电动车锂电池充电器毕业设计(2)

河南工业职业技术学院

毕业设计

题目：电动车锂电池充电器电路设计

*名：***

学院：河南工业职业技术学院

专业：电气自动化

班级：电气0906

学号：**********

指导教师：***

2011年11 月28 日

摘要

摘要

电动自行车是绿色节能的交通工具，在节能环保的发展进程中电动自行车满足了消费者出行半径增大的需求。

另外，电动车电瓶采用锂电池越来越多。利用开关电源实现对锂电池高效率充电是目前的发展趋势。本设计通过认真调查锂电池充电注意事项，电动车用锂电池充电过程和充电曲线，综合运用了反激式开关电源技术，对电动车用锂电池充电器做了具体设计。

电路主要包括整流滤波电路、功率变换电路、稳压电路、恒流电路，充电指示电路，实现对锂电池分四个阶段高效率安全充电。充电过程分微弱电流调节充电阶段，恒流充电阶段，恒压充电。主电源部分采用线性光耦改变电流型PWM控制集成芯片UC3842中误差放大器的输入误差电压，实现稳压充电。恒流电路实现对锂电池恒流充电。电路设计满足客户要求，成本低廉。

关键词：反激式开关电源；锂电池充电器；UC3842；恒流充电

目录

摘要............................................................................................................................................................ II 1 绪论. (2)

1.1 电动车的发展概况 (2)

1.2 锂电池简述 (2)

1.3开关电源的产生与发展 (4)

1.4 设计目的和要求 (4)

1.5 主要设计内容 (5)

2 开关电源概述 (4)

2.1 隔离式高频开关电源 (4)

2.2 本设计所用术语 (5)

2.3 开关电源与线性电源 (6)

2.4 开关电源能量损耗和寿命 (6)

2.5 开关电源分类 (7)

3 反激式开关电源 (8)

3.1 反激式开关电源原理 (8)

3.2 主要器件简介 (11)

3.3 UC3842常用的电压反馈电路 (17)

4 总体设计 (23)

4.1电路组成 (23)

4.2系统实现功能 (24)

5主电源部分设计 (25)

5.1 输入电路 (26)

5.2 输入滤波电路 (27)

5.3 变压器设计 (28)

5.4 RCD箝位电路设计 (35)

5.5开关管选择 (37)

5.6输出滤波器 (38)

6控制电路设计 (35)

6.1低电流调节控制电路 (35)

6.2恒流电路 (36)

6.3充电指示电路 (37)

参考文献 (40)

附录1 本设计电路原理图 (42)

2 本设计PCB图 (43)

1 绪论

1.1 电动车的发展概况

电动自行车是绿色节能的交通工具，在城市化发展的进程中电动自行车满足了消费者出行半径增大的需求。经过15年的快速发展，电动自行车产业已经进入了成熟期，产品的质量不断提高，技术创新成果普遍应用。中国已成为全球电动自行车的制造、消费大国，目前中国市场年产销量超过2000万辆，整个产业链的经济规模达到1000亿以上，从业人员近500万人。整车企业1000余家、6000余家相关联配套企业、100000家经销商、市场保有量达 1.2亿辆，电动自行车成为中国一个重要的产业，也是中国老百姓主要的交通工具。目前平均每四户居民家庭中就有一辆电动自行车，电动自行车已经成为城乡人民生活中的一种重要的消费品。2009年以来，面对世界金融危机的挑战，电动自行车产业依然保持了平稳发展。中国自行车协会助力车专业委员会的统计，50家主要生产电动自行车的企业，1-8月份累计总产量为656万辆，同比增长13%。另外，根据国家统计局的统计，1-8月份行业规模以上企业电动自行车产量累计生产为445.5万辆，同比增长8.7%。两个不同口径的统计数字均说明，电动车的发展前景可期。

1.2 锂电池简述

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生，使用以下反应：Li+MnO2=LiMnO2该反应为氧化还原反应，放电。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，所以锂电池长期没有得到应用。现在锂电池已经成为了主流。

随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的广泛使用，锂离子电池以优异的性能在这类产品中得到广泛应用，并在近年逐步向其他产品应用领域发展。1998年，天津电源研究所开始商业化生产锂离子电池。习惯上人们把锂离子电池也称为锂电

池，现在锂离子电池已经成为了主流。

锂离子电池主要优点表现在：

⑴比能量高。具有高储存能量密度，目前已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍；

⑵使用寿命长，使用寿命可达到6年以上，磷酸亚铁锂为正极的电池用1CDOD 充放，有可以使用10,000次的记录；

⑶额定电压高（单体工作电压为3.7V或3.2V），约等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压，便于组成电池电源组；

⑷具备高功率承受力，其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力，便于高强度的启动加速；

⑸自放电率很低，这是该电池最突出的优越性之一；

⑹重量轻，相同体积下重量约为铅酸产品的1/5；

⑺高低温适应型强，可以在-20℃--60℃的环境下使用，经过工艺上的处理，可以在-45℃环境下使用；

⑻绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质；

⑼生产基本不消耗水，对缺水的我国来说，十分有利。

锂电池的缺点：

⑴锂原电池均存在安全性差，有发生爆炸的危险；

⑵钴酸锂的锂离子电池不能大电流放电，安全性较差；

⑶锂离子电池均需保护线路，防止电池被过充过放电；

⑷生产要求条件高，成本高。

锂电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，邮电通讯的不间断电源，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。随着能源的紧缺和世界的环保方面的压力，锂电现在被广泛应用于电动车行业，特别是磷酸铁锂材料电池的出现，更推动了锂电池产业的发展和应用。