電動(dòng)車(chē)用48V （20A·h）蓄電池充電器的研究

　　摘 要：在研究電動(dòng)車(chē)用蓄電池特性及其充電策略和充電算法的基礎(chǔ)上，研制了一款基于P IC16C712單片機(jī)的4段式（涓流短時(shí)充電、恒流快速充電、恒壓均衡充電、浮充電） 48V （20A·h）蓄電池充電器。該充電器能夠?qū)Τ潆娺^(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，使充電過(guò)程按設(shè)定的理想充電曲線(xiàn)進(jìn)行。測(cè)試表明，該充電器既能完成快速充電又能對(duì)蓄電池進(jìn)行有效的保護(hù)。

　　近年來(lái)，電動(dòng)車(chē)作為一種新型的綠色交通工具得到了迅猛的發(fā)展，并呈現(xiàn)出向大功率、高速化和功能多樣化的發(fā)展趨勢(shì)。因此，電動(dòng)車(chē)對(duì)蓄電池的使用壽命、續(xù)行里程等性能提出的要求比以往更加苛刻。實(shí)驗(yàn)研究表明：影響蓄電池性能的因素多種多樣，如電動(dòng)車(chē)的裝配性能、行駛電流、充電策略等。

　　其中蓄電池的充電過(guò)程對(duì)其壽命影響最大，過(guò)充電、充電不足是引起蓄電池故障的主要原因。所以，必須通過(guò)設(shè)計(jì)合理的充電策略和充電算法以有效地減少蓄電池的損傷、減少充電損耗、提高充電速度。

　　為此，開(kāi)發(fā)一種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，具備適用功率大（ 100 ~500W ） 、性能可靠等特點(diǎn)的電動(dòng)車(chē)用48V （20A·h）蓄電池充電器以滿(mǎn)足電動(dòng)摩托車(chē)、卡丁車(chē)、沙地車(chē)等電動(dòng)車(chē)發(fā)展的迫切需要。該充電器以P IC16C712作為實(shí)時(shí)監(jiān)控和中心控制單元，采用PWM DC-DC全橋變換器作為主電路，使得該充電器能夠根據(jù)蓄電池的充電特性自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓、電流，進(jìn)行智能充電，并且能夠?qū)Τ潆娖鞯倪\(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，若有異常，能及時(shí)地進(jìn)行保護(hù)。此外，該充電器還具有體積小、重量輕、精度高、充電速度快、性能穩(wěn)定等顯著優(yōu)點(diǎn)。

　　1 充電器原理與硬件設(shè)計(jì)

　　1. 1 總體設(shè)計(jì)

　　目前，電動(dòng)車(chē)電池作為一種儲(chǔ)能裝置，主要以鉛酸蓄電池為主，充電器是專(zhuān)門(mén)針對(duì)鉛酸蓄電池所設(shè)計(jì)的。傳統(tǒng)的蓄電池充電器采用電流/電壓負(fù)反饋的方法來(lái)達(dá)到恒流/恒壓充電的目的，為了實(shí)現(xiàn)充電過(guò)程各種工作參量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及智能多段式充電策略的精確控制，引入電流/電壓反饋環(huán)，應(yīng)用P IC16C712 單片機(jī)及相應(yīng)的控制電路，其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，電路圖如圖2所示。

圖1 硬件結(jié)構(gòu)框圖

圖2 電路原理圖

　　由圖1和圖2可以看出，蓄電池充電器主要由開(kāi)關(guān)電源單元（電源變壓器、整流電路及濾波電路）和監(jiān)測(cè)與控制單元（傳感器、電源專(zhuān)用集成芯片UC3875及微控制器P IC16C712）兩部分組成。