電動汽車充電控制系統(tǒng)設(shè)計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】

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購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 題 目 電動汽車充電控制系統(tǒng)的設(shè)計 系 別 機(jī)械工程系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化技術(shù) 學(xué)生姓名 賈 銀 學(xué) 號 100920508 年級 2010 級 指導(dǎo)教師 潘蘇林 二 0 一四 年 四 月 三十 日 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 電動汽車充電控制系統(tǒng)的設(shè)計 1 電動汽車充電控制系統(tǒng)設(shè)計 專業(yè)； 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生；賈銀 指導(dǎo)老師； 潘蘇林 摘 要 在中國電動汽車充電站的發(fā)展是必然的，搶占先機(jī)也是企業(yè)的制 勝之道。在目前的情況下，國家雖有大力倡導(dǎo)，各企業(yè)又蠢蠢欲動，但電動汽車走入尋常百姓家不是短期內(nèi)容易做到的。國家政策可以給（購車補(bǔ)償、上路等），而電動汽車充電站網(wǎng)則無法短期建，主要原因是給電動汽車快速充電需要瞬時強(qiáng)大的功率電力，常規(guī)電網(wǎng)無法滿足，必須要建專用充電網(wǎng)絡(luò)，這涉及整個國家電網(wǎng)改造，國家電網(wǎng)大改造不是小事 ，耗資巨大，從討論、立項到成網(wǎng)，非一朝一夕能實現(xiàn)?，F(xiàn)在能較好的解決快速充電問題的方案是 利用給汽車更換電池的方法代替漫長的充電過程。一輛汽車需要配備兩塊電池，當(dāng)一塊電池用完后自動切換到另一塊，此時可到換電站將用完的電池?fù)Q下，裝上滿電的電池。而換下的電池由電站統(tǒng)一充電和維護(hù)，前提是充電站要有相當(dāng)數(shù)量的備用電池。這個方法優(yōu)點是快速，用戶換完電池就可以上路，比加油都快。用這種方法再加上停車場充電樁等輔助手段，相信電動汽車的普及就近在眼前。 關(guān)鍵詞： 電動汽車 電站 電池 充電站 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 電動汽車充電控制系統(tǒng)的設(shè)計 2 of of is a to do to a to or It in to in to in is of of it to on of of is to a by of to it of in It in to in to in of of be be by of of 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 電動汽車充電控制系統(tǒng)的設(shè)計 3 目 錄 摘要 .................................................................................................................... 引言 .................................................................題的研究背景和意義 ..............................................動汽車充電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 ........................................ 電動汽車充電系統(tǒng)及其控制器的總體設(shè)計 .................................動汽車充電系統(tǒng)的功能需求 ........................................統(tǒng)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖 .................................................... 充電系統(tǒng)及其控制器的硬件設(shè)計 ........................................制系統(tǒng)的構(gòu)成 ................................................... 控制系統(tǒng)硬件電路核心元件的選擇 .................................................壓二極管的選擇及作用 ......................................壓器的選擇及作用 ..........................................效應(yīng)管的選擇及作用 ........................................運放集成電路 .............................................. 充電系統(tǒng)及其控制器的軟件設(shè)計 ........................................論 ............................................................考文獻(xiàn) ........................................................謝 ............................................................川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 電動汽車充電控制系統(tǒng)的設(shè)計 4 1 引言 題的研究背景和意義 自從上世紀(jì)的六、七十年代以來，電子技術(shù)領(lǐng)域得到了飛速的發(fā)展，可謂是 日新月異，不僅在理論上，而且越來越多地運用到我們的日常生活中，致使工業(yè)、 農(nóng)業(yè)、科技和國防等領(lǐng)域以及人們的社會生活都發(fā)生著令人矚目的變革。小到可 以隨身攜帶的電子產(chǎn)品，如 儲器，大到電瓶車、電視、巨型計算機(jī)，在我們?nèi)粘Ｉ钪性絹碓椒奖懔宋覀兊纳?，?21 世紀(jì)，電子技術(shù)在以更快的速度前進(jìn)，新一代的電子產(chǎn)品更廣泛地應(yīng)用在我們生活的各個方面。電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也極大的推進(jìn)了電力的利用。各種各樣的充電式產(chǎn)品誕生并得到極大的發(fā)展，其高效、環(huán)保、便捷等優(yōu)點正逐步滲入我們的生活。根據(jù)電動自行車鉛酸蓄電池的特點，當(dāng)其為 36V/12，采用限壓恒流充電方式，初始充電電流最大不宜超過 3A。也就是說，充電器輸出最大達(dá)到 44V/3A/130W，已經(jīng)可滿足。 在充電過程中，充電電流還將逐漸降低 。 充電器常見的幾種充電模式 1) 限流恒壓充電模式 2) 兩階段恒流充電模式 3) 恒流脈沖充電模式 此三種充電模式均為業(yè)界推薦采用，其各階段充電電流間的轉(zhuǎn)換，都分別受有溫度補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)換電壓 充最低允許電壓）、 充終止電壓）和 充電壓）控制。 本此設(shè)計的內(nèi)容是將 2204文通過四部分電路的設(shè)計來實現(xiàn)充電器的功能，即電源電路、振蕩電路、保護(hù)電路和充電狀態(tài)指示電路。該電路能夠?qū)崿F(xiàn)電壓 的自動轉(zhuǎn)換、充電過程的自動保護(hù)及充電狀態(tài)的指示，克服了種種充電時的隱患。設(shè)計中主要以模擬器件為核心設(shè)計并制作了充電電路。該電路能實現(xiàn)充電過程的自動控制，設(shè)計中用橋式整流、濾波將 220V 交流電轉(zhuǎn)換成 311V 直流電，經(jīng)變壓器反饋振蕩得到 44V 充四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 電動汽車充電控制系統(tǒng)的設(shè)計 5 電電壓，充電過程中有保護(hù)電路控制電壓的輸出，同時指示電路反應(yīng)充電的狀態(tài)。其間用到了精密基準(zhǔn)穩(wěn)壓源及四運放集成電路等重要元件。在設(shè)計過程方面，從總體方案、單元電路、元器件選擇和設(shè)計到調(diào)試等同樣進(jìn)行了細(xì)致的介紹。本設(shè)計是利用普通常用的元器件實現(xiàn)電動車的充電功能。其性能可達(dá)到： ① 可以產(chǎn)生 44V 電壓充電，充電過程以指示燈為狀態(tài)顯示。 ② 采用整流穩(wěn)壓電路， 以實現(xiàn)安全充電，其常用的器件在實現(xiàn)快速充電的同時又加以保護(hù)電路，以保證元器件的性能。 ③ 采用 運放器進(jìn)行電壓比較，可實現(xiàn)電路比較功能。 動汽車充電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 電動汽車 是全部或部分由電能驅(qū)動電機(jī)作為動力系統(tǒng)的汽車，按照目前技術(shù) 的發(fā)展方向或者車輛驅(qū)動原理，可劃分為純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池 電動汽車三種類型。近年來，我國電動汽車行業(yè)取得了快速發(fā)展，攻克了一系列關(guān)鍵技術(shù)難題， 在部分領(lǐng)域已實現(xiàn)了與 日美歐等國同步發(fā)展。目前 電動汽車行業(yè)的突起越來越劇烈，隨著時間的推移，相信會有越來越多的顧客喜歡電動汽車這一行業(yè)，電動汽車的銷售業(yè)績也將會出現(xiàn)一個新的臺階。 1 電動汽車充電的基本方式 目前常用的電動汽車充電方式有慢充、快充和快換三種： (1) 慢充方式。慢充一般以較小交流電流進(jìn)行充電，充電時間通常為 6～ 10 h，慢充方式一般利用晚間進(jìn)行充電，充電時可以采用晚間低谷電價，有利于降低充電成本，但是難以滿足使用者緊急或者長距離行駛需求。慢充一般采用單相 220V/16A 交流電源，通過車載充電器對電動汽車進(jìn) 行充電，車載充電器可采用國標(biāo)三口插座，基本不存在接口標(biāo)準(zhǔn)的問題。電動汽車慢充一般通過充電樁進(jìn)行。 (2) 快充方式?？斐溆址Q應(yīng)急充電，以較大直流電流在 20 1h 內(nèi)，為電動汽車提供短時充電服務(wù)，快充方式可以解決續(xù)航里程不足時電能補(bǔ)給問題，但是對電池壽命有影響，因電流較大，對技術(shù)、安全性要求也較高?？斐涞奶攸c是高電壓、大電流，充電時間短（約 1h）。目前，這種充電方式的充電插口的針腳定義、電壓、電流值、控制協(xié)議等均沒有國家標(biāo)準(zhǔn)，也沒有國際標(biāo)準(zhǔn)，已投入使用的充電機(jī)和電四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 電動汽車充電控制系統(tǒng)的設(shè)計 6 動車電池充電插口均由各生產(chǎn)廠家自定，世界 各國都在積極爭奪標(biāo)準(zhǔn)的制訂權(quán)， 各大電動汽車廠家也紛紛搶先投放產(chǎn)品，搶占市場、提高占有率，試圖使多數(shù)充電站不得不采用其充電設(shè)備，從而成為事實標(biāo)準(zhǔn)?？斐浞绞街饕诔潆娬局羞M(jìn)行。 電動汽車電池大范圍分兩種：鉛酸電池和鋰電。鉛 酸電池造價相對比較低，但是笨重，蓄電量一般，對一輛電動汽車來說快一半的重量都是電池了。鋰電造價相對比較高，但是體積小，蓄電量大。充鉛酸電池和鋰電池是用不同的充電機(jī) ， 市場上用鉛酸的還占大部分?，F(xiàn)在的電動汽車一般用磷酸鐵鋰電池，這種電池的原理和我們的手機(jī)電池是一樣的。充電時分快充和慢充。以普通家 用轎車為例，快充的話可以在半小時內(nèi)充滿 70但是充電電流極大，對電池有損害，如果是慢充的話可能要 7時充滿。而且雖然現(xiàn)在有很多汽車企業(yè)號稱可以在 220V 市電上充電，但是這只是理論上的，因為那么多電池在充電時就如同接上了一個超大功率的電器，可能一個小區(qū)都要跳閘。針對電池現(xiàn)在的這種瓶頸，現(xiàn)在很多人都提出了快換電池的概念，就是你說的兩個換著用。但是那個用人力是完成不了的，一輛轎車上用的電池一個人是根本搬不到的，北京奧運會時是用的機(jī)器人搬運，在專門的充電站里完成的，大概三四分鐘就能換好一輛大客車的電池。 不過現(xiàn)在奇瑞好像出一款 純電動車，用的是鉛酸電池，電量較小。車速也不高，其電池可以在市電上充，但是只在山東一帶銷售，而且鉛酸電池是不屬于新能源補(bǔ)貼范圍的，只能當(dāng)小排量車補(bǔ)貼 3000 塊。目前可以對電動汽車進(jìn)行補(bǔ)貼的城市也只是 “十城千輛 ”的范圍內(nèi)， 09年時是 13 個城市，現(xiàn)在據(jù)說增加到二三十個了，這個你要了解一下你所在城市的信息，不同城市對補(bǔ)貼的政策是不一樣的。但是你要是想像傳統(tǒng)車那樣使用，恐怕還要等充電站等配套設(shè)施建成以后才行。現(xiàn)在技術(shù)上還有瓶頸，不過這個瓶頸一旦突破，發(fā)展是勢不可擋的。 內(nèi)電動汽 車充電設(shè)施發(fā)展?fàn)顩r 展歷程 截至目前，我國電動汽車充電站大多局限于電動公交汽車或內(nèi)部集團(tuán)用車， 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 電動汽車充電控制系統(tǒng)的設(shè)計 7 還沒有建成真正面向不同用戶的充電站服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。目前已經(jīng)建成或在建的比較有代表性的充電站有如下內(nèi)容。 2006 年，比亞迪在深圳總部建成深圳首個電動汽車充電站。 2008 年，北京市奧運會期間建設(shè)了國內(nèi)第一個集中式充電站，可滿足 50 輛純電動大巴車的動力電池充電需求。 電動汽車充電站在國內(nèi)的蔓延趨勢越來越普及，隨著經(jīng)濟(jì)的增長，人們生活水平的提高，電動汽車行業(yè)將會變得越來越普及，越來越受到人 們的歡迎。目前，我國國內(nèi)的電動汽車充電站也越來越多，上海，四川，河北等等各地都陸續(xù)地建設(shè)有電動汽車充電站。 展規(guī)劃 充電設(shè)施發(fā)展規(guī)劃方面，從 2010 年開始全國電動車基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃開始出現(xiàn)了超快速發(fā)展，國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、中石油、中石化、中海油等大型國企集團(tuán)都紛紛發(fā)布電動汽車充電設(shè)施建設(shè)規(guī)劃或建設(shè)意向。 動汽車充電的商業(yè)模式比較與發(fā)展前景分析 目前國內(nèi)外電動汽車充電設(shè)施的建設(shè)、運營主要有三種商業(yè)模式： 一是公用充電站模式，二是停車場（或路邊）充電樁模式，三是電池更換站模 式。 用充電站模式 主要特征：公用充電站類似于加油站，通常建在城市道路或高速公路兩旁。 充電站由多臺充電設(shè)施組成，可以采取快充、慢充和換電池等多種方式為各種電 動汽車提供電能。規(guī)模較小的充電站一般可供 10 輛汽車同時充電，規(guī)模較大 的充電站可供 40 輛汽車同時充電。 優(yōu)點：充電站可以為社會汽車提供多種服務(wù)，既可以快充，也可以慢充，有些充電站還可以提供換電池服務(wù)；充電速度快，用快充方式一般可在幾十分鐘內(nèi)將電池基本充滿；充電站由于具有公用性質(zhì)，設(shè)備利用率高于停車場的充電樁。 缺點：充電站占地 面積大，規(guī)模較大的充電站占地超過一般加油站，甚至可 與停車場相比；由于需要配備多種充電設(shè)備，建設(shè)難度較大，一次性投入多，國 網(wǎng)公司新建充電站投資平均 300 萬元左右。 1)停車場（或路邊）充電樁模式 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 電動汽車充電控制系統(tǒng)的設(shè)計 8 主要特征：充電樁通常建在公用停車場、住宅小區(qū)停車場、商場停車場內(nèi)，或建在公路邊，也可以建在私人車庫中。充電樁具有功率較小、布點靈活的特點，以慢充方式為主，具備人機(jī)操作界面和自助功能。 優(yōu)點：充電樁建在停車場或路邊，占地面積小，建在車庫和住宅小區(qū)內(nèi)的充電樁完全不占公共用地；建設(shè)難度小，一次性投資少，單個 充電樁的建設(shè)成本在 2～ 3 萬元。 缺點：充電速度慢，充電樁采用慢充方式，充電時間要 5～ 10 h；由于充電時間長，且部分充電樁具有專用性質(zhì)，充電樁的設(shè)備利用率要低于充電站；不能滿足應(yīng)急、長距離行駛的充電需求。 2)電池更換站模式 主要特征： 用戶從電池租賃公司租用電池，更換站為用戶提供更換電池和電池維護(hù)等服務(wù)，電池在充電中心集中充電。由于電池組重量較大，更換電池的專業(yè)化要求較強(qiáng)，需配備專業(yè)人員借助專業(yè)機(jī)械來快速完成電池的更換、充電和維護(hù)。 優(yōu)點：對電池更換門店要求很低，只需要 2～ 3 個停車位，占地面積較 充電站??； 電池更換站的主要設(shè)備是電池拆卸及安裝設(shè)備，電氣設(shè)備少，建設(shè)難度小，一次性投資也比充電站要少；更換電池速度快，更換電池的時間一般為 5～ 10 來隨著技術(shù)的進(jìn)步，更換電池需時將少于快充；更換電池模式對網(wǎng)絡(luò)門店要求低，易于在城市大面積布點。 缺點：須建設(shè)專業(yè)的電池配送體系。 主要障礙：要求國家建立統(tǒng)一的電池標(biāo)準(zhǔn)，電動汽車安裝的動力電池必須可拆卸、 可更換，對汽車工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化體系要求非常高。我國目前電動汽車標(biāo)準(zhǔn)體系還很不健全，各汽車生產(chǎn)廠家和電池生產(chǎn)廠家基本上各自為戰(zhàn)，電池規(guī)格差別很大； 更換電池模式涉及電池租賃、充電、配送、計量、更換等多個環(huán)節(jié)，由多家企業(yè)分工完成，運作復(fù)雜。 一是管理方面，我國處于電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，電池技術(shù)尚未成熟，各種電池的性能、質(zhì)量差距很大， 統(tǒng)一電池標(biāo)準(zhǔn)難度非常大，這不僅僅是電池標(biāo)準(zhǔn)化的問題，還涉及到電動汽車的標(biāo)準(zhǔn)化，是一個龐大的系統(tǒng)工程，涉及汽車廠、電池制造商、更換站經(jīng)營者等各方面的利益。二是技術(shù)方面，為了保證電池可更，所有電池須具有良好的一致性。不僅要統(tǒng)一電池接口標(biāo)準(zhǔn)，還要統(tǒng)一電池的尺寸、規(guī)格、容四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 電動汽車充電控制系統(tǒng)的設(shè)計 9 量、性能等，在目前國內(nèi)電池生產(chǎn)廠家各自為戰(zhàn)的情形下，統(tǒng)一所有電池廠家生產(chǎn)電池的一致性問題，在短期內(nèi)很難實現(xiàn)。三是電池流通方面，電池更換過程中會存在電池新舊程度、殘留能量的差異，將帶來電池更換時何計量、計費的難題?？傊?， 電池更換站模式要成為一種成熟 的商業(yè)模式，還有很長的路要走。只有在我國電動汽車工業(yè)發(fā)展到較為成熟的階段，才可能成為充電產(chǎn)業(yè)主流的商業(yè)模式。 3)其他充電模式 現(xiàn)在的電動汽車一般用磷酸鐵鋰電池，這種電池的原理和我們的手機(jī)電池是一樣的。充電時分快充和慢充。以普通家用轎車為例，快充的話可以在半小時內(nèi)充滿70但是充電電流極大，對電池有損害，如果是慢充的話可能要 7時充滿。而且雖然現(xiàn)在有很多汽車企業(yè)號稱可以在 220V 市電上充電，但是這只是理論上的，因為那么多電池在充電時就如同接上了一個超大功率的電器，可能一個小區(qū)都要跳閘。 針對電池現(xiàn)在的這種瓶頸，現(xiàn)在很多人都提出了快換電池的概念，就是你說的兩個換著用。但是那個用人力是完成不了的，一輛轎車上用的電池一個人是根本搬不到的，北京奧運會時是用的機(jī)器人搬運，在專門的充電站里完成的，大概三四分鐘就能換好一輛大客車的電池。不過現(xiàn)在奇瑞好像出一款 純電動車，用的是鉛酸電池，電量較小。車速也不高，其電池可以在市電上充，但是只在山東一帶銷售，而且鉛酸電池是不屬于新能源補(bǔ)貼范圍的，只能當(dāng)小排量車補(bǔ)貼 3000 塊。目前可以對電動汽車進(jìn)行補(bǔ)貼的城市也只是 “十城千輛 ”的范圍內(nèi)， 09 年時是 13 個城市，現(xiàn)在據(jù)說增加到二三十個了，這個你要了解一下你所在城市的信息，不同城市對補(bǔ)貼的政策是不一樣的。但是你要是想像傳統(tǒng)車那樣使用，恐怕還要等充電站等配套設(shè)施建成以后才行?，F(xiàn)在技術(shù)上還有瓶頸，不過這個瓶頸一旦突破，發(fā)展是勢不可擋的。 2 電動汽車充電系統(tǒng)及其控制器的總體設(shè)計 動汽車充電系統(tǒng)的功能需求 （ 1）充電保護(hù)：在充電過程中，能夠自行調(diào)節(jié)輸出電流及電壓，保證充電 電電壓在 44V 左右。 （ 2）充電顯示：通過 的閃爍，能夠顯示當(dāng)前的充電狀態(tài)。 （ 3）電壓參數(shù)： 22V 交流轉(zhuǎn)換成 44V 直流。 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 電動汽車充電控制系統(tǒng)的設(shè)計 10 動汽車充 電系統(tǒng)的功能需求 根據(jù)課題的要求和技術(shù)指標(biāo)，能實現(xiàn)對充電過程的保護(hù)、充電狀態(tài)顯示等的 方案可謂很多。但要對方案的性能、成本、體積、難易程度等進(jìn)行分析與比較，本著以滿足功能要求為前提，綜合考慮，確定方案。本次充電器的設(shè)計包含四部分，即電源電路、振蕩電路、保護(hù)電路及充電狀態(tài)指示電路。結(jié)構(gòu)圖如圖 示。 根據(jù)圖 然需要運算放大器、光電耦合器、場效應(yīng)管等功能部件，其中的每一個功能部件又都有多種選擇的余地，當(dāng)我們對每一個功能部件進(jìn)行分析、比較、選擇和確定后，總體方案便確定下來了。下面將講 述設(shè)計中一些重要器件的應(yīng)用特性及其選擇原因。 3 充電系統(tǒng)及其控制器的硬件設(shè)計 制系統(tǒng)的構(gòu)成 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 電動汽車充電控制系統(tǒng)的設(shè)計 11 電動汽車充電樁控制系統(tǒng)硬件設(shè)計包括 ：主充電電路單元、 主控制電路單元、計費單元、人機(jī)交互 單元、刷卡單元； 控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖見圖 1 制系統(tǒng)硬件電路核心元件的選擇 為實現(xiàn)智能充電功能，保證計量準(zhǔn)確，采用 司的 理器為核心控制單元。其主要功能特點是： 具有 5 個串口，兩個從 口，一個主 口，一個以太網(wǎng)接口，動態(tài) 制 器 ， 制器，以及多路 ，工業(yè)級的溫度范圍，完全符合本系統(tǒng)設(shè)計的要求。充電電量的計量直接采用多功能單相表計量，采用電表進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其組成電路圖如圖 2 所示。 其控制電路原理圖如下： 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 電動汽車充電控制系統(tǒng)的設(shè)計 12 壓二極管 的選擇及作用 穩(wěn)壓二極管 (又叫齊納二極管 )是一種硅材料制成的面接觸型晶體二極管，簡稱穩(wěn)壓管。此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件。穩(wěn)壓管在反向擊穿時，在一定的電流范圍內(nèi)（或者說在一定功率損耗范圍內(nèi)） 端電壓幾乎不變，表現(xiàn)出穩(wěn)壓特性，因而廣泛應(yīng)用于穩(wěn)壓電源與限幅電路之中 。 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 電動汽車充電控制系統(tǒng)的設(shè)計 13 穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的。 (1) 穩(wěn)壓管工作原理 穩(wěn)壓管也是一種 晶體二極管 ，它是利用 的擊穿區(qū)具有穩(wěn)定電壓的特性來工作的。穩(wěn)壓管在穩(wěn)壓設(shè)備和一些 電子電路 中獲得廣泛的應(yīng)用。我們把這種類型的二極管稱為穩(wěn)壓管，以區(qū)別用在整流、 檢波 和其他單向?qū)щ妶龊系亩O管。硅 在一定的反向電壓下 ,可引起雪崩擊穿 電流可以 很大 便指出 ,一些三極管 ,3013等 ,它們的發(fā)射結(jié)有很好的反向雪崩擊穿性能 ,因而也可變通用作小功率的穩(wěn)壓二極管。穩(wěn)壓二極管 (又叫齊納二極管 )它的電路符號是 :此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件 反向電阻降低到一個很少的數(shù)值 ,在這個低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定 ,穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的 ,因為這種特性 ,穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使用 通過串聯(lián)就 可獲得更多的穩(wěn)定電壓。 (2)穩(wěn)壓管的主要參數(shù) 1)穩(wěn)定電壓 z 就是 的擊穿電壓，它隨工作電流和溫度的不同而略 有變化。對于同一型號的穩(wěn)壓管來說，穩(wěn)壓值有一定的離散性。 2) 穩(wěn)定電流 壓管工作時的參考電流值。它通常有一定的范圍，即 3) 動態(tài)電阻 是穩(wěn)壓管兩端電壓變化與電流變化的比值，如上圖所示， 即這個數(shù)值隨工作電流的不同而改變。通常工作電流越大，動態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓 性能越好。 (3)穩(wěn)壓二極管的選用穩(wěn)壓二極管一般用在穩(wěn)壓電源中作為 基準(zhǔn)電壓源或用在過電壓保護(hù)電路中作為保護(hù)二極管。選用的穩(wěn)壓二極管，應(yīng)滿足應(yīng)用電路中主要參數(shù)的要求。穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓值應(yīng)與應(yīng)用電路的基準(zhǔn)電壓值相同，穩(wěn)壓二極管的最大穩(wěn)定電流應(yīng)高于應(yīng)用電路的最大負(fù)載電流 50%左右。 由上述內(nèi)容可知，穩(wěn)壓管具有穩(wěn)定電壓的作用，它能使輸出電壓在一定范圍 內(nèi)變化，從而為負(fù)載電路提供穩(wěn)定的電壓。故選擇穩(wěn)壓二極管維持電路的正常運 行。 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 電動汽車充電控制系統(tǒng)的設(shè)計 14 (3)穩(wěn)壓管的 應(yīng)用 1、浪涌保護(hù)電路穩(wěn)壓管在準(zhǔn)確的電壓下?lián)舸?,這就使得它可作為限制或保護(hù)之元件來使用 ,因為各種電壓的穩(wěn)壓二極管都可以得到 ,故對于這種應(yīng) 用特別適宜 是作為過壓保護(hù)器件 S 超過二極管的穩(wěn)壓值 D 就導(dǎo)通 ,使繼電器 J 吸合負(fù)載 與電源分開。 2、電視機(jī)里的過壓保護(hù)電路 電視機(jī)主供電壓 ,當(dāng) 壓過高時 ,D 導(dǎo)通 ,三極管通 ,其集電極電位將由原來的高電平 (5V)變?yōu)榈碗娖?,通過待機(jī)控制線的控制使電視機(jī)進(jìn)入待機(jī)保護(hù)狀態(tài)。 3、電弧抑制電路 在電感線圈上并聯(lián)接入一只合適的穩(wěn)壓二極管 (也可接入一只普通二極管原理一樣 )的話 ,當(dāng)線圈在導(dǎo)通狀態(tài)切斷時 ,由于其電磁能釋放所產(chǎn)生的高壓就被二極管所吸收 ,所以當(dāng)開關(guān)斷開時 ,開關(guān)的 電弧也就被消除了 如一些較大功率的電磁吸控制電路就用到它。 4、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 在此電路中 ,串聯(lián)穩(wěn)壓管 基極被穩(wěn)壓二極管 D 鉗定在 13V,那么其發(fā)射極就輸出恒定的 12V 電壓了 壓器 的選擇及作用 變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級線圈中通有交流電流時， 鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。變壓 器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的 繞組叫初級線圈，其 余的繞組叫次級線圈。如圖 示。 (1)變壓器的分類 按冷卻方式分類：干式（自冷）變壓器、油浸（自冷）變壓器、氟化物（蒸 發(fā)冷卻）變壓器。按防潮方式分類：開放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器。 按鐵芯或線圈結(jié)構(gòu)分類：芯式變壓器（插片鐵芯、 C 型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、 殼式變壓器（插片鐵芯、 C 型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、環(huán)型變壓器、金屬箔變壓器。按電源相數(shù)分類：單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 電動汽車充電控制系統(tǒng)的設(shè)計 15 按用途分類：電源變壓器、調(diào)壓變壓器、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變 壓器、脈沖變壓器。 (2)電源變壓器的特 性參數(shù) 1)工作頻率 變壓器鐵芯損耗與頻率關(guān)系很大，故應(yīng)根據(jù)使用頻率來設(shè)計和使用，這種頻 率稱工作頻率。 2)額定功率 在規(guī)定的頻率和電壓下，變壓器能長期工作，而不超過規(guī)定溫升的輸出功率。 3)額定電壓 指在變壓器的線圈上所允許施加的電壓，工作時不得大于規(guī)定值。 4) 電壓比 指變壓器初級電壓和次級電壓的比值，有空載電壓比和負(fù)載電壓比的區(qū)別。 5) 效率 指次級功率 初級功率 值的百分比。通常變壓器的額定功率愈大， 效率就愈高。設(shè)計中所采用的變壓器由初線圈、上次級線圈、下次級線 圈組成， 如圖 示。通過變壓器振蕩頻率的改變，輸出電壓改變，經(jīng)負(fù)載電路的控制，輸出可供充電的電壓。 效應(yīng)管 的選擇及作用 場效應(yīng)晶體管（ 寫 (簡稱場效應(yīng)管 也稱為單極型晶體管 (1) 場效應(yīng)管的特點具有輸入電阻高（ 100 1 000、噪聲小、功耗低動態(tài)范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)?、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點 ,現(xiàn)已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強(qiáng)大競爭者 。 (2) 場效應(yīng)管的作用 場效應(yīng)管可應(yīng)用于放大由于場效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高 ,因此耦合電容可以容量較小 ,不必使用電解電容器。場效應(yīng)管可以用作電子開關(guān)。場效應(yīng)管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變 場效應(yīng)管可以用作可變電阻 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 電動汽車充電控制系統(tǒng)的設(shè)計 16 (3) 場效應(yīng)管的分類 場效應(yīng)管分結(jié)型、絕緣柵 (大類； 按溝道材料：結(jié)型和絕緣柵型各分 N 溝道和 P 溝道兩種； 按導(dǎo)電方式：耗盡型與增強(qiáng)型 ,結(jié)型場效應(yīng)管均為耗盡型，絕緣柵型場效應(yīng)管 既有耗盡型的，也有增強(qiáng)型的。 7 場效應(yīng)晶體管可分為結(jié)型場效應(yīng)晶體管和 效應(yīng)晶體管，而 效 應(yīng)晶體管又分為 N 溝耗盡型和增強(qiáng)型， P 溝耗盡型和增強(qiáng)型四大類。下面將對場 效應(yīng)管的特性進(jìn)行比較，如表 示。 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 電動汽車充電控制系統(tǒng)的設(shè)計 17 4 充電系統(tǒng)及其控制器的軟件設(shè)計 電動汽車充電樁控制系統(tǒng)的主要功能包括用戶 信息交互、電能計量計費控制， 控制系統(tǒng)軟件功能模塊圖如圖 3 所示，整個控制系統(tǒng)主程序流程圖如圖 4 所示。 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 電動汽車充電控制系統(tǒng)的設(shè)計 18 結(jié)論 文中設(shè)計的電動汽車充電樁控制系統(tǒng)具有實現(xiàn) 簡單、集成化程度高、用戶操作界面友好等優(yōu)點，將圖 4 主程序流程圖 對電動汽車的發(fā)展起到極大的推動作用。 該系統(tǒng)所設(shè)計的功能充分考慮到用戶使用的感受、對環(huán)境的保護(hù)以及能源的充分利用，從而具有極高的經(jīng)濟(jì)效益和社會影響力。今后隨著電動汽車業(yè)的發(fā)展，該系統(tǒng)的研究也將隨之更加深入和完善。 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 電動汽車充電控制系統(tǒng)的設(shè)計 19 參考文獻(xiàn) [1]張福學(xué)編著 北京：電子工業(yè)出版社，2000。 [2]何發(fā)昌著，邵遠(yuǎn)編著 北京：高等教育出版社， 1996。 [3]張利平著 . 充電控制技術(shù)速查手冊 . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， [4]李寶仁著 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [5]宋學(xué)義著 . 電動汽車充電控制在現(xiàn)實中的應(yīng)用 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [6]陳奎生著 武漢：武漢理工大學(xué)出版社， [7]國）有限公司 . 汽車充電器的發(fā)展歷史 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，8]徐文燦著 . 動汽車充電控制系統(tǒng)的設(shè)計 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1995。 [9]曾孔庚 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