【正文】 流大小和方向進(jìn)行不斷交換，這就是開關(guān)電源名字的來歷。 本科畢業(yè)設(shè)計論文 19 電 阻電 阻 值 無 窮 大電 阻 值 接近 零 歐 姆 V V (a)壓敏電阻特性曲線 D 4D 2D 3 D 1C市電保 險 管R V （ b）使用壓敏電阻的防過壓電路 圖 35 壓敏電阻特性線與使用壓敏電阻的防過壓電路 167。壓敏電阻在原理圖中的代號是 Rv，在實際使用中無正負(fù)極之分，特性和應(yīng)用見下頁圖 35 所示 [2]。但是當(dāng)兩端電壓超過保護(hù)啟動電壓時，其電阻值急劇下降，接近短路。 防市電過壓電路 充 電器還使用一種壓敏電阻作市電輸入過壓保護(hù)。在橋式整流電路的二 極管上并聯(lián)小電容，對二極管也有抗浪涌保護(hù)作用。在室溫下，通電前，它僅有 510Ω 電阻值，當(dāng)有電流通過時，溫度會上升，其電阻會減小，這種負(fù)溫度系數(shù)電阻串聯(lián)在充電器的市電輸入電路里，加電瞬間，室溫下 510Ω 電阻的串聯(lián)大大降低了浪涌電流，隨通電時間增加， NTC 溫度升高，其電阻值下降接近 0Ω，但為了維持電阻發(fā)熱，需要保持一個非常小的電阻，這種小電阻對電路功率影響很小，因此，這種簡單有效的防浪涌電路被廣泛應(yīng)用在開關(guān)電源式的充電器中。這里講的熱敏電阻是有明顯正溫度系數(shù)（ PTC）或負(fù)溫度系數(shù)的（ NTC）的電阻 [1]。 防浪涌電路 關(guān)電源式充電器中，在市電橋式整流電路后面，幾乎所有電容濾波電路，濾波電路端的電壓通電前為 0V，加電瞬間，電容兩端的電壓不能跳變，相當(dāng)于短路，電流極大，這個沖擊電流，叫做浪涌電流，極易 損壞整流管等元件，為了保護(hù)它們，在電路里串聯(lián)一只 負(fù)溫度系數(shù) 的熱敏電阻。 167。它們的其中一端都接地，可將差模和共模的高頻干擾通過電源插頭的保護(hù)地，引入地。電感 L 串聯(lián)在電路中，利用其交流共模感抗大，阻擋共模高頻干擾成分。一方面，它阻擋了市電中的干擾竄進(jìn)充電器，另一方面，它也阻擋了開關(guān)電源產(chǎn)生的干擾反竄回市電電網(wǎng)中造成電磁污染。圖 33（ c）所示電路就是開關(guān)電源是充電器所特有的電源噪聲濾波電路。因此，一 般并聯(lián)一只容量不大但寄生電感很小的高頻電容 C2，可以明顯改善對高頻濾波的效果，彌補電解電容的不足。圖 33（ b）所示電路由電容和電阻組合，叫 RC 濾波電路。 c 1 V i V oc 2 c 1 R V i V oc 2 （ a）電容電源濾波電路 （ b） RC 電源濾波電路 L C 1 C 2 V i V o L c 1 c 2 c 3c 4 V i V o （ c）噪聲濾波電路 圖 33 濾波電路 圖 33（ a）所示電路就是已經(jīng)介紹過的電容濾波電路。電源濾波電路的工作原理，也可解釋為：將交流成分堵?lián)趸蚺月罚ǘ搪罚?，保留直流成分? 上節(jié)的整流電路之后輸出的是脈動直流電。在波器電路中，通常，將電感串聯(lián)在電路中，利用的是電感對交流感抗對交流感抗大，阻擋交流成分；而將電容并聯(lián)在電路中，利用的就是電容對 交流容抗小，短路、旁路交流成分。理想電感的感抗對直流電（ f=0）是 0Ω，近似直通短路，而對交流成分，頻率越高越高 [16]。 167。 在開關(guān)電源式充電器中，這兩種整流電路都得到了應(yīng)用。 V iO D 1 D 2 RCDABV o+V i0tV o0t （ a）單相全波整流電路 （ b）單相全波整流電路波形圖 圖 31 單相全波整流電路 橋式整流電路 圖 32(a）所示為基于變壓器中心抽頭的單相全波整流電路，而在實際應(yīng)用 D 1 D 3D 2 D 4 RV iABV 0V i0t0t （ a）橋式整流電路 （ b）橋式整流電路波形圖 圖 32 橋式整流電路 本科畢業(yè)設(shè)計論文 16 中，通常采用圖 32（ a）所示的另一種單相全波整流電路，叫橋式 全波整流電路。 整流電路 在充電器中，必須把交流電變?yōu)橹绷麟?，這需要通過整流電路完成轉(zhuǎn)換，英文縮寫交流為 AC,直流為 DC,交流變直流為 AC/DC。 蓄電池溫度檢測框圖和特性曲線如下頁圖 29 所示 本科畢業(yè)設(shè)計論文 14 開 關(guān) 電 源恒 流 電 源G B溫 度 傳 感 器 （ a） 框圖 充 電 時 間T （ H ）U （ V ） I （ A ） T （ ℃ ）蓄 電 池 電 壓 U蓄 電 池 溫 度 T充 電 電 流 I關(guān) 閉 溫 度 （ b）特性曲線 圖 29 蓄電池溫度檢測框圖和特性曲線 本科畢業(yè)設(shè)計論文 15 第 3章 充電基礎(chǔ)知識 167。蓄電池溫度的升高最終將導(dǎo)致充電電流增大，為控制因溫度升高所增大的電流，應(yīng)在蓄電池外殼上設(shè)置溫度傳感器或熱敏電阻等溫度檢測元件，實時地將蓄電池溫度信息傳遞給控制電路。 △ V 檢測方式為電壓檢測系統(tǒng)，當(dāng)充電器的充電峰值電壓確定后，若△ V 檢測電路檢測到蓄電池的端電 壓達(dá)到設(shè)定值時，由控制電路自動改變充電器的充電方式。為此，控制電路預(yù)設(shè)的充電截止電壓必 須比充電峰值電壓低。此電路能在充電末期實時地檢測蓄電池的充電電壓、端電壓的溫度，并根據(jù)隨時檢測到的相關(guān)參數(shù)來控制充電過程。 快速充電法是用大電流在短時間內(nèi)對蓄電池進(jìn)行充電。 快速充電法 常規(guī)充電是采用小電流慢充方式，對新的鉛酸蓄電池而言，初充電需 70h以上，進(jìn)行普通充電也需 10h 以上。因此，理想的電動自行車充電器應(yīng)具有脈沖充電、負(fù)脈沖激活，高頻充電和變頻充電等多種充電模式與充電技術(shù)，使電動自行車充電器既有常規(guī)充電功能，又有修補性充電功能，成為多功能充電器。而三段式電動自行車充電器的充電模 本科畢業(yè)設(shè)計論文 12 U ( v )4 3 . 2 v 4 4 . 5 V + 0 . 1 V4 1 . 4 V + 0 . 1 VI ( A )1 . 8 A0 . 3 5 A + 0 . 1 AU ( V ) I ( A ) 圖 27 鉛酸電池的充電方式曲線 式，側(cè)重于充電電壓和充電電流，缺少充電波形和頻率方面的實施技術(shù)。其中 ,充電電壓與蓄電池是否充滿電有關(guān)，充電電流與蓄電池充得快或慢有關(guān)，而充電的波形與頻率則與蓄電池的容量與壽命 (即充得好壞 )有關(guān)。 鉛酸電池的充電方式曲線，如下頁圖 27 所示 分階段充電方式 ,雖是蓄電池充電的最理想方式 ,但充電器電路復(fù)雜 ,成本高 ,還需要有蓄電池電壓監(jiān)測控制電路。） V, 浮充電流為（ 177。） A,充電時間在 24 h。 第二階段采用恒壓充電，充電電壓為 逐漸上升至（ 177。以我國電動自行車采用較多的 36V、 12Ah 鉛酸蓄電池為例，當(dāng)蓄電池放完電后，其充電參數(shù)為： 第一階段采用恒流充電，充電電流為（ 177。 目前，電動自行車所配置的充電器多是傳統(tǒng)的三段式充電器。通常兩階段之間的轉(zhuǎn)換電壓，就是第二階段充電的恒電壓。 ① 二階段充電法是采用恒電流和恒電壓相結(jié)合的快速充電方法。分階段充電的本科畢業(yè)設(shè)計論文 11 原理示意圖如圖 26 所示。 167。涓流充電的原理圖如圖 25 所示： D C 負(fù) 載RV DG B 圖 25 涓流充電的原理示意圖 涓流充電電流的大小是由使用模式?jīng)Q定的。在正常情況下，直流電源是負(fù)載的工作電源并以涓流方式為負(fù)載充電，此時主要為負(fù)載提供工作電流。 本科畢業(yè)設(shè)計論文 10 充 電 器G B繼 電 器K AD C負(fù) 載 圖 24 浮充法電源原理示意圖 167。浮充法廣泛用于蓄電池作為備用電源或應(yīng)急電源的電器設(shè)備中，是一種有備而無患的充電方式。 167。因此，恒壓充電法不適合放電較深的蓄電 池充電，不適合數(shù)量多的蓄電池充電，因不能使所有的電池均衡。蓄電池在充電前大多已經(jīng)放完電，其電壓處在最低電壓上。 在閥控鉛酸蓄電池的充電特性曲線 V（圖 22）上 ,充電器的輸出電壓始終是在充電器設(shè)計人認(rèn)為蓄電池安全受電的最高允許電壓上。 TV D 1 ~ V D 4G BV T 2R 1R 2V T 1V S 圖 23 恒壓充電電路 這種充電方法充電初期充電電流很大，隨著蓄電池端電壓的逐漸升高，充電電流逐漸減小，充電過程不必調(diào)整電流。 恒壓充電法 恒壓充電法是充電電源的電壓在充電的整個過程中保持恒定不變。因此，密封免 本科畢業(yè)設(shè)計論文 9 維護(hù)蓄電池不宜采用恒流充電法。 I 是一條變化很大的非線性曲線，在該曲線上哪一時刻的電流作為蓄電池充電恒定電流，能使蓄電池既安全又能在可接受的有限時間上把蓄電池充滿，這是無法確定的。如不加控制極易使蓄電池因失水而干枯，最終將造成蓄電池容量急劇下降。恒流電源電路如 21 圖示 本科畢業(yè)設(shè)計論文 7 T R 1R 2VD 1 ~ VD 4VT 1GBVT 2 圖 21 恒流電源充電器 恒流充電雖然具有較高的充電效率，能方便地根據(jù)充電時間來決定充電是否停止，也可以改變被充蓄電池的數(shù)目，但在開始時充電電流過小，而充電后期充電電流過大，不僅充電時間長，而且耗氣量大，能量高，充電效率在 65%以下 。 167。 蓄電池充電方式 二次蓄電池的充電方式有許多種，應(yīng)根據(jù)二次蓄電池的使用頻率、 放電倍率及用途等因素，選擇最適宜的充電方法。因此，充電器對所有的蓄電池的充電不能通用，必須相配套。 充電器的充電方法、充電電壓和充電后蓄電池應(yīng)達(dá)到的終止的電壓值，均依據(jù)蓄電池的極板結(jié)構(gòu)、材料而定。這就要求對蓄電池充電時要注意充電環(huán)境溫度，一般溫度在 15~30℃ 為宜，低于 10℃ 或超過 40℃ ，充電效果均很差。 當(dāng)對二次蓄電池進(jìn)行充電時，是電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存在蓄電池中，并伴隨放熱過程。它可看成一個多孔的鉛負(fù)極（海綿狀鉛）和一個二氧化鉛的正極，兩電極都浸入硫酸水溶液中： )()()()()()( 24424 sPbsPb OsPb S OaqSOHsPb S OsPb ????? 因此，二次蓄電池使用后，可用充電器對其進(jìn)行充電，使蓄電池兩個電極的活性物質(zhì)恢復(fù)到初態(tài)，致使蓄電池具有再次放電的能量。 鉛酸電池主要有正極、負(fù)極 和和電解質(zhì)構(gòu)成。能夠用于電動自行車的電池主要由 5 種，即鉛酸電池、鎘鎳電池、鐵鎳電池、氫鎳電池、鋰二次電池。 本科畢業(yè)設(shè)計論文 6 第 2章 電動自行車充電器和充電方式 167。 充電器在使用過程中需防潮、防濕，并放置在通風(fēng)良好的地方。對于長期不使用的 電池 ，應(yīng)每隔 15 天左右對 電池 充電一次，以 補償 電池 存放時的自放電電量的損失。鉛酸蓄 電池 尤其怕虧電放量。因此，要勤充電，不要過充電。停止充電時，請先拔下充電器的輸入插頭，后拔充電器的輸出插頭。充電時，充電器的電源指示燈顯示紅色，充電指示燈也顯示為紅色。 充電器的使用和保 護(hù) 充電器的正確使用，不僅影響到充電器自身的可靠性和使用壽命，而且還會影響到 電池 的壽命。 因此，充電器的電路組成正由傳統(tǒng)的分立元件，向集成化、數(shù)字化、智能化過渡，結(jié)構(gòu)越來越緊湊，體積越變越小，重量越來越輕，工作越來越精確可靠 [12]?，F(xiàn)代脈沖智能充電器還以高頻開關(guān)電源技術(shù)為基礎(chǔ)，嵌入先進(jìn)的智能控制數(shù)字電路，采用智能檢測和控制技術(shù)來調(diào)節(jié)充電器的脈沖輸出比例，實現(xiàn)的脈沖輸出比例，實現(xiàn)可控去極化功能。 充電器的結(jié)構(gòu) 電動自行車充電器主要由整流濾波、高壓開關(guān)、電壓變換、恒流、恒壓和充電控制等幾個部分電路組成。常見的電動自行車（二輪車）和電動三輪車的充電器外形，如圖 12 所示。 充電器的規(guī)格依據(jù)蓄電池的容 量不同，有 24V、 12V； 36V、 12A； 36V、14A； 48V、 17A； 48V、 20A 和 36V/48V 共用型充電器。因此，充電器是電動車五大核心部件之一，它的質(zhì)量好壞將直接影響蓄電池的使用壽命。 充電器的分類和結(jié)構(gòu) 167。智能型儀表還能顯示整車各電氣部件的故障情況 [ 18]。 燈具、儀表 燈具、儀表部分是提供照明并批示 電動車 狀態(tài)的部件組合。在 電動車上使用的電機，其機械結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速范圍與通電形式有許多種。 使用提示：使用調(diào)速轉(zhuǎn)把時，要求輕旋輕放，無須用力旋轉(zhuǎn)。助力傳感器是當(dāng) 電動車 處于助力狀態(tài)時檢測騎行腳蹬力矩或腳蹬速度信號的裝置。轉(zhuǎn)把信號是 電動車 速度控制信號。因此， 電動車 不要停放在陽光下曝曬，也不要長時間淋雨，以免控制器出故障?？刂破魇?電動車 能量管理與各種控制信號處理的核心部件。 控制器 控制器是控制電機轉(zhuǎn)速的部件，也是 電動車 電氣系統(tǒng)的核心，具有欠壓、限流或過流保護(hù)功能。 本科畢業(yè)設(shè)計論文 3 電池 電池是提供 電動車 能量的隨車能源，目前 電動車 主要采用鉛酸電池組合。 使用提示：充