電動(dòng)汽車直流充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、電動(dòng)汽車直流充電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要：分析電動(dòng)汽車恒流恒壓充電法、三段式充電法和脈沖式充電法的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種電動(dòng)汽車自適應(yīng)快速直流充電系統(tǒng)。電動(dòng)汽車充電模塊功率變換系統(tǒng)采用模塊化構(gòu)造，由只的小模塊并聯(lián)而成，各功率模塊由內(nèi)部單片機(jī)進(jìn)展控制，再由計(jì)算機(jī)主機(jī)統(tǒng)一通過(guò)串口控制。測(cè)試結(jié)果說(shuō)明，系統(tǒng)可以根據(jù)檢測(cè)到的電池組充電狀態(tài)，自適應(yīng)調(diào)整充電電流的大小及脈寬，發(fā)揮電池最大接收電流的才能，到達(dá)快速充電的目的。關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；自適應(yīng)；快速充電；模塊化；電流脈寬引言隨著石化能源的日益減少以及價(jià)格的不斷上漲，新能源電動(dòng)汽車由于其零排放、耗能低等優(yōu)異特點(diǎn)，倍受各方關(guān)注。然而電動(dòng)汽車電池的快速充電一直是阻礙其開(kāi)展的瓶頸

2、。目前對(duì)電動(dòng)汽車電池的充電方式有：恒流恒壓充電法，先以恒定電流充電到額定值，然后改為恒定電壓，完成剩余的充電過(guò)程；三段式充電法，先以恒定電流充電到額定電壓，然后改為恒定電壓充電到額定的電流值，最后改為涓流充電到完畢；脈沖式充電法，用固定寬度的脈沖電流對(duì)電池充電，然后讓電池停充固定時(shí)間，再以固定寬度的脈沖電流對(duì)電池充電，如此反復(fù)循環(huán)，直到充滿。以上三種充電方式存在共同的缺點(diǎn)是充電的電流不能太大，因此充電的速度不快。電動(dòng)汽車自適應(yīng)快速直流充電系統(tǒng)那么可以在電動(dòng)汽車充電之前，對(duì)電動(dòng)汽車的電池組狀態(tài)進(jìn)展檢測(cè)，利用單片機(jī)控制充電系統(tǒng)的充電電流大小及電流的脈寬進(jìn)展充電，并實(shí)時(shí)檢測(cè)充電狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整充電電流

3、的大小及充電電流的脈寬，自適應(yīng)發(fā)揮電池最大接收電流的才能，從而到達(dá)對(duì)電動(dòng)汽車快速充電的目的。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本文中單臺(tái)充電機(jī)電功率大于，最大充電電流達(dá)，電能的轉(zhuǎn)換效率達(dá)，功率因數(shù)大于。假如功率變換系統(tǒng)做成一個(gè)大的充電模塊，其平安性能及可靠性都較低，而且不利于維護(hù)。因此，功率變換系統(tǒng)采用模塊化構(gòu)造，由只的小模塊進(jìn)展并聯(lián)而成，每只小模塊的電路充電電壓、電流都由內(nèi)部的單片機(jī)進(jìn)展控制，只的小模塊內(nèi)部的單片機(jī)那么由計(jì)算機(jī)主機(jī)統(tǒng)一通過(guò)串口控制。采用這種形式不僅充電系統(tǒng)的功率有足夠冗余，而且產(chǎn)品的可靠性得到很大的進(jìn)步。模塊電路。電動(dòng)汽車直流充電系統(tǒng)自適應(yīng)快速充電過(guò)程：首先用單片機(jī)檢測(cè)電路檢測(cè)出電池實(shí)際容量，從而

4、控制輸出電路的脈沖充電電流寬度，使電池在深度放電后，以較小脈沖寬度電流充電，即平均電流約，有利于激活電池內(nèi)的反響物質(zhì)；當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)電路檢測(cè)出電池可以接收較大電流充電時(shí)，此時(shí)調(diào)寬充電脈沖，使其以大電流快速充電，即平均電流約；而后再根據(jù)電池接收才能，調(diào)窄充電脈沖，完成充電過(guò)程。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括輸入濾波和整流電路設(shè)計(jì)、功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)、移相全橋電路設(shè)計(jì)、單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì)、輸出控制電路設(shè)計(jì)和充電接口設(shè)計(jì)等。輸入濾波和整流電路設(shè)計(jì)輸入濾波和整流電路如圖所示。交流市電經(jīng)濾波后，再通過(guò)由二極管組成的全橋整流電路將交流市電整流成脈沖的直流電，該脈沖直流電一路輸入功率因數(shù)校正電路，另一路輸

5、入輔助電源電路。功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)。功率因數(shù)校正電路以芯片為核心，可以進(jìn)步本充電器的功率因數(shù)，減少電路損耗。經(jīng)過(guò)功率因數(shù)校正后的脈沖市電進(jìn)入移相全橋開(kāi)關(guān)電路。移相全橋電路設(shè)計(jì)移相全橋電路如圖所示。移相全橋電路以芯片為核心，輸出脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)移相全橋電路四個(gè)開(kāi)關(guān)管。移相全橋開(kāi)關(guān)電路將市電脈沖電流轉(zhuǎn)換成所需的直流電源，送到輸出控制電路。此外，本文在充電系統(tǒng)主電路上采用了在有源功率因數(shù)校正電路和移相全橋電路之間再增加濾波電路，隔離有源功率因數(shù)校正電路和移相全橋電路互相之間的高頻干擾，使系統(tǒng)的各單元電路更能穩(wěn)定可靠地工作。為增加隔離濾波電路前后脈沖信號(hào)比照波形。比照發(fā)現(xiàn)，采用隔離濾波電路有效抑制了高頻

6、干擾。單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì)選擇性能穩(wěn)定的系列單片機(jī)芯片及其外圍電路器件。單片機(jī)檢測(cè)電路先檢測(cè)電池的狀態(tài)，然后控制輸出控制電路，使其輸出足夠大小的電流和電流的脈寬。輸出控制電路設(shè)計(jì)輸出控制電路如圖所示。通過(guò)單片機(jī)檢測(cè)電池的電壓狀態(tài)，然后控制輸出控制電路，從而獲得足夠大小的電流和電流的脈寬。如電池在深度放電后，單組鉛酸電池的電壓會(huì)低于，此時(shí)電池接收充電電流的才能較小，宜采用較小脈沖寬度電流充電，否那么會(huì)損壞電池；當(dāng)單組鉛酸電池電壓大于時(shí)，電池接收充電電流的才能較大，可采用較大脈沖寬度電流充電，有利于完成電動(dòng)汽車電池的快速充電；當(dāng)單組鉛酸電池電壓大于時(shí)，電池接收充電電流的才能下降，可采用較小脈沖寬度電

7、流充電，有利于完成電動(dòng)汽車電池充滿電。此電路設(shè)計(jì)到達(dá)電池接收最大電流的才能，調(diào)整充電電流的大小及電流的脈寬，及時(shí)完成快速充電的功能。充電接口設(shè)計(jì)采用具有防熱功能的充電接口電路，增加了快速充電接口的使用壽命。在通用充電接口容易發(fā)熱的金屬觸頭處安裝溫度檢測(cè)探頭，電動(dòng)汽車充電時(shí)，假如插座與插頭接觸不良，充電接口溫度會(huì)上升，超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的時(shí)，充電接口電路發(fā)出信號(hào)到充電機(jī)控制電路，減少充電電流并報(bào)警，使充電接口中火線金屬觸頭、零線金屬觸頭溫度不再上升，防止由于金屬觸頭溫度過(guò)高而造成電路短路，燒毀電氣設(shè)備，引起火災(zāi)等突發(fā)事故，延長(zhǎng)充電設(shè)備使用壽命。經(jīng)測(cè)試，本設(shè)計(jì)的接口裝置充電次以上未出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，填

8、補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本充電機(jī)的顯示和主要控制局部是由計(jì)算機(jī)來(lái)完成。通過(guò)可視化的語(yǔ)言編程，實(shí)現(xiàn)刷卡充電，充電過(guò)程有語(yǔ)音提示，充電完畢由微型打印機(jī)打出憑條，通過(guò)對(duì)程序的晉級(jí)，實(shí)現(xiàn)充電聯(lián)網(wǎng)。系統(tǒng)測(cè)試對(duì)四組只模塊進(jìn)展并聯(lián)后。個(gè)并聯(lián)的模塊輸出電流均接近于，不管在重載還是輕載的情況下，都可以實(shí)現(xiàn)均流充電。這一技術(shù)將為以后研制更大功率的充電設(shè)備打下根底。結(jié)論本文介紹了一種電動(dòng)汽車自適應(yīng)直流快速充電系統(tǒng)，電動(dòng)汽車充電模塊功率變換系統(tǒng)采用模塊化構(gòu)造。采利用該方法充電，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電池?zé)o損害情況下快速充電，克制電動(dòng)汽車開(kāi)展的瓶頸。通過(guò)對(duì)充電機(jī)實(shí)際測(cè)試，可得如下結(jié)論：采用防熱功能的快速充電接口電路，可使充電接口使

9、用壽命延長(zhǎng)倍以上。增加濾波電路，有效隔離了有源功率因數(shù)校正電路和全橋移相電路之間存在的高頻干擾。多只轉(zhuǎn)換模塊并聯(lián)時(shí)，不管在重載還是輕載下，都能均流工作。先采用寬脈沖對(duì)電池組進(jìn)展自適應(yīng)充電，當(dāng)容量達(dá)后，采用尖脈沖微分波形對(duì)電池組進(jìn)展充電，可使其容量激活到最大。 沈翠鳳 單位：鹽城工學(xué)院電氣工程學(xué)院參考文獻(xiàn)侯聰玲，吳捷，李金鵬，等蓄電池充電方法的研究電源技術(shù)應(yīng)用，：王艷茹，李文坡，陳杰脈沖充電進(jìn)步鉛蓄電池充電效率的研究電池工業(yè)，：段朝偉，張雷，劉剛電動(dòng)汽車鉛酸電池脈沖快速充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化儀表，：杜娟娟，裴云慶，王兆安電動(dòng)車鉛酸蓄電池的脈沖快速充電設(shè)計(jì)電源技術(shù)應(yīng)用，：沈翠鳳，裴玉兵一種電動(dòng)汽車自適應(yīng)快速充電系統(tǒng)中國(guó)專利：，沈翠鳳，裴玉兵電動(dòng)汽車車載式永磁發(fā)電機(jī)智能充電控制系統(tǒng)中國(guó)專利：，肖金球，劉士游，陳聰偉，等基于的電動(dòng)汽車智能快速充電系統(tǒng)研究電源