电动车用48V （20A·h）蓄电池充电器的研究

　　摘 要：在研究电动车用蓄电池特性及其充电策略和充电算法的基础上，研制了一款基于P IC16C712单片机的4段式（涓流短时充电、恒流快速充电、恒压均衡充电、浮充电） 48V （20A·h）蓄电池充电器。该充电器能够对充电过程进行实时监测与控制，使充电过程按设定的理想充电曲线进行。测试表明，该充电器既能完成快速充电又能对蓄电池进行有效的保护。

　　近年来，电动车作为一种新型的绿色交通工具得到了迅猛的发展，并呈现出向大功率、高速化和功能多样化的发展趋势。因此，电动车对蓄电池的使用寿命、续行里程等性能提出的要求比以往更加苛刻。实验研究表明：影响蓄电池性能的因素多种多样，如电动车的装配性能、行驶电流、充电策略等。

　　其中蓄电池的充电过程对其寿命影响最大，过充电、充电不足是引起蓄电池故障的主要原因。所以，必须通过设计合理的充电策略和充电算法以有效地减少蓄电池的损伤、减少充电损耗、提高充电速度。

　　为此，开发一种具有自主知识产权，具备适用功率大（ 100 ~500W ） 、性能可靠等特点的电动车用48V （20A·h）蓄电池充电器以满足电动摩托车、卡丁车、沙地车等电动车发展的迫切需要。该充电器以P IC16C712作为实时监控和中心控制单元，采用PWM DC-DC全桥变换器作为主电路，使得该充电器能够根据蓄电池的充电特性自动调节输出电压、电流，进行智能充电，并且能够对充电器的运行状态进行实时监测，若有异常，能及时地进行保护。此外，该充电器还具有体积小、重量轻、精度高、充电速度快、性能稳定等显着优点。

　　1 充电器原理与硬件设计

　　1. 1 总体设计

　　目前，电动车电池作为一种储能装置，主要以铅酸蓄电池为主，充电器是专门针对铅酸蓄电池所设计的。传统的蓄电池充电器采用电流/电压负反馈的方法来达到恒流/恒压充电的目的，为了实现充电过程各种工作参量的实时监测及智能多段式充电策略的精确控制，引入电流/电压反馈环，应用P IC16C712 单片机及相应的控制电路，其硬件结构框图如图1所示，电路图如图2所示。

图1 硬件结构框图

图2 电路原理图

　　由图1和图2可以看出，蓄电池充电器主要由开关电源单元（电源变压器、整流电路及滤波电路）和监测与控制单元（传感器、电源专用集成芯片UC3875及微控制器P IC16C712）两部分组成。