电动汽车智能充电系统开发-开题报告

开题报告1毕业设计的主要内容、重点和难点等研究内容随着社会的发展，汽车在整个社会进步和经济发展中扮演着非常重要的角色，而汽车尾气的排放却已成为大气主要污染源，同时也由于世界石油资源的日趋紧张，都迫使当今社会向无污染和节能的方向发展，在此背景下，拥有解决这两大难题而面世的电动汽车将是未来陆地交通工具发展的必然趋势。电池充电器是电动汽车不可缺少的部份。源于提高电能的使用效率，目前充电器一般采用开关电源技术。依据电池的充电的特性和技术要求，本设计将实现一种用于车载电动汽车的开关电源电池电池充电器。本设计的具体工作内容如下：1、首先搜集国内国外关于电动汽车充电电源方面的技术资料，深入了解其现状、工作方式、实现方法等；着重理解关于汽车电池的充电特性和开关型充电电源的工作原理和方法、控制技术等方面的资料；2、深入了解一种典型汽车电源充电技术要求，以及典型的开关型充电电源中相关的整流、PWM开关控制等技术及其具体的实现方法。根据技术要求和实际情况，完成系统方案设计，包括：设计开关型DC-DC变换主电路；采用单片机技术和合适的控制方法和PWM控制技术，实现电池特点的充电曲线功能；进行必要的可靠性设计，使系统工作可靠、功能齐备、使用方便、经济实用；3、进行方案论证，确定一个最佳技术方案，按最佳方案设计系统的软硬件。设计过程应有理论分析、电路参数计算，并给出单元部件或器件的具体型号等；4、设计系统样机，进行系统的仿真与调试，给出硬件电路原理图和制版图（机绘）、软件框图和程序清单；完成样机制作和调试。研究重点及难点重点：(1)电动汽车智能充电系统的硬件电路设计，使基本硬件电路能满足测距量程要求和基本精度要求；(2)选择合适的电压，电流，温度等传感器,并设计相应合理的控制电路，确-1-保检测系统的精确性。(3)正确设计单片机的程序,精确地满足充电要求,并且设计出操作简单、界面直观简洁的人机界面。难点：(1)如何设计控制单元，使之能够符合单片机采集数据要求的同时能够满足使用要求。(2)如何合理单片机程序，使之能精确对传感器的输入信号进行采集、对电源专用芯片UC3875进行控制、对异常进行处理等工作。(3)如何消除温度对充电的影响，使测量精度更加精确。(4)如何选择充电策略和算法，使充电系统满足要求。2准备情况（查阅过的文献资料及调研情况、现有设备、实验条件等）研究概况及发展趋势蓄电池是汽车必不可少的一部分，可分为传统的铅蓄电池和免维护型蓄电池。随着电力电子技术的迅速发展,蓄电池正广泛应用于交通运输,电力,通信等领域的各种设备中,已成为这些设备的重要部件,直接影响到设备的寿命和可靠性。电动车作为具有零排放优点的“绿色”交通工具成为人们日益关注的焦点,而蓄电池及电池管理系统是电动汽车发展的“瓶颈”。世界各国都投入大量的人力物力进行开发研究,我国在这方面的研究刚刚起步,汽车工业发达国家的研制工作也不很完善,这其中有蓄电池技术与蓄电池充放电技术两大难点。蓄电池作为电动汽车的动力源而成为电动车发展的关键,蓄电池的性能决定了电动车的性能指标,其能量密度决定了电动车一次充电的续驶里程,其功率密度则决定了电动汽车的加速性能和最高车速。因此,在某种意义说电动车的成败首先取决于电池技术,电动车能否普及取决于电池技术是否有突破性进展。对于蓄电池,传统充电方法主要有恒压充电、恒流充电或者两者相结合等方法,这些充电方法没有动态的跟踪蓄电池可接受的充电电流的大小,实践证明这些充电方法不但是充电时间长而且还很容易对蓄电池过冲,减少蓄电池的寿命。通过了对恒压充电与恒流充电2种方法的改进,产生了一种传统的充电方法:分段式充电方法。该充电方法具有技术实现简易、基本可以满足充电需求、成本低等优点，现已很普遍的应用在汽车电池充电领域。参考文献：-2-1谢自美等编著.电子线路设计.实验.测试（第二版）M.武汉：华中科技大学出版社，20022陈尚松编著.电子测量与仪器M.北京：电子工业出版社，20053徐科军主编.传感器与检测技术M.电子工业出版社，2004.94赵亮，侯国锐编著.单片机C语言编程与实例M.北京：人民邮电出版社，20035王舒妍，丰茂.电动汽车智能充电系统概述J.科技资讯，2014，21:12-156刘国栋.电动汽车电池智能充电系统研究D.湖北：武汉科技大学图书馆，20087李昌林.电动汽车车载充电系统的设计与实现D.湖北：武汉理工大学图书馆，20088段朝伟，徐海刚.电动汽车电池智能充电系统设计与实现J.电子器件，2013，2:41-459詹春娟.基于Buck电路的电动汽车智能充电系统的研究D.江西：华东交通大学图书馆，201110江秀道.电动汽车智能充电系统研究D.江西：南昌大学图书馆，201111王兆安等.电力电子技术M.西安：西安交通大学出版社，200112耿淬，孙志平.微机控制技术及应用M.北京：高等教育出版社，200213周润景等.基于PROTEUS的电路及单片机设计与仿真M.北京：北京航空航天大学出版社，201014MuhamadH.Rashid.PowerElectronicsHandbookM.ACADEMICPRESS,2001现有设备和实验条件个人计算机、DXP、Proteus、51单片机开发板、示波器、直流稳压电源、数字万用表、电烙铁，开放实验室、开放图书馆3、实施方案、进度实施计划及预期提交的毕业设计资料实施方案本课题有三个主要问题需要解决，分别是系统整体设计、系统误差规避、系统程序和系统实物设计制作。其中，系统整体设计可以通过查阅相关资料和借鉴工业成品来解决；系统误差规避主要通过所学知识和查阅相关资料吸取总结已有-3-经验，提高制作工艺规避系统误差和偶然误差来实现；软件程序的设计和实物的制作与调试可以根据所学知识进行，对于该过程中所遇到的问题可以通过查阅相关资料，和同学讨论，询问指导老师，到实验室进行试验等手段解决。具体如下：（1）硬件设计目前，电动车电池作为一种储能装置，主要以铅酸蓄电池为主，充电器是专门针对铅酸蓄电池所设计的。传统的蓄电池充电器采用电流/电压负反馈的方法来达到恒流/恒压充电的目的，为了实现充电过程各种工作参量的实时监测及智能多段式充电策略的精确控制，引入电流/电压反馈环，应用PIC16C712单片机及相应的控制电路，其硬件结构框图如图1所示。开关电源电路电动车用蓄电池电压、电流传感器JGBT器件驱动电路PIC16C712单片机A/D转换220V50Hz电源图一（2）软件设计PIC16C712单片机的软件模块主要完成对传感器的输入信号进行采集、对电源专用芯片UC3875进行控制、对异常进行处理等工作。在设计过程中，软件系统每隔10s检测一次电压和电流；每隔20s检测一次温度。如有异常，系统将通过LED提示用户出现何种异常并采取相应的保护措施。如图二所示-4-检测蓄电池电压，电流，温度等工作参数蓄电池是否接上？系统初始化开始电池是否深度放电？涓流短时充电检测电压，电流，温度，计算充电时间是否有异常？是否完成？恒压均衡充电检测电压，电流，温度，计算充电时间，计算dv/dt，di/dt，动态内阻等参数是否有异常？是否完成？恒流快速充电检测电压，电流，温度，计算充电时间是否完成？进入浮充状态异常处理是否有异常？YNNYYNNNNNYYYYY图二进度实施计划：第一阶段（2月28日至3月6日）：整体方案的设计，查找资料，画出原理框架-5-图，提交硬件原理草图一份。第二阶段（3月7日至3月17日）：详细方案的论证，主要是开关电源、驱动和电压电流检测部分。第三阶段（3月18日至4月2日）：单片机和电压电流检测电路的设计和实现调试。第四阶段（4月3日至4月18日）：开关电源和开关电源驱动电路的设计和实现调试。第五阶段（4月19日至4月30日）：各部分电路拼接，整体系统的硬件、软件调试，实现最终样机。第六阶段（5月1日至5月15日）：整理外文文献、论文。预期提交的毕业设计资料1、完成二万字左右的毕业设计说明书（图表资料齐全，附参考文献15篇，英文1篇）；毕业设计说明书（论文）中需包括：300-500单词英文摘要；电路原理和方案比较、理论计算、硬件设计、仿真及结果说明等内容。2、独立完成与课题相关、不少于四万字符的指定英文资料