電動車充電站畢業論文(專業版)

　　

【正文】 同時，在設計的過程中由于時間較短，自身技術的不成熟，設計中仍存在很大的不足，希望在今后的學習中能夠不斷改進。當 ADC0809 模數轉換結束發出中斷信號，單片機收到中斷后，進入中斷子程序，接著向 ADC0809 發出讀信號，讀出采樣電流信號，開始 初始化 啟動模 數轉換 讀取電壓幅值 U10V? 恒流充電 讀取電 壓幅值 U40V? N 預充電 Y N 停止充電 U48V？ 讀取電 壓幅值 涓流充電 U45V？ 讀取電 壓幅值 恒壓充電 N Y Y Y N 電動車充電站充電電路設計 23 程序流程圖如下圖所示 : 圖 21 模數轉換啟動與數據讀取程序流程圖 電源通斷控制軟件設計 在傳統的的充電電路中并沒有設計有自動閉合與關 斷電源的電路，這就使蓄電池在充滿電后，充電電路仍在對它進行充電。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。 ALE(22 腳 )— 地址鎖 存允許信號。當充電電流為 500mA～ 1000mA 時，引腳 11 和 12 所接的線圈通電，從左邊數第三個繼電器導通。如圖 14所示，采樣電流經過由 R15和 C6組成的低通濾波器，讓 10 KHz的有用信號能進入到前置放大器中，而 10 KHz以上的諧波信號則從電容 C24流入地中，提高了電路的搞干擾能力。 R15～ R17構成蓄電池實際電壓的采樣電路，在本電路采樣蓄電池的 1/10的電壓。三極管 Q3用于將光電耦合器 NEC2501的信號放大，以確保有效的驅動繼電器，其中R1 R17和 R18為限流電阻。 不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉換完成，即可通過指令進行數據傳送。當 A/D 轉換結束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態門，輸出數字量 ? CLK：時鐘脈沖輸入端。其中 AT89C51 是我們在學習生活中常常用到或見到的，它的功能非常強大，在許多方面都得到應用。然后 FPGA 調整 PWM 輸出信號的占空比。這個 PWM 信號送給開關電源開關管，從而調節開關管在一個周期內關斷和導通的時間，也就是控制了高頻變壓器通斷的時間，從而實現控制高頻變壓器輸出電壓和電流的大小。此階段充電采用恒壓充電，可使電池容量快速恢復。用恒定電壓快速充電，如圖 4 所示 ： 圖 4 恒壓充電法曲線 階段充電法 此方法包括二階段充電法和三階段充電法。實際上，常規充電的速度被蓄電池在充電過程中的溫升和氣體的產生所限制。采用適當的浮充電壓，密封鉛酸蓄電池的壽命可達 10年以上。 設計中系 統可以分為控制部分和信號檢測部分。這個方案不僅可實現快速充電，同時可以減少析氣，消除硫化，進行均衡充電，從而大大地延長了鉛酸蓄電池的使用壽命 。 目前 ,RFID作為 一種非接觸式的 自動識別 通信 技術 ， 可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統特定目標之間建立機械或光學接觸。在充電過電量測量模塊 電源模塊 鍵盤模塊 單片機小系統 RFID 模塊 顯示模塊 充電接口 電動車充電站充電電路設計 3 程中 ， 鉛酸電池負極板上 的硫酸鉛逐漸析出鉛，正極板上的硫酸鉛逐漸生成二氧化鉛。一般地說 ,充電電流在充電過程中隨時間呈指數規律下降 ,不可能自動按恒流或恒壓充電。 在充電過程中，由于蓄電池的段電壓逐漸升高，為了保持充電電流的恒定，必須相應提高充電電壓。當電流衰減到預定值時，由第二階段轉換到第三階段。由市電送來的 220V交流電經整流、濾波后，經脈沖變壓器降壓送給蓄電池進行充電。數字信號送入單片機（ MCU），由單片機對數字信號進行分析和處理。在充滿電的情況下才會產生過充電的現象，減少蓄電池的損耗，延長蓄電池的壽命，方案圖如圖 8所示： 圖 8 方案三 電源 高頻變壓器 開關管 指示電路 FPGA 蓄電池 模數轉換 采樣電路 繼電器 電源 高頻變壓器 繼電器 開關管 指示電路 MCU 蓄電池 模數轉換 采樣電路 電動車充電站充電電路設計 9 綜合以上三個方案，方案一雖然所需的成本是最低，技術簡單、成熟，但是與本次題目的要求不甚相符。掉電方式保存 RAM 中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位 [3]。直到 A/D轉換完成， EOC變為高電平，指示A/D轉換結束，結果數據已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。 共模輸入范圍包括負電源，因而消除了在許多應用場合中采用外部偏置元件的必要性 [4]。濾波電容 C1將整流電路出來的脈動電流變為直流電源，電壓大小為 U= 220=311V。 P0口與 ADC0809的數據口相連，用于讀取取樣的電壓和電流信號。采樣信號在不同的范圍時，就會對應一個或幾個電壓比較器輸出低電平，再由譯碼器 74HC154進行譯碼使對應的引腳輸出低電平，以便用于分析電流信號的范圍和實現放大倍數自動轉換。由 控制，則 8 路模擬通道的地址為 0FEFEH～ 0FEFFH。 OE(9 腳 )— 輸出允許信號。若不存在，則有報警提示音。 本課題通過采用單片機技術和 RFID技術實現電動車充電站設計 ,主要有三個功能，電量檢測功能、 RFID電子錢包功能和充電功能。感謝電子與電氣工程系的所有老師，感謝所有任課老師教給我的基礎與專業知識，讓我能在這次論文及以后的工作中展開運用。還有需要懂得電路制圖軟 件 DXP 等的熟練操作。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 波形占空比的大小，然后再輸出頻率為 1KHz 的復位應答 尋卡 防沖突 選卡 用戶身份驗證 有卡？ Y Y N 是此用戶？ 電子支付 開始充電 余額顯示 N 返回 電量計量 Y 充電完成 開始 電動車充電站充電電路設計 22 PWM 波形控制開關管的導通與斷開實現對蓄電池的充電。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]。 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 。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。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。 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。 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 。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。 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。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。用 VHDL 設計主要是利用有限狀態機來實現。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。 （ 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。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。 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。為了使電池容量恢復到 100%，必須允許一定的過充電反應。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。 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。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。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。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]。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。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 。從而控制充電電壓和電流的大小。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。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。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。 ? 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。 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。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。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。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 。 EOC=0,正在進行轉換； EOC=1,轉換結束。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。 充電電路軟件設計 系統采用 8位的 A