磷酸铁锂电池快速充电器的研究

摘要

磷酸铁锂电池组是锂离子电动汽车的核心动力装置，而磷酸铁锂电池快速充电器则是电动汽车必不可少的部分。快速充电器有利于电动汽车的广泛应用，推动传统汽车向电动汽车的转变，实现可持续发展。
　　本文基于江西省科技厅工业支撑项目，以电动汽车快速充电器课题，设计能够为电动汽车磷酸铁锂电池组进行快速充电的智能充电器。在对磷酸铁锂电池的特性以及蓄电池充电方式的现状进行了研究之后，确定采用电池组分组的间歇式充放电的充电方式。在对锂离子电动汽车充电器主电路拓扑进行研究之后，确定采用半桥 b uck-boost双向DC-DC变换器的主电路拓扑。把待充电池组分为等同的A、B两组，当 A组电池处于充电状态下，B组电池在这段时间内的状态是休息、放电、休息，当B组电池处于充电状态下，A组电池在这段时间内的状态是休息、放电、休息。充电过程处于充电状态的电池组充分的利用另一组的放电电能，提高充电效率，而另一组则会有充足的时间休息且进行放大，有利于在充电过程中消除各种极化影响，提高充电效率。紧接着对主电路的参数进行详细的计算，对相关的器件进行选型。通过 MATLAB/Simulink来对充电器的设计电路进行仿真，在仿真过程中采用了电流内环的 PI控制器来稳定充电电流和放电电流的大小，同时电压外环为防止电池组的电压过压或者过放，作为保护外环。充电器的另一个核心的部分就是控制电路的设计，控制电路是以TI公司的TMS320F2812芯片为核心，对充电器主电路进行开关控制、电流保护、电压保护、电流采样以及电压采样。这就需要对以上各个保护电路以及采样电路进行设计，同时由于采用的控制电路中需要各种辅助电源，因此还需要对辅助电源电路进行设计。
　　通过仿真的结果可以看出本次设计的充电器在理论上是可行的，现已将 PCB板画好，即将进入焊接调试阶段，由于实验没有完成，实际充电效果还需要进一步验证。

目录

声明

第一章 绪论

1 .1选题的背景和意义

1 .2电动汽车充电器的发展现状

1 .3 本课题的主要研究工作和内容

第二章 硬件电路的设计

2 .1 充电方案的确定

2 .2 充电电池的选择

2 .3 充电电路系统

2 .4 主电路拓扑的确定

2 .5 主电路工作状态的分析

2 .6 元器件的计算及选型

2 .7 本章小结

第三章 充电电路的仿真

3 .1 正向buck充电电路的仿真

3 .2 反向boost放电电路的仿真

3 .3 开关管控制的时序逻辑电路的仿真

3 .4 半桥buck-boost双向DC-DC充放电电路的仿真

3 .5 本章小结

第四章 控制电路的设计

4 .1 控制电路的设计

4 .3 辅助电源的设计

4 .4 控制程序的设计

4 .5 本章小结

第五章 总结

5 .1 主要工作回顾

5 .2 本课题今后需进一步研究的地方

参考文献

个人简历

致谢