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纯电动汽车充电系统设计与研究(下)[sg3525]

屠星鹏2022-06-20 10:31:59 92 人围观
简介接上篇8 驱动信号的产生驱 动 信 号 的 产 生 过 程 如 下 : 将 电 阻 分 压 获 取 的 输 出 电 压 信 号 以 及 电 流

原标题:

纯电动汽车充电系统设计与研究(下)

本文关键词:sg3525

接上篇

8 驱动信号的产生

驱 动 信 号 的 产 生 过 程 如 下 : 将 电 阻 分 压 获 取 的 输 出 电 压 信 号 以 及 电 流 霍 尔 传 感 器 采 集 的 输 出 电 流 信 号 送 至 SG3525的误差放大器的反相输入端,由其产生两路PWM方 波信号,6N137对该方波信号光耦隔离,并送至FAN7390进 行功率放大和波形转换,以驱动半桥变换器。

纯电动汽车充电系统设计与研究(下)纯电动汽车充电系统设计与研究(下)

图6 高频变压器原边电压电流波形图

纯电动汽车充电系统设计与研究(下)

图7 功率因子校正波形图

9 保护电路的设计

保护电路具有过压、欠压、过流、过温等保护功能,在 出现上述故障时,控制系统首先对故障的紧急程度进行判断, 当出现过欠压或者过温警示信号时,实行限制输出功率保护方 案;在出现过流、短路等故障时,控制主电路停止工作,保护 充电电源免受损坏。要使系统正常工作,需要重新开机。

10 单片机控制设计

该系统的总体控制采用NEC的F0881单片机作为充电器 的"智能"中心,对充电过程进行控制。由于采用智能充电, 电池每个阶段所需的充电电压和充电电流都不同, 则在充电 时该单片机对电池端的电流电压信号进行采集,分析处理, 模糊推理、模糊决策等,根据不同的状态采用对应的慢脉 冲、快速充电方法以及保证在各充电阶段之间的稳定切换, 对出现的各种故障和报警信号进行处理,该部分还包括对电 流、电压和温度的采集以及显示等,具体控制原理见图4。

11 充电器CAN总线通讯协议定义

充电器通过CAN总线节点与电池管理系统通信,获取 电池单体电压值和电池温度值。当充电器监测电池总电压达 到预定值,则自动停止充电;当充电器接收信号(电池单体 电压值和温度值超过预定值),将自动停止充电。

图5为充电器CAN网络拓扑图,充电器和电池管理系统

都位于高速CAN线上,它们之间直接通讯,可靠性高,同 时把所有信息按照CAN协议发到CAN总线上。

表2为29标识符的分配表:其中,优先级为3位,可以 有8个优先级;R一般固定为0;DP现固定为0;8位的PF为报 文的代码;8位的PS为目标地址或组扩展;8位的SA为发送 此报文的源地址。低速CAN总线频率为20KbPS,网络地址分配及充电器的报文见表3、4、5。

为验证其实际运行效果,采用220V±20% 的宽范围交 流电源作为输入电源, 并应用电动车用蓄电池带载试验, 测得其PFC校正和半桥变换器原边的电流电压波形分别见图

6所示。

纯电动汽车充电系统设计与研究(下)

图5 充电器CAN网络拓扑图

图7为满载时的功率因数校正波形,可以得出开关管在

输入电压电流工频过零点是完全处于截止状态的,PFC 电感 处于电感电流连续的工作模式,这样保证输入电流很好地跟 随输入电压成正弦波,电路具有很高的功率因数。上图为慢 脉冲充电模式下变压器原边的电压电流波形,可以看出电压 波形和电流波形相位一致性较好,开关管的波形与理论上分 析的完全一致,在开关管关断瞬间电压尖峰较小,说明变压 器的漏感较小,功率转换的损耗小,经过不同充电阶段不同 充电模式下的反复测试,结果表明该充电器性能稳定,达到 了快速无损伤充电的目的,且整机的转换效率在94%以上。

12 总结

本文根据整车参数需求对其充电系统参数进行了匹配 设计,对APFC电路、半桥式逆变部分、高频变压器、吸收 回路及滤波回路、保护电路、单片机控制等进行了开发设 计,并对充电器CAN总线通讯协议定义,经过不同充电阶 段不同充电模式下的反复测试,结果表明该充电器性能稳 定,达到了快速无损伤充电的目的,且整机的转换效率在

94%以上。

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