电瓶车充电保护的设计(附件)【字数：5764】
摘 要随着各种新型动力电力的研发问世，在家用交通工具上，电瓶车使用的频率也越来越高，而每年在相关的车辆使用报废登记上，越来越多的家用电瓶车因为充电过程自燃，或者是使用时发生蓄电池故障，导致车辆无法使用。电瓶车电池过度充电，过度放电，不仅会降低电池的使用寿命，严重的情况下，很可能会导致爆炸和火灾等事故。目前交通事故以及车辆安全管理的条例也越来越多，因此本文针对电瓶车的充电保护进行相关模块设计，希望可以通过良好的材料选型与正确的电路设计来改善电瓶车在充电过程中的安全性，并提升电瓶车的使用寿命。
目 录
引言 1
一、 电频车充电系统介绍 2
（一） 充电系统基本结构 2
（二） 充电系统工作原理 2
二、 充电保护系统硬件设计 3
（一） 系统整体方案 3
（二） 充电保护系统的控制器选型 3
（三） 复位电路设计 4
（四） 温度采集模块 4
（五） 烟雾采集模块 5
（六） 继电器模块 6
（七） 系统电源电路 6
（八） LCD串行接口设计 7
三、 充电保护系统的软件设计 8
（一） 多模式充电控制流程设计 9
（二） LCD显示模块软件设计 10
四、 系统调试 11
总 结.12
致 谢 13
参考文献 14
引言
目前，国内通用的电频车品牌中，蓄电池基本都是采用的铅蓄电池，只要少量的电动车品牌开始使用锂电池。在放电完全的情况下，电频车充一次满电大致需要十小时，可以在平缓公路行驶150公里左右路程，在山路上行驶80公里左右路程。蓄电池是的使用寿命是保证电频车使用时间的决定性因素，因此本文选择当前使用较少的电频车锂电池进行研究，并对充电保护系统进行设计，一方面是为了改善当前电动车的使用现状，另一方面则是通过对充电保护系统的设计，完善当前电频车续航时间短，改善城市交通拥堵的问题。
电瓶车充电系统介绍
充电系统基本结构
在电池充电系统当中，最小单元就是单体电池。电池单元整体则是由许多 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
个单体电池电路串联工作。基本一个电池的而定电压为2V，不同电瓶车的整体充电电压主要有12V，24V，36V，48V，主要是以串联的形式工作。而当前使用的电瓶车充电系统主要使用的是并联方式进行的充电放电工作。如图11所示
图11 a串联电池充电工作电压与电流计算 b并联电池充电工作电压与电流计算
充电系统工作原理
电瓶车充电系统和当前电动汽车类的充电组成基本结构比较类似。充电过程，电瓶内部发生化学反应，将化学能转化为电能，在存储在电池组上，启动电瓶车电源，放电系统开始工作，将电池组内的电能转化为机械能，供车辆行驶。在电池充电时，电瓶正极产生阳离子，经过电解液的作用产生游离，到达即将到达负极时，负极的阴离子则产生了吸附作用，将正离子滞留在负极的碳微孔中，碳微孔中储存的电离子也有限，当负极吸住的阳离子逐渐到达碳微孔所能成周的负荷时，正极释放的离子就一直以游离状态形成。也就是我们常说的电池充电完成，在放电时，首先也是游离部分的正离子先向正极移动，当游离状态的电离子归位完成后，即负极储存的正离子刚好饱和状态，这时在继续放电，则是消耗的负极储蓄的电离子，当电瓶车在运动过程中，就可以观察到液晶显示屏上几格电量开会出现变化。这也是充电到放电过程中两极发生的变化。如图12所示：
图12锂电池充放电工作原理
充电保护系统硬件设计
系统整体方案
根据充电的功能和技术要求，对蓄电池充电系统的总方案进行设计，系统的总框图如图21所示，在系统的总体设计中，可以将系统分解成若干个模块，主要包含了充电控制器，复位电路，温度采集模块电路，烟雾采集模块电路，系统电源电路等几大部分，通过软件部分LCD充电量显示与电池温度显示，来保证充电系统可以得到有效控制。
图21 充电控制器硬件结构图
充电保护系统的控制器选型
本次的充电控制保护系统中，采用数字控制的方式来调节电瓶充电，主控制器采用MSP430F2274芯片，该单片机内置和外设的功能比较强大，可以完成模拟数读转换、数据处理等，同时也可以根据充电系统中的时间调节控制器来调节占空比PWM控制信号，对于锂电池，铅蓄电池一类的电池都可以进行良好的控制，同时在单片机的I/O端口上，具备了和异步串行通信连接的功能，可以自由化连接LCD显示器与上位机。运用MSP430F2274芯片做控制器，基本可以满足电瓶充电系统的良好运作，也可以满足充电输出的编程控制。
图22 充电系统基本工作电路图
复位电路设计
在充电系统中，复位电路是基于MSP430F2274芯片进行的联合控制，nRST是充电过程中信息转化发出的复位信号，在低电平下可以产生效用，复位电路上，采用RC延时电路来实现单片机的有效复位，可以提升主控部分的有效控制效率，在延时电路的作用下，二极管D1在单片机掉电后，可以延迟电容C11释放电荷，保证电池系统的使用寿命，当启动充电系统时，引脚nRST信号反向传输，此时为低电平。+3.3V在经过电阻和电容C11时，形成充电回路，持续将电能进行化学能储能。这是引脚nRST端的电压会慢慢升高，当高出+3.3V时，充电复位功能启动，单片机控制转化电话，二极管D1在电源电压转换的瞬时，加快电容C11的放电速度，并迅速停止充电系统的工作，以保护充电系统的正常工作运行。复位电路原理图如图23所示：
目 录
引言 1
一、 电频车充电系统介绍 2
（一） 充电系统基本结构 2
（二） 充电系统工作原理 2
二、 充电保护系统硬件设计 3
（一） 系统整体方案 3
（二） 充电保护系统的控制器选型 3
（三） 复位电路设计 4
（四） 温度采集模块 4
（五） 烟雾采集模块 5
（六） 继电器模块 6
（七） 系统电源电路 6
（八） LCD串行接口设计 7
三、 充电保护系统的软件设计 8
（一） 多模式充电控制流程设计 9
（二） LCD显示模块软件设计 10
四、 系统调试 11
总 结.12
致 谢 13
参考文献 14
引言
目前，国内通用的电频车品牌中，蓄电池基本都是采用的铅蓄电池，只要少量的电动车品牌开始使用锂电池。在放电完全的情况下，电频车充一次满电大致需要十小时，可以在平缓公路行驶150公里左右路程，在山路上行驶80公里左右路程。蓄电池是的使用寿命是保证电频车使用时间的决定性因素，因此本文选择当前使用较少的电频车锂电池进行研究，并对充电保护系统进行设计，一方面是为了改善当前电动车的使用现状，另一方面则是通过对充电保护系统的设计，完善当前电频车续航时间短，改善城市交通拥堵的问题。
电瓶车充电系统介绍
充电系统基本结构
在电池充电系统当中，最小单元就是单体电池。电池单元整体则是由许多 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
个单体电池电路串联工作。基本一个电池的而定电压为2V，不同电瓶车的整体充电电压主要有12V，24V，36V，48V，主要是以串联的形式工作。而当前使用的电瓶车充电系统主要使用的是并联方式进行的充电放电工作。如图11所示
图11 a串联电池充电工作电压与电流计算 b并联电池充电工作电压与电流计算
充电系统工作原理
电瓶车充电系统和当前电动汽车类的充电组成基本结构比较类似。充电过程，电瓶内部发生化学反应，将化学能转化为电能，在存储在电池组上，启动电瓶车电源，放电系统开始工作，将电池组内的电能转化为机械能，供车辆行驶。在电池充电时，电瓶正极产生阳离子，经过电解液的作用产生游离，到达即将到达负极时，负极的阴离子则产生了吸附作用，将正离子滞留在负极的碳微孔中，碳微孔中储存的电离子也有限，当负极吸住的阳离子逐渐到达碳微孔所能成周的负荷时，正极释放的离子就一直以游离状态形成。也就是我们常说的电池充电完成，在放电时，首先也是游离部分的正离子先向正极移动，当游离状态的电离子归位完成后，即负极储存的正离子刚好饱和状态，这时在继续放电，则是消耗的负极储蓄的电离子，当电瓶车在运动过程中，就可以观察到液晶显示屏上几格电量开会出现变化。这也是充电到放电过程中两极发生的变化。如图12所示：
图12锂电池充放电工作原理
充电保护系统硬件设计
系统整体方案
根据充电的功能和技术要求，对蓄电池充电系统的总方案进行设计，系统的总框图如图21所示，在系统的总体设计中，可以将系统分解成若干个模块，主要包含了充电控制器，复位电路，温度采集模块电路，烟雾采集模块电路，系统电源电路等几大部分，通过软件部分LCD充电量显示与电池温度显示，来保证充电系统可以得到有效控制。
图21 充电控制器硬件结构图
充电保护系统的控制器选型
本次的充电控制保护系统中，采用数字控制的方式来调节电瓶充电，主控制器采用MSP430F2274芯片，该单片机内置和外设的功能比较强大，可以完成模拟数读转换、数据处理等，同时也可以根据充电系统中的时间调节控制器来调节占空比PWM控制信号，对于锂电池，铅蓄电池一类的电池都可以进行良好的控制，同时在单片机的I/O端口上，具备了和异步串行通信连接的功能，可以自由化连接LCD显示器与上位机。运用MSP430F2274芯片做控制器，基本可以满足电瓶充电系统的良好运作，也可以满足充电输出的编程控制。
图22 充电系统基本工作电路图
复位电路设计
在充电系统中，复位电路是基于MSP430F2274芯片进行的联合控制，nRST是充电过程中信息转化发出的复位信号，在低电平下可以产生效用，复位电路上，采用RC延时电路来实现单片机的有效复位，可以提升主控部分的有效控制效率，在延时电路的作用下，二极管D1在单片机掉电后，可以延迟电容C11释放电荷，保证电池系统的使用寿命，当启动充电系统时，引脚nRST信号反向传输，此时为低电平。+3.3V在经过电阻和电容C11时，形成充电回路，持续将电能进行化学能储能。这是引脚nRST端的电压会慢慢升高，当高出+3.3V时，充电复位功能启动，单片机控制转化电话，二极管D1在电源电压转换的瞬时，加快电容C11的放电速度，并迅速停止充电系统的工作，以保护充电系统的正常工作运行。复位电路原理图如图23所示：
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