电动汽车快速充电(模式)系统设计

1、毕业设计（论文毕业设计（论文）中期中期报告报告电动汽车快速充电(模式)系统设计专专 业业 自动化自动化 学学 生生 张山张山 学学 号号 120210330 120210330 班班 号号 1202103 1202103 指导教师指导教师 王新生王新生 日日 期期 2016-2016-4 4- -2323 本次设计的具体进度安排一一. .了解、研究铅蓄电池快速充电原理及其充电方法（了解、研究铅蓄电池快速充电原理及其充电方法（1-21-2周）周）研究铅蓄电池的电化学基础研究铅蓄电池的电化学基础认识和分析铅蓄电池的极化现象认识和分析铅蓄电池的极化现象分析并介绍铅蓄电池的容量及荷电状态分析并介绍铅蓄

2、电池的容量及荷电状态铅蓄电池充电过程的基本分析铅蓄电池充电过程的基本分析二二. .设计铅蓄电池快速充电的模糊控制（设计铅蓄电池快速充电的模糊控制（3 36 6周）周）通过资料及所学知识熟悉巩固模糊控制原理通过资料及所学知识熟悉巩固模糊控制原理拟设计模糊控制器拟设计模糊控制器对充电设计进行仿真对充电设计进行仿真三三. .拟运用单片机系统进行软件电路的设计（拟运用单片机系统进行软件电路的设计（7-107-10周）周）2目前已完成的研究工作及结果 一一. .极化现象极化现象欧姆极化、浓度极化、电化学极化三种极化现象随着欧姆极化、浓度极化、电化学极化三种极化现象随着充电电流的增大而变得严重，但消除极化

3、是不可能的，充电电流的增大而变得严重，但消除极化是不可能的，只能通过改变工艺参数设计来减轻极化程度，措施有：只能通过改变工艺参数设计来减轻极化程度，措施有： 1 1、提高、提高极片导电剂含量、极片导电剂含量、 2 2、提高电解液中溶质含量、提高电解液中溶质含量、 3 3、降低极片的涂敷量、极片压实适中、降低极片的涂敷量、极片压实适中2目前已完成的研究工作及结果 二、蓄电池容量及荷电状态的测量方法的确定二、蓄电池容量及荷电状态的测量方法的确定 1 1、蓄电池容量、蓄电池容量= =电流电流* *时间（时间（AHAH） 需注意电池内阻会随着电池容量的下降而增大，端电压需注意电池内阻会随着电池容量的下

4、降而增大，端电压下降，放电电流变小下降，放电电流变小 2 2、荷电状态的定义与测量、荷电状态的定义与测量 蓄电池的荷电状态不能直接得到，通过对电池的检测来蓄电池的荷电状态不能直接得到，通过对电池的检测来推断推断SOCSOC的大小的大小3、目前已完成的研究工作及结果三、快速充电的要求三、快速充电的要求 第一第一, , 充电时间特别短充电时间特别短, , 以往铅蓄电池每次充电需用以往铅蓄电池每次充电需用8 1 8 1 6 h , 6 h , 现在要求现在要求30min 30min 充完电充完电; ; 第二第二, , 允许每次充电不必充允许每次充电不必充至额定容量的至额定容量的100 %100 %。

5、目前已完成的研究工作及结果四、充电过程的分析四、充电过程的分析当电池电压达到当电池电压达到2.4V 2.4V 之后之后, , 电压会迅速上升电压会迅速上升;:;:此时的充电电此时的充电电流除用于活性物质转化外流除用于活性物质转化外, , 电极上同时发生了电解水反应电极上同时发生了电解水反应, , 正正负极上分别产生氧和氢负极上分别产生氧和氢, , 因而通常因而通常2.4 V2.4 V称为析气电压。称为析气电压。目前已完成的研究工作及结果五、模糊控制器的设计五、模糊控制器的设计目前已完成的研究工作及结果 5.15.1模糊控制器一模糊控制器一当蓄电池的单格电压小于当蓄电池的单格电压小于2.402.

6、40，采用大电流充电，采用恒，采用大电流充电，采用恒定电流控制，模糊控制器的两个输入分别为和，定电流控制，模糊控制器的两个输入分别为和，=i(n)-ir(n)=i(n)-ir(n)，为充电电流给定值与实际值之差为充电电流给定值与实际值之差，e(n)e(n)(n-1)(n-1)为误差的变化率为误差的变化率。当蓄电池单格电压充至。当蓄电池单格电压充至2.402.40 时，采用恒压控制，这时模糊控制器的两个输入分别时，采用恒压控制，这时模糊控制器的两个输入分别为电压给定值和蓄电池实际电压值的差值为电压给定值和蓄电池实际电压值的差值U(n)U(n)r(n)r(n)，及误差的变化率及误差的变化率(n)-

7、e(n-1)(n)-e(n-1)目前已完成的研究工作及结果的隶属函数的隶属函数模糊控制器的输出采用速度式，其输出为：模糊控制器的输出采用速度式，其输出为：（）（）(n)(n)(n-1)(n-1)z(n)z(n)为控制量为控制量z(n)z(n)的变化率。的变化率。目前已完成的研究工作及结果和和e e的论域取为的论域取为-3,-2,-1,0,1,2,3-3,-2,-1,0,1,2,3；z z的论域为的论域为-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6和的模糊子集取为和的模糊子集取为NB.NS.ZO.PS.PBNB.NS

8、.ZO.PS.PB；的模糊子集取为的模糊子集取为NBNB，NMNM，NSNS，ZOZO，PSPS，PMPM，PBPB、和、和 的隶属函数均取三角形的隶属函数均取三角形目前已完成的研究工作及结果 的隶属函数的隶属函数 目前已完成的研究工作及结果5.25.2模糊控制器二模糊控制器二模糊控制器同样采用两输入和单输出的形式，两个输入分别为：模糊控制器同样采用两输入和单输出的形式，两个输入分别为：蓄电池的极化电压和蓄电池的荷电状态，输出为去极化的脉冲宽度。蓄电池的极化电压和蓄电池的荷电状态，输出为去极化的脉冲宽度。及的隶属函数及的隶属函数目前已完成的研究工作及结果的隶属函数的隶属函数、及的模糊控制规则、

9、及的模糊控制规则后期拟完成的研究工作后期拟完成的研究工作 1 1、对充电设计进行仿真、对充电设计进行仿真 2 2、利用相关软硬件进行软件电路的设计、利用相关软硬件进行软件电路的设计后期进度安排后期进度安排 1 1、完善迷糊控制器的设计（、完善迷糊控制器的设计（4.20-5.14.20-5.1） 2 2、设计软件充电电路（、设计软件充电电路（5.1-65.1-6）存在的问题与困难存在的问题与困难 模糊控制规则在控制过程中不变，适应性较差，将会影响充电模糊控制规则在控制过程中不变，适应性较差，将会影响充电的效果。因此需要适时调整充电电流误差，实现在线调整，提的效果。因此需要适时调整充电电流误差，实

10、现在线调整，提高控制性能。高控制性能。参考文献11陈清泉陈清泉, ,孙逢春孙逢春, ,祝嘉光祝嘉光. . 现代电动汽车技术现代电动汽车技术M. M. 北京：北京理工大学出版社北京：北京理工大学出版社2 2 闫志刚闫志刚, ,胡信国胡信国. . 铅酸蓄电池正极材料硫酸铅的研究铅酸蓄电池正极材料硫酸铅的研究J. J. 3 Piller Sabine, Perrin Marion, Jossen Andreas. Methods for state-of-Charge 3 Piller Sabine, Perrin Marion, Jossen Andreas. Methods for state-

11、of-Charge Determination and their Determination and their Applications J.Power Sources, 2001, 96(1):113-120. Applications J.Power Sources, 2001, 96(1):113-120. 4 4 李俄收，朱会田李俄收，朱会田, ,，文民，文民. . 电动汽车蓄电池的充电方法和充电设备电动汽车蓄电池的充电方法和充电设备 5 A.Kirchev,M.Perrin,E.Lemaire,F.Karoui,F.Mattera. Studies of the pulse 5 A.Kirchev,M.Perrin,E.Lemaire,F.Karoui,F.Mattera. Studies of the pulse 6 6 王迎迎王迎迎. . 电动汽车智能充电机的研究与设计电动汽车智能充电机的研究与设计D.D.河南：郑州大学，河南：郑州大学，7 7 陈一平陈一平. . 车载智能快速充电机的设计与研究车载智能快速充电机的设计与研究D. D. 天津：