電過程一般分為四個階段： 預充電、脈沖快速充電、補足充電、浮充電 。首先，以恒電流充電至預定的電壓值，然后，改為恒電壓完成剩余的充電。充電曲線如下圖所示 ： 圖 3 恒流充電曲線 恒壓充電法 恒壓充電又叫定電壓充電法，在充電過程中，始終保持一個恒定的充電電壓，絕大多數汽車都采用這種充電方法對車載蓄電池進行充電。一般來說，常規充電有 恒流充電、恒壓充電法、階段充電法。原則上把這條曲線稱為最佳充電曲線，從而奠定了快速充電方法的研究方向 [2]。鉛酸電池在環境溫度為 25℃ 時工作 在理想狀態 ，當環境溫度降到 0℃ 時，電池就不能充足電，當環境溫度上升到 50℃ 時，電池將因嚴重的過充電而縮短壽命 。只有充電速率小于 C/100，才能使電池在容量恢復到 100%后，出現過充電反應。 2 充電原理 蓄電池與充電技術 蓄電池通常是指鉛酸蓄電池，屬于 二次電池 。鉛酸蓄電池自發明以來，至今已有 150年的歷史，技術十分成熟。storagebattery。 電動車充電站畢業論文 電動車充電站 畢業 論文 電動車充電站充電電路設計 學 院： 電子與電氣工程學院 專 業： 電子信息工程 電動車充電站充電電路設計 I 電動車充電站充電電路設計 [摘 要 ] 隨 著電動車的普及，電動車充電技術也受到人們的關注。singlechip microputer。在現階段，以電動助力車為主的小型電動車輛目前也主要以鉛酸蓄電池作為動力電源，在這一市場上，鉛酸蓄電池由于具備突出的性電動車充電站充電電路設計 2 價比優勢，占據了 95%以上的市場份額。它的工作原理：充電時利用外部的電能使內部活性物質再生，把電能儲存為化學能，需要放電時再次把化學 能轉換為電能輸出。為了使電池容量恢復到 100%，必須允許一定的過充電反應。因此，為了保證在很寬的溫度范圍內，都能使電池剛好充足電，充電器的各種轉換電壓必須隨電池電壓的溫度系數而變。 圖 2 最佳充電曲線 t i 0 電動車充電站充電電路設計 4 由圖 2可以看出：初始充電電流很大，但是衰減很快。 恒流充電法 恒流充電，又叫定電流充電法， 恒流充 電法是用調整充電裝置輸出電壓或改變與蓄電池串聯電阻的方法，保持充電電流強度不變的充電方法，如圖 3所示。充電初期，由于蓄電池的端電壓較低，充電電路輸出電壓與蓄電池的電壓差較大，所以充電電流也大。一般兩 階段之間的轉換電壓就是第二階段的恒電壓。 （ 1）預充電 對長期不用的電池、新電池或在充電初期已處于深度放電狀態的蓄電池充電時，一開始就采用快速充電會影響電池的壽命。此時也標志著充電過程已結束。當蓄電池的電壓達到額定值后，說明蓄電動車充電站充電電路設計 7 電池已經充滿電，單片機控制開關，斷開電源，停止充電。由 AT89C51 系列單片機代替 PWM 信號發生器輸出 PWM 波形控制開關管在一個周期內的導通與斷開。用 VHDL 設計主要是利用有限狀態機來實現。這是充電電路目前比較新的一種方法，這種方案的特點是，技術最復雜、使用 VHDL 編程較復雜，成本比上兩個方案都要高。低通濾波器輸出的信號送入 A/D 模數轉換器，將模擬信號轉換為單片機可識別的數字信號送入單片機中。同時， AT89C51 可降至 0Hz 的靜態邏輯操作，并支持兩種軟件可 選的節電工作模式。 當振蕩器復位器件時，要保持 RST腳兩個機器周期的高電平時間 ALE 30 當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節 PSEN 29 外部程序存儲器的選通信號 EA 31 當 EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000H~FFFFH），不管是否有內部程序存儲器 XTAL1 19 反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入 XTAL2 18 來自反向振蕩器的輸出 VCC： 40 該引腳接 5V電源正端 VSS 20 該引腳接 5V電源地端 電動車充電站充電電路設計 11 ADC0809 模數轉換芯片 ADC0809 是美國國家半導體公司生產的 CMOS 工藝 8通道， 8位逐次逼近式 A/D 模數轉換器。 START上升沿將逐次逼近寄存器復位。例如 ADC0809轉換時間為 128μs ，相當于 6MHz的 MCS51單片機共 64個機器周期。與單電源應用場合的標準運算放大器相比，它們有一些顯著優點。 應用領域包括傳感器放大器， 有源帶通濾波器，測溫電路，單穩態觸發器， 直流增益模塊和所有傳統的運算放大器 。此外， C31～ C34對整流二極管也有保護作用，在電路剛接通的瞬間，大電容 C1的充電電流很大，在沒有C31～ C34的情況下，將全部通過二極管。 R C D6和 C R D7構成開關管 DFF4N60的保護電路，在變壓器的初級繞組上電的瞬間，如果沒有 C R D7，則就會有一個階躍的電壓加在開關管的漏源極 ，產生一個過高的 du/dt加在開關管的兩端，使開關容易被擊穿。單片機的復位電路為上電復位， 電源通過 22UF的電解電容加到單片機的復位腳 9腳上一個高電平復位信號， RC常數 t為 t=22 106 10電動車充電站充電電路設計 16 103==220mS,因此，上電復位電路能給單片機提供高電平的時間遠大于 2個機械周期的時間 (即 2mS),即單片機在加電后，單片機能完成復位。電壓跟隨器具有電壓隔離的作用，也稱為電壓隔離電動車充電站充電電路設計 17 器， 電壓隔離器輸出電壓近似輸入電壓幅度，并對前級電路呈高阻狀態，對后級電路呈低阻狀態，因而對前后級電路起到 “ 隔離 ” 作用。由四電壓比較器 LM339構成的電壓比較電路組成，在電壓比較器的同相輸入端接一個基準電壓，在反相輸入端輸入采樣的電流信號 [7]。其中電位器 RTR2 用于調零，以提高運放的精度， R45 為限流電阻，電容 C28 為濾波電容，用于濾去諧波信號提高電路的抗干擾能力。此時，由R49 和 R56 構成運放 OP07 的反饋電路，放大兩倍。 在本設計中將該引腳經反相后 作為中斷請求信號 送給單片機的外部中斷 0(即 INT0， 12引腳 )，用于電動車充電站充電電路設計 19 觸發單片機的中斷 。 START 上升沿時，復位 ADC0809； START 下降沿時啟動芯片，開始進行A/D 轉換；在 A/D 轉換期間， START 應保持 低電平。在輸入端與地之間接有一個 3K的電阻和一個發光二極管，用于指示有無電源的輸入，便于調試和維修 [9]。它們之間的隔離均采用了 LC 緩沖電路，防止各部分電路之間的相互串入干擾。由單片機換算出蓄電池的實際電壓值，由實際的電壓值決定對蓄電池進行預充電還是恒流充電，并計算出 PWM 波形占空比