纯电动汽车电池充电器的研究

【摘要】： 本文针对实验室电动汽车课题,设计了可为车载锂电池组进行快速充电的智能充电器。在对电动汽车充电器的现状和电池特性进行研究后,确定选用先恒流再恒压的两段式充电方法和全桥变换的主电路拓扑。文中首先对主电路进行了详细的参数计算和器件的具体选型,之后进行了控制电路设计,控制部分主要采用电压外环电流内环的双闭环PI调节器以实现主电路的恒流恒压输出,同时设计了保护电路以防止输入过欠压及输出过流过压现象的发生。为提高充电器的智能化程度,设计了CAN通信电路以将充电过程中的相关参数实时传送至电动汽车中央信号处理单元同时接收上位机的指令而动作。由于充电器功率较大,为保证系统运行的稳定性进行了相关的散热设计。最后在完成设计后进行了调试和实验以证明系统设计的合理性。 【关键词】：电动汽车 充电器 全桥变换 PI CAN通信
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM910.6
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 课题背景及意义11-12
• 1.2 蓄电池充电标准12
• 1.3 蓄电池充电方法介绍12-15
• 1.4 论文的主要研究工作15-17
• 2 充电器主电路设计17-25
• 2.1 主电路拓扑选择17-18
• 2.2 主电路参数计算18-25
• 2.2.1 输入整流滤波电路计算18-19
• 2.2.2 高频变压器设计19-21
• 2.2.3 IGBT的选择21-22
• 2.2.4 输出高频电感的设计22
• 2.2.5 输出滤波电容的设计22-23
• 2.2.6 隔直电容的选取23
• 2.2.7 输出整流二极管23
• 2.2.8 IGBT缓冲电路23-25
• 3 控制电路设计25-45
• 3.1 调节器设计25-29
• 3.1.1 模拟PI26-27
• 3.1.2 充电控制策略27-28
• 3.1.3 闭环控制28-29
• 3.2 PWM波发生电路设计29-31
• 3.3 驱动电路设计31-32
• 3.4 检测电路设计32-34
• 3.4.1 电压采集电路32-34
• 3.4.2 电流采集电路34
• 3.5 保护电路设计34-37
• 3.5.1 主电路软启动电路35
• 3.5.2 过压过流保护电路设计35-37
• 3.6 辅助电源设计37-45
• 3.6.1 电源设计要求37-38
• 3.6.2 辅助电源主电路设计38-40
• 3.6.3 辅助电源控制电路设计40-41
• 3.6.4 辅助电源变压器设计41-45
• 4 CAN通信电路设计45-59
• 4.1 整车通信协议45-46
• 4.2 充电器节点的设计46-50
• 4.2.1 通信部分设计46-47
• 4.2.2 控制部分设计47-50
• 4.3 程序设计50-59
• 4.3.1 主程序设计50-51
• 4.3.2 CAN初始化程序51-52
• 4.3.3 CAN发送程序52-53
• 4.3.4 CAN接收程序53-55
• 4.3.5 A/D转换程序55-56
• 4.3.6 D/A转换程序56-59
• 5 IGBT功率损耗的估算及散热设计59-67
• 5.1 器件损耗的具体计算59-61
• 5.2 器件损耗具体计算61-63
• 5.3 热阻核算63-66
• 5.3.1 热阻等效电路63-65
• 5.3.2 热阻计算65-66
• 5.4 散热方式选择66-67
• 6 实验与结果分析67-74
• 6.1 实验平台67
• 6.2 实验过程及结果67-74
• 6.2.1 开关电源67-68
• 6.2.2 驱动电路68-69
• 6.2.3 保护电路的调试69
• 6.2.4 验证实验69-74
• 7 总结74-75
• 参考文献75-77
• 作者简历77-80
• 学位论文数据集80

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