【正文】 現(xiàn)分階段恒流、恒壓的自動(dòng)切換并在每階段保持充電電流、充電電壓值穩(wěn)定的預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。利用二極管的單向?qū)ㄌ匦?，在控制電路電流調(diào)節(jié)和電壓調(diào)節(jié)輸出端分別連接二極管，通過(guò)設(shè)定正確的電流/電壓參考值，使控制電路電流調(diào)部分和電壓調(diào)節(jié)部分輸出端在不同的恒流、恒壓階段交替起作用。并能在各個(gè)階段維持充電電流、電壓的恒定。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)附表一 題目來(lái)源：橫向課題名稱 30A/60V 電動(dòng)汽車充電器控制電路的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)人姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師姓名、職稱指導(dǎo)時(shí)間/地點(diǎn) 每周二/周四 導(dǎo)師辦公室/實(shí)驗(yàn)室 專業(yè)班級(jí)一、設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容依據(jù)電動(dòng)汽車充電電池的接收特性曲線的走勢(shì)以恒流充電、恒壓充電交替進(jìn)行的方式對(duì)其分段，構(gòu)造出一條新的符合接收特性變化特點(diǎn)且能縮短充電時(shí)間的充電特性曲線。設(shè)計(jì)電路使這種充電方式能夠?qū)崿F(xiàn)，且在恒流向恒壓、恒壓向恒流轉(zhuǎn)變時(shí)實(shí)現(xiàn)充電模式智能切換。將電動(dòng)汽車電池充電時(shí)充電電流和充電電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，并通過(guò) PI 調(diào)節(jié)的比例積分環(huán)節(jié)使其與不同階段需達(dá)到的恒流或恒壓值（由單片機(jī)控制產(chǎn)生不同占空比的 PWM 方波實(shí)現(xiàn)）進(jìn)行比較，將兩者誤差進(jìn)行放大，通過(guò)后端連接 SG3525 芯片的調(diào)節(jié)作用，控制前端開(kāi)關(guān)電源 IGBT部分產(chǎn)生占空比增加或縮小的交流方波，使其輸出端的穩(wěn)壓、穩(wěn)流值增大或減小，通過(guò)反饋?zhàn)饔檬拐`差值和設(shè)定值的誤差向逐漸減小的趨勢(shì)進(jìn)行，直至每階段的采樣電流/電壓值與恒流/恒壓要求的數(shù)值一致，由 SG3525 進(jìn)行狀態(tài)穩(wěn)定。即電流調(diào)節(jié)部分的二極管正向?qū)〞r(shí)，電壓調(diào)節(jié)部分的二極管關(guān)斷；反之亦然。二、設(shè)計(jì)（論文）的主要技術(shù)指標(biāo)按照充電進(jìn)行的順序，分別是 30A 恒流充電（此時(shí)充電電壓逐漸升高） ， 恒壓充電（此時(shí)充電電流逐漸減?。?，15A 恒流充電（此時(shí)充電電壓逐漸升高） ， 恒壓充電（此時(shí)充電電流逐漸減低） ，充電電流降到 3A 時(shí)充電器停機(jī)，待電池端電壓降至 時(shí)重新啟動(dòng)，以恒壓 并限制電流在 3A 以內(nèi)進(jìn)行浮充充電。控制電路輸出端電壓送入 PWM 控制芯片 SG3525 的 1 管腳（比較器反相輸入端） ，與 2 管腳（比較器同相輸入端）固定基準(zhǔn)電壓 進(jìn)行比較，根據(jù)采樣電流、電壓的實(shí)時(shí)變化，通過(guò)芯片對(duì)前端電路 IGBT 部分進(jìn)行調(diào)控，使其輸出電壓穩(wěn)定在 。5V，來(lái)完成對(duì)電流電壓的調(diào)整和比較作用。首先通過(guò)確定不同充電階段電流電壓的采樣值和輸出值()逆向調(diào)試得出對(duì)應(yīng)的給定方波占空比，再由得到的方波占空比正向模擬充電過(guò)程，驗(yàn)證理論推斷的可行性。~ 完成開(kāi)題答辯，著手準(zhǔn)備進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。~ 在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上根據(jù)控制電路實(shí)現(xiàn)功能進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，由每個(gè)模塊的具體實(shí)現(xiàn)功能選擇實(shí)現(xiàn)方式和電路。與同學(xué)進(jìn)行討論學(xué)習(xí)，了解前端電路開(kāi)關(guān)電源部分和后端單片機(jī)控制部分的工作原理，使對(duì)電路有更好的全局把握。~ 對(duì)理論計(jì)算得出參數(shù)值利用仿真軟件進(jìn)行電路仿真，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因，并對(duì)參數(shù)進(jìn)行不斷調(diào)試，通過(guò)對(duì)不同輸出值的比較敲定最佳實(shí)現(xiàn)方案。及時(shí)與導(dǎo)師進(jìn)行溝通，得到修改意見(jiàn)。四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）提交的文檔及基本要求1．畢業(yè)論文一份（包含封皮、目錄、中英文摘要、內(nèi)容及參考文獻(xiàn)）2．不少于 5000 漢字的科技翻譯資料一份畢業(yè)論文簡(jiǎn)介（A4 紙 1~2 頁(yè)） （包含題目、專業(yè)、年級(jí)、姓名、指導(dǎo)教師、畢業(yè)論文所做的工作、解決的問(wèn)題、創(chuàng)新之處等）4．畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)5．開(kāi)題報(bào)告6．畢業(yè)設(shè)計(jì)工作中期檢查表畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告附表二課題名稱 30A/60V 電動(dòng)汽車充電器控制電路的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè)班級(jí) 電子信息工程五班一、選題的目的意義電動(dòng)汽車行業(yè)在近些年來(lái)迅速發(fā)展崛起，作為重要其中的動(dòng)力系統(tǒng)，如何延長(zhǎng)電動(dòng)汽車充電電池的循環(huán)使用壽命已成為現(xiàn)階段影響電動(dòng)汽車發(fā)展最核心的技術(shù)問(wèn)題之一。因此，研究符合電池接收能力的智能充電系統(tǒng)有著十分重要的意義。二、國(guó)內(nèi)外研究綜述王維斌在《間歇式脈沖三段式充電器的設(shè)計(jì)》中介紹了適用于電動(dòng)車高性能鉛酸蓄電池的間歇式脈沖三段式的設(shè)計(jì)方法。不僅對(duì)鉛酸蓄電池有良好的充電效果，而且對(duì)電池的充電損耗有修復(fù)功能，可大大提高蓄電池的使用壽命。介紹了多種對(duì)電動(dòng)車不同充電狀態(tài)進(jìn)行估算的方法，并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比。三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所用的方法 首先對(duì)論文課題進(jìn)行可行性分析論證，通過(guò)查閱資料對(duì)現(xiàn)有的電動(dòng)汽車電池充電方式進(jìn)行研究和分析，理解各充電方式的實(shí)現(xiàn)手段及優(yōu)缺點(diǎn)。先構(gòu)造電路框架，再由每部分的具體功能選擇實(shí)現(xiàn)方式和電路，得到具體電路框架。四、主要參考文獻(xiàn)與資料獲得情況[1] 華中理工大學(xué)電子學(xué)教研室, 康光華. 電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分)[M]. 第四版. 北京:高等教育出版社, 1999:277310.[2] 王遠(yuǎn). 模擬電子技術(shù)[M]. 第一版. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1994:312317.[3] 浙江大學(xué)電子學(xué)教研室, 鄭家龍, 王小海. 模擬集成電子技術(shù)教程[M]. 第一版. 北京:高等教育出版社, 2022:213216.[4] 北方交通大學(xué)馮敏昌. 模擬集成電路系統(tǒng)[M]. 第二版 . 北京: 中國(guó)鐵道出版社, 1998:167180.[5] 吳運(yùn)昌. 模擬集成電路原理與應(yīng)用[M]. 第一版. 廣州 :華南理工大學(xué)出版社, 1995:198201.五、指導(dǎo)教師審批意見(jiàn)簽字： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)工作中期檢查Ⅰ附表三 2022 年 3 月 20 日課題名稱 30A/60V 電動(dòng)汽車充電器控制電路的設(shè)計(jì)姓 名 專業(yè)和班級(jí) 電子信息工程五班 指導(dǎo)教師一、畢業(yè)設(shè)計(jì)具體內(nèi)容、目標(biāo)和可能遇到的問(wèn)題畢業(yè)設(shè)計(jì)具體內(nèi)容：電動(dòng)汽車充電器的控制電路，它能夠在與前端電路開(kāi)關(guān)電源和后端單片機(jī)的配合下控制充電器自動(dòng)完成不同充電階段恒流充電和恒壓充電的模式轉(zhuǎn)換，并在各階段穩(wěn)定起作用電流值和電壓值?？赡苡龅降膯?wèn)題：由于一個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)不同階段的作用，因此參數(shù)的選擇十分重要（如運(yùn)放的型號(hào)、所加電阻電容的取值等） ，需使其滿足各個(gè)階段的設(shè)計(jì)要求。另外，理論與實(shí)際的差別、電路仿真與實(shí)際應(yīng)用之間的不同也是會(huì)遇到的問(wèn)題。敲定設(shè)計(jì)方案后請(qǐng)導(dǎo)師對(duì)設(shè)計(jì)漏洞、設(shè)計(jì)思路進(jìn)行講解。圍繞每個(gè)模塊進(jìn)行基本的參數(shù)選擇分析，得出大致范圍后整合所有模塊對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。由于模擬電路設(shè)計(jì)需要對(duì)所選參數(shù)進(jìn)行不斷的對(duì)比論證，僅根據(jù)資料所介紹的計(jì)算值并不一定能滿足實(shí)際需求，但是一直在真實(shí)環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并不現(xiàn)實(shí)。對(duì)于控制電路的研究已經(jīng)有一定的理論和技術(shù)基礎(chǔ)，加之仿真的環(huán)境提供了足夠的調(diào)試空間，使設(shè)計(jì)能夠在理論和實(shí)際的結(jié)合下完成。在決定電流和電壓的主導(dǎo)作用方面則利用了二極管的單向?qū)ㄌ匦?。通過(guò)導(dǎo)師和同組同學(xué)的講解，對(duì)前端電路開(kāi)關(guān)電源部分和后端單片機(jī)控制部分都有了簡(jiǎn)單的了解，對(duì)整體電路有了更好的把握，在具體的設(shè)計(jì)時(shí)也能一并考慮前后端的匹配連接問(wèn)題。對(duì)于模擬電子技術(shù)來(lái)說(shuō)，參數(shù)的選擇是最重要的一環(huán)，但是理論值往往和實(shí)際值有差距，對(duì)經(jīng)驗(yàn)不夠豐富的人來(lái)說(shuō)更增加了選擇的困難。如何綜合考慮元器件的特性，在其基本結(jié)構(gòu)上引入正確的輔助器件使其更符合實(shí)際應(yīng)用的需求也是當(dāng)前所遇到的問(wèn)題。動(dòng)力系統(tǒng)作為其中的核心環(huán)節(jié)，充電電池的各項(xiàng)性能指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)整體的性能有很大影響。除去由于充電電池物理特性造成的不可抗影響外，如何通過(guò)改變充電方式來(lái)延長(zhǎng)其使用壽命已成為近些年研究的重點(diǎn)。本文的研究核心——控制電路通過(guò)對(duì)比例放大電路和PI調(diào)節(jié)器的運(yùn)用，將充電電流、電壓采樣值與相對(duì)應(yīng)的恒流、恒壓值的誤差進(jìn)行比較并輸出至PWM控制芯片SG3525，引起芯片對(duì)前端電路輸出電流、電壓的的調(diào)節(jié)，使誤差逐漸減小直至達(dá)到穩(wěn)態(tài)輸出。最大的創(chuàng)新之處在于利用二極管的單向?qū)ㄐ裕ㄟ^(guò)電路參數(shù)的合理設(shè)置，用一個(gè)SG3525芯片同時(shí)完成對(duì)恒流、恒壓階段的控制。然而我國(guó)的石油正面臨著資源短缺、開(kāi)采過(guò)度、能源利用率低的困境，石油進(jìn)口量也以每年兩位數(shù)的百分比增長(zhǎng)。另一方面，能源的過(guò)度消耗直接刺激了二氧化碳?xì)怏w排放量的快速增長(zhǎng)，而在目前我國(guó)的二氧化碳排放中，約有25%來(lái)自于汽車。汽車尾氣的污染已經(jīng)成為城市大氣污染的重要因素，減排二氧化碳的壓力將越來(lái)越大。當(dāng)前的純電動(dòng)汽車技術(shù)還存在不少問(wèn)題，然而對(duì)于主導(dǎo)市場(chǎng)份額的消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，面對(duì)檔次相仿的電動(dòng)汽車，在缺乏相應(yīng)專業(yè)知識(shí)的情況下，蓄電池的使用壽命便成為其最為關(guān)注的問(wèn)題之一。這就要求電動(dòng)汽車的充電電池更要能真正的做到高質(zhì)量，高循環(huán)充電率。但在實(shí)際生活中，由于技術(shù)手段的限制，達(dá)到這樣的充電效果是不可能的；另一方面，單純的恒流或者恒壓充電的方法雖然易于實(shí)現(xiàn)且占據(jù)大部分的市場(chǎng)份額，但是這兩種方式都在一定程度上對(duì)充電電池的性能有傷害或者無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)完成充電，加上不正確的充電習(xí)慣的影響，電池的壽命將在一次次的充電后急速縮短。在現(xiàn)有的技術(shù)條件和控制成本的前提下，使充電狀態(tài)盡可能接近且不超過(guò)蓄電池的接收特性曲線，從而延長(zhǎng)充電電池的使用壽命。性能良好耐用的電池不僅可以作為商家吸引消費(fèi)者的主打牌，也可以免去因電池售后維修和更換所帶來(lái)的企業(yè)支出。再根據(jù)控制電路所要達(dá)到的控制效果將其用模塊流程圖表現(xiàn)出來(lái)，通過(guò)各模塊的實(shí)現(xiàn)功能來(lái)討論具體電路的選擇。最后通過(guò)仿真軟件對(duì)方案的完成效果進(jìn)行驗(yàn)證。在對(duì)鉛酸蓄電池進(jìn)行充電時(shí)，可由電流隨時(shí)間的變化繪制出蓄電池的充電特性曲線。 圖 鉛酸蓄電池接收能力曲線當(dāng)充電特性曲線能夠完全與蓄電池接收曲線重合時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)理想狀態(tài)下在不損壞蓄電池性能的情況下以最大允許電流或電壓在最短時(shí)間內(nèi)完成充電的設(shè)想。 幾種常見(jiàn)充電方式 恒壓充電顧名思義，恒壓充電即是在充電過(guò)程中將蓄電池兩極間電壓維持在恒定值的充電方式。如果設(shè)定的電壓恒定值適宜，就既能保證蓄電池的完全充電，又能盡量減少析氣和失水。兩曲線對(duì)比如上圖所示。充電電路易于實(shí)現(xiàn)。但是使用這種方法會(huì)造成充電初期電流過(guò)大，容易使蓄電池極板彎曲，導(dǎo)致電池報(bào)廢，且無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)完成。 恒流充電與恒壓方式相對(duì)應(yīng)，在充電過(guò)程中，充電電流維持在恒定值，也是一種目前被廣泛采用的充電方法，充電電路多用開(kāi)關(guān)電源控制實(shí)現(xiàn)。 恒流充電特性曲線與接收特性曲線為了盡量減少充電時(shí)間，充電電流值的選擇不能過(guò)小，但是這樣就會(huì)造成在電池即將充滿的后期階段充電特性曲線超過(guò)蓄電池接收曲線的情況。 涓流充電大部分電池充滿電后，電量會(huì)由于自放電現(xiàn)象不停流失，涓流充電可通過(guò)對(duì)保持在近似完全充電狀態(tài)的蓄電池進(jìn)行連續(xù)小電流充電以補(bǔ)償流失電量。涓流充電常在以恒流、恒壓為主的充電過(guò)程中起輔助作用。因此又稱維護(hù)（浮充）充電。三段式充電就是很好的一個(gè)例子。恒流充電階段：在初始恒流充電階段要選擇合適的充電電流值，過(guò)大會(huì)導(dǎo)致電池極板的損壞，而過(guò)小則會(huì)延長(zhǎng)充電時(shí)間。恒壓充電階段：恒流充電后，保持此時(shí)的充電電壓進(jìn)行恒壓充電，充電電流下降。 涓流充電階段：恒壓充電結(jié)束后轉(zhuǎn)入浮充充電階段，大約需要24小時(shí)左右來(lái)使蓄電池容量恢復(fù)到100%。 五段式充電 由上文對(duì)三段式充電的介紹可知，交替切換恒流恒壓充電模式可以使充電特性曲線呈階梯狀逐漸下降，符合蓄電池接收曲線的走勢(shì)。但是由此一來(lái)，就需要更多的控制環(huán)節(jié)來(lái)完成調(diào)控使系統(tǒng)復(fù)雜化。 恒壓充電直至電流下降為 15A，切換為恒流充電模式。 恒壓充電直至充電電流下降為 3A，停止充電(停機(jī))。下面就根據(jù)充電特性曲線對(duì)電路進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電子電力技術(shù)，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，調(diào)整輸出波形的占空比，并能在各個(gè)調(diào)整階段維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源?，F(xiàn)在常用的開(kāi)關(guān)電源有兩種：一種是直流開(kāi)關(guān)電源，另一種是交流開(kāi)關(guān)電源；本文中所介紹的前端電路使用的是直流開(kāi)關(guān)電源。由此看來(lái)，直流開(kāi)關(guān)電源能夠很好地完成精確調(diào)節(jié)和穩(wěn)定電流、電壓的任務(wù)。 開(kāi)關(guān)電源工作原理構(gòu)成電路的前端電路根據(jù)功能可劃分為三個(gè)階段：前期整流濾波階段（針對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行） ，IGBT 階段，后期整流濾波階段（針對(duì) IGBT 部分輸出電壓進(jìn)行） 。輸入端接入 220V 50Hz 的電網(wǎng)電壓，首先通過(guò)橋式整流利用二極管的單向?qū)щ娦詫⒄?fù)變化的交流電壓變?yōu)閱蜗虻拿}動(dòng)電壓，即脈動(dòng)直流電；再通過(guò)濾波電路利用電容將脈動(dòng)電壓的交流諧波部分濾除，最終輸出相對(duì)穩(wěn)定的直流電壓。 IGBT 部分IGBT 部分電路圖請(qǐng)參見(jiàn)附錄圖 3。其工作原理如下：位于對(duì)角線上的晶體管各為一組。理論上來(lái)說(shuō)，兩組晶體管在不同時(shí)導(dǎo)通的情況下，可在一個(gè)交流電周期內(nèi)導(dǎo)通和關(guān)斷各 50%的時(shí)間。另外，并聯(lián)在每個(gè)晶體管旁的吸收電容和吸收電阻可以防止交流方波出現(xiàn)“毛刺現(xiàn)象” 。 后期整流濾波部分后期整流濾波部分電路圖請(qǐng)參見(jiàn)附錄圖 4。經(jīng)過(guò)與第一階段相類似的整流和濾波過(guò)程，最終得到可供電動(dòng)汽車充電器使用的穩(wěn)壓電源。下面將重點(diǎn)介紹電動(dòng)汽車充電器的核心電路——控制電路部分。30A 恒流充電直至電壓升至 ，切換為恒壓充電模式。15A 恒流充電直至電壓升至 ，切換為恒壓充電模式。電壓下降至 ，重新啟動(dòng)，進(jìn)入浮充充電過(guò)程。完成 恒壓充電過(guò)程后，單片機(jī)控制充電器停止充電過(guò)程。由充電過(guò)程進(jìn)行分析，第一恒流階段中，充電電壓慢慢升高。在第二階段中，隨著恒壓充電的進(jìn)行，充電電流逐漸下降直至 15A，此時(shí)控制電路繼續(xù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換充電模式，并維持充電電流的穩(wěn)定，完成下一階段的 15A 的恒流充電。即：電流采樣和電流給定，電壓采樣和電壓給定。在給定值方面，考慮到其會(huì)隨著充電階段的推移發(fā)生變化，