大功率电动三轮车电瓶充电电路的设计本科毕业设计.doc
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1、学士学位毕业论文 本科毕业设计大功率电动三轮车电瓶充电电路的设计I毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论
2、文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有
3、关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日注 意 事 项1.设计(论文)的内容包括:1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)2)原创性声明3)中文摘要(300字左右)、关键词4)外文摘要、关键词 5)目次页(附件不统一编入)6)论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论7)参考文献8)致谢9)附录(对论文支持必要时)2.论
4、文字数要求:理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括:任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。4.文字、图表要求:1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印4)图表应绘制于无格子的页面上5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档5.装订顺序1)设计(论文)2)
5、附件:按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订指导教师评阅书指导教师评价:一、撰写(设计)过程1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(
6、包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)指导教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价:一、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)水
7、平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)评阅教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日教研室(或答辩小组)及教学系意见教研室(或答辩小组)评价:一、答辩过程1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量
8、1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩: 优 良 中 及格 不及格教研室主任(或答辩小组组长): (签名)年 月 日教学系意见:系主任: (签名)年 月 日目 录摘要与关键词II0 引言11 电动车蓄电池12 蓄电池的充电方式12.1 恒流充电方式1
9、2.2 恒压充电方式22.3 阶段充电方式22.4 脉冲式充电方式23 系统总体的设计23.1 系统实现基本要求23.2 系统实现整体结构图24 整体硬件电路的设计44.1 整体电路的连接及工作原理44.2 调试及说明55 部分硬件电路的设计55.1 电源电路的设计65.2 振荡电路的设计65.2.1 振荡电路的振荡方式75.2.2 振荡电路的作用75.3 保护电路的设计75.3.1 过流保护电路的设计85.3.2 输出回路的设计85.3.3 基准电路的设计95.3.4 电压比较电路的设计95.4 充电状态指示电路的设计106 结语10参考文献11致谢11大功率电动三轮车电瓶充电电路的设计摘
10、要本次大功率电动三轮车充电电路的设计是将220V的电压经过整流、滤波后再对蓄电池进行充电,整体硬件电路设计包括了电源电路设计、振荡电路设计、保护电路设计、充电状态指示电路设计四大模块。其中四运算放大器LM324有充放电状态控制和过流保护等作用。基准电路采用了精密稳压专用集成电路TL431来精确控制主回路输出电压。 关键词充电器;电源; 振荡;保护电路 Design of high power electric tricycle charging circuit Abstract:The design of high power electric tricycle charging circui
11、t is the 220V voltage is rectified, filtered and then charging the battery, the overall design of hardware circuit includes power circuit, oscillator circuit design, protection circuit design, charging state indication circuit design four modules. The four operational amplifier LM324 state of charge
12、 and discharge control and overcurrent protection function. Using a precision voltage reference circuit ASIC TL431 to accurately control the main circuit output voltage. Keywords The charger; power; oscillation; protection circuit 0 引言近几年随着全世界工业化进程的突飞猛进,车辆越来越多,机动车燃油排放的尾气成为危机大气的一个重要污染源。而电动三轮车因其轻巧、安全、
13、省力并有益于环保等优点,成为了人们青睐的理想交通工具。如今,铅酸蓄电池已获得人们的青睐,并得到普遍利用。主要在与其具有很多优点,比如能够保持平稳的电压,可以长时间使用,用于制造蓄电池的材料多且便宜等等。但是,在蓄电池的充电过程中,如果不能合理使用充电器或充电器选择不当,都会导致蓄电池的使用时间大大降低。在给蓄电池充电时一定要充足电,同时避免过充电来延长其充电寿命1。现在大部分蓄电池只能正常使用3-5 年,远远低于10-15 年的设计要求。研究发现:电池的过早损坏主要是由于充电方式不当和充电器质量差造成的。因此,一个性能良好的充电器对电池的使用寿命具有举足轻重的作用 2。蓄电池充放电的研究在很早
14、以前就有人开始研究,人们从各个角度来探索影响蓄电池寿命的原因,1935年,伍德布里奇发现了影响蓄电池充电过程的有温度这个条件,温度不同,充电效率也不一样。麦斯在1967年发现了对蓄电池充电时析气的原因和规律。在人们的不断研究和探索下,创造出了很多种充电装置,例如随着电流的变化而变化的铅酸蓄电池充电装置等,但这些充电设备基本上是采用模拟电路实现,调试复杂,体积大,并且控制效果很差。随着时代的发展,集充放电于一体,检测和管理相结合的智能化充电控制器在90年代被开发出来3。在我国的蓄电池研究中,其充电装置中的整流设备多用晶闸管硅来制造,虽然其有功率密度低的缺点,但是由于它工作可靠的性能,仍然被大家所
15、普遍应用。最近几年,由于快速充电技术用途越来越广泛,因此人们也是努力研究和探索,并且很成功的将这种技术应用到蓄电池中4。但是这些充电技术仍然有很多不理想之处,尤其是思想和方法的守旧,已经不符合蓄电池的性能指标。如今,一直有人提出一些新型的充电方法,但是更完善更快速的充电方式仍需要被探索和发现5。本次大功率电动三轮车充电电路的设计是将220V的电压经过整流、滤波后再对蓄电池进行充电,整体硬件电路设计包括了电源电路设计、振荡电路设计、保护电路设计、充电状态指示电路设计四大模块。其中LM324四运算放大器起到充放电状态控制和过流保护等作用。基准电路采用了精密稳压专用集成电路TL431来精确控制主回路
16、输出电压。1 电动车蓄电池蓄电池是一种新能源动力,在使用过程中不断放电,电量逐渐降低。经过对蓄电池的研究和技术的发展,蓄电池种类越来越丰富,比如有氢镍电池、铁镍电池、镉镍电池、锂二次电池和铅酸电池。如今铅酸蓄电池已经普遍进入市场并为人们所用。本文即为铅酸电池充电电路的设计。由于电能源车具有环保节能的特点,国内外对其能源供应的蓄电池的研究和发展尤其重视,而当今社会节奏加快,机动车可以直接添加汽油保持其动力,如果电动车充电需要很长一段时间的话,那么其速度较慢的缺点将导致它不被大家所认可,因此,提出一种能够快速充电的充电方式和充电电路的设计来保证蓄电池能够快速充电及能够具有更长的寿命,具有深远的意义
17、。随着人们对蓄电池的深入研究,现在人们已经清晰的了解到它的工作原理以及内部能量的转化,这将有助于了解影响电动车寿命的外界因素和内部电路设计优劣所在。铅酸电池的正极板和负极板放在电解质溶液里,在蓄电池放电时,二氧化铅和海绵状铅分别在正极板和负极板上相互转化,所以,在蓄电池放电至能量消耗完毕后,当再对蓄电池充电后还能回到原来的状态供电。如此循环,来达到持续循环供电的目的。2 蓄电池的充电方式 多次实践得出,正确的充电方法对蓄电池寿命的影响非常大,对蓄电池进行充电时经常把粗电池串联起来提高输出电压进行充电。但只有在充电过程中能够均衡的进行才能保证蓄电池的寿命持续。充电不均衡对蓄电池寿命影响很大。以下
18、介绍了当下常用的充电方式6。2.1 恒流充电方式恒流充电法是将蓄电池放完电后,在蓄电池充电时,按照充电器的A.h数来确定一个稳定的输出电流对蓄电池进行充电。充电时充电电流一直不变,优点是方便控制,但是,充电的时间越长,电池的接受电流的能力也随之减弱。缺点是充电器出气量较大,这是由于充电后期电流电解水产生气体的结果。2.2 恒压充电方式恒压充电方式指在充电时一直用一个特定的电压,这种方式在充电开始阶段,由于蓄电池内部的电动势处于较低状态,则充电电流比较大。充电维持的时间越长,充电的电流也越少。这种充电方式的优点在于电流不剩余,很少用于电解水,电池出气量较少。缺点是充电开始时充电电流过大,容易导致
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