基于DSP的車(chē)載充電機(jī)的研究與實(shí)現(xiàn)

鄧府

摘 要：伴隨著經(jīng)濟(jì)的提高，汽車(chē)數(shù)量增多，對(duì)汽車(chē)方面的技術(shù)也得到了提高。車(chē)載充電機(jī)是區(qū)別于汽車(chē)建造的另一種裝置，對(duì)于當(dāng)前時(shí)代的人而言，因?yàn)闀r(shí)代的發(fā)展使得汽車(chē)技術(shù)得到了很大程度上的完善，其次手機(jī)的普及以及其重要性，使得很多人都喜歡在汽車(chē)上為手機(jī)充電，因?yàn)槠?chē)充電的便捷和靈活，不受地點(diǎn)和時(shí)間的限制，使得其受到了很大程度上的歡迎。為電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池安全自動(dòng)的充滿(mǎn)電，需要有效的設(shè)計(jì)一款基于DPS芯片的車(chē)載充電機(jī)，并且需要科學(xué)的采取半橋拓?fù)浣閭€(gè)，設(shè)計(jì)了適用于一款高頻脈沖的一款變壓器隔離的驅(qū)動(dòng)電路，本文針對(duì)基于DPS車(chē)載充電機(jī)的研究以及其實(shí)現(xiàn)展開(kāi)針對(duì)性的研究和探討，并且采取一系列的試驗(yàn)證明其系統(tǒng)以及相關(guān)硬件設(shè)計(jì)的可行性。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē) 車(chē)載充電器 研究與實(shí)現(xiàn) 試驗(yàn)及可行性

1 引言

隨著近年來(lái)的環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重，如何控制環(huán)境污染一直是當(dāng)前我國(guó)致力研究的問(wèn)題，然而，燒油汽車(chē)的污染問(wèn)題一直得不到解決與完善。純電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)使世界看到了未來(lái)汽車(chē)發(fā)展的可能性，節(jié)能，無(wú)污染的純電動(dòng)汽車(chē)相對(duì)于普通汽車(chē)有著天然的優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)汽車(chē)發(fā)展的重要方向，目前，隨著國(guó)家對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)注和重視，使純電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)相對(duì)完善，已經(jīng)開(kāi)始了銷(xiāo)售的工作，使其進(jìn)入了人民家庭中，并取得了不錯(cuò)的評(píng)價(jià)。電動(dòng)汽車(chē)通過(guò)電力所驅(qū)動(dòng)，對(duì)于環(huán)境的污染較小，在節(jié)約資源和能源方面也有著巨大的優(yōu)勢(shì)。在近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)以及相關(guān)技術(shù)的研究，使得電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展逐漸得到了完善和加強(qiáng)，但是在發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)的過(guò)程中，相對(duì)于我國(guó)傳統(tǒng)的燃油汽車(chē)來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車(chē)所存在的一系列續(xù)航問(wèn)題一直以來(lái)是制約著其發(fā)展的主要問(wèn)題，因此，大力發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)電池，進(jìn)而有效的推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，是當(dāng)前的主要發(fā)展方向，就目前而言，車(chē)載充電機(jī)是使電動(dòng)汽車(chē)可以使用的關(guān)鍵裝置，也是為電動(dòng)汽車(chē)充電的主要儀器，因?yàn)槌潆姍C(jī)的相關(guān)技術(shù)以及建設(shè)規(guī)模，使得充電機(jī)一直得不到廣泛的普及，因此出現(xiàn)了車(chē)載充電機(jī)設(shè)備，車(chē)載充電機(jī)相對(duì)體積較小，并且更加方便快捷，對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展有著十分重要的意義，需要對(duì)其發(fā)展加以重視。

2 車(chē)載充電機(jī)的工作原理以及其相關(guān)分類(lèi)研究

針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電機(jī)的定義來(lái)說(shuō)，其是一個(gè)充電裝置，是為電動(dòng)汽車(chē)充電的主要設(shè)備，可以有效的為電動(dòng)汽車(chē)的電池進(jìn)行有效的充電，進(jìn)而保證電動(dòng)汽車(chē)可以有效的運(yùn)行。電動(dòng)汽車(chē)充電機(jī)是電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展過(guò)程中不可忽視的裝置，是滿(mǎn)足且推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，因此，如何加強(qiáng)電動(dòng)汽車(chē)充電機(jī)的充電效率以及充電效果，最大程度上的提高電動(dòng)汽車(chē)的使用時(shí)間和電池的使用壽命是研究充電機(jī)的關(guān)鍵思想。充電機(jī)的主要類(lèi)型大概可以分為地面充電機(jī)以及車(chē)載充電機(jī)兩種，并且地面充電機(jī)的輸入端與電流的電源所連接，使得輸出端只需要完成電動(dòng)汽車(chē)的充電接口的對(duì)接，即可有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)的充電工作。其主要的工作原理為采取三相交流電來(lái)作為其主要的輸入電源，并且在經(jīng)過(guò)全橋整流器的工作蒸餾，再有效的經(jīng)過(guò)LC濾波后得到了直流母線的電壓，進(jìn)而再有效的通過(guò)其轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換，車(chē)載充電機(jī)對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)有著十分關(guān)鍵性的意義，并且因?yàn)檐?chē)載充電機(jī)的試驗(yàn)成本較低，并且是電動(dòng)汽車(chē)使用過(guò)程中的關(guān)鍵裝置，因此進(jìn)行車(chē)載充電機(jī)的研究和探討有著十分關(guān)鍵性的意義。

相對(duì)來(lái)說(shuō)，地面充電機(jī)有著不錯(cuò)的優(yōu)勢(shì)，但是關(guān)于其建設(shè)的充電設(shè)施建設(shè)在我國(guó)并沒(méi)有得到普及以及優(yōu)化，使得其仍存在一系列的問(wèn)題需要解決。但是對(duì)于車(chē)載充電機(jī)來(lái)說(shuō)，它雖然沒(méi)有前者的優(yōu)勢(shì)，但是它相對(duì)更加方便和快捷，也可以有效的為電動(dòng)汽車(chē)充電，相對(duì)于地面充電機(jī)來(lái)說(shuō)，車(chē)載充電機(jī)有著體積較小，并且可以靈活便捷的使用，可以有效的實(shí)現(xiàn)全天候充電等，因?yàn)檫@些優(yōu)勢(shì)，使得車(chē)載充電機(jī)在國(guó)內(nèi)外都得到了很大的重視并且也開(kāi)始了對(duì)其的研究和試驗(yàn)，并且在研究的過(guò)程中也得到了一系列的相關(guān)技術(shù)的研究。

3 對(duì)于硬件電路的設(shè)計(jì)以及其工作原理的研究探討

本文所設(shè)計(jì)的電動(dòng)汽車(chē)充電機(jī)主要是由功率部分以及控制部分所組成的，并且對(duì)于控制電流來(lái)說(shuō)主要是以芯片來(lái)作為主要的控制芯片，并且主要包含了DPS外圍電路以及輔助電源電路和驅(qū)動(dòng)電路以及采樣電路等，DPS主要完成工作的電壓以及電路和對(duì)于溫度等一系列的模擬量的采集和反饋，并且可以有效的通過(guò)數(shù)字運(yùn)算的方式來(lái)進(jìn)行對(duì)于脈沖的調(diào)制，控制主回路功率的器件開(kāi)關(guān)，從而有效的進(jìn)行調(diào)節(jié)和輸出電壓電流，進(jìn)而有效的實(shí)現(xiàn)保護(hù)邏輯的運(yùn)行。

3.1 對(duì)于主電路的研究和設(shè)計(jì)

對(duì)于主電路的研究和設(shè)計(jì)由下圖中的圖1所示。該圖上所設(shè)計(jì)出來(lái)的主電路可以有效的防止在初始上電時(shí)浪涌電流過(guò)大的問(wèn)題，并且有效的避免了因?yàn)殡娏鬟^(guò)大而有可能會(huì)燒毀電阻絲的問(wèn)題。其次，該主電路的設(shè)計(jì)可以有效的實(shí)現(xiàn)了輸出直流電流直接輸入到電池中，并且效率較高效果較好，很大程度上的實(shí)現(xiàn)了在功率方面的轉(zhuǎn)換，在對(duì)于電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到了其安全性和穩(wěn)定性，可以更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)于電池的充電。

3.2 對(duì)于驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)和研究

因?yàn)楣β蔒OSFET所存在的特殊特點(diǎn)，使得其在工作的過(guò)程中很容易會(huì)受到電路的干擾，進(jìn)而降低工作的效率效果甚至出現(xiàn)無(wú)法工作的情況，因此需要進(jìn)行針對(duì)性的預(yù)防和解決。因?yàn)楣怆婑詈掀魉嬖诘囊幌盗械奶攸c(diǎn)和限制，使得其所存在的工作頻率得到了很大程度上的限制，因此使得該裝置并不適用于高頻率的場(chǎng)合來(lái)工作，因此本文所采取的驅(qū)動(dòng)電路還是以脈沖變壓器來(lái)作為阻隔電路的關(guān)鍵裝置。相對(duì)于光電耦合器來(lái)說(shuō)，脈沖變壓器所存在的優(yōu)點(diǎn)以及優(yōu)勢(shì)更強(qiáng)，無(wú)論是其工作頻率較高還是在其傳遞功率方面都是前者所無(wú)法比擬的，并且它也不需要輔助電源的存在就可以有效的提供負(fù)壓進(jìn)而有效的實(shí)現(xiàn)功率的關(guān)斷等。

本次設(shè)計(jì)主要采取了FAN來(lái)作為主要的驅(qū)動(dòng)芯片，并且設(shè)計(jì)了圖2所示的電路。

4 在充電策略方面的研究和探討

在充電機(jī)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，如果采取較為單一的恒流或者采取較為單一的恒壓充電的方式，就會(huì)很容易出現(xiàn)一系列的充電問(wèn)題，導(dǎo)致在充電過(guò)程中出現(xiàn)不足的問(wèn)題，因此需要針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性的解決。在當(dāng)前而言，采取的充電策略主要是三階段的方式來(lái)進(jìn)行充電，相對(duì)于傳統(tǒng)的充電方式來(lái)說(shuō)，采取三階段的充電策略就相對(duì)于同時(shí)采取了恒流以及恒壓的充電方式，是二者的科學(xué)結(jié)合。在進(jìn)行充電開(kāi)始的過(guò)程中，需要采取一系列的較大的電流來(lái)為電池進(jìn)行有效的充電，并且在電流逐漸衰弱之后減少一個(gè)預(yù)定的數(shù)值，進(jìn)而再有效的轉(zhuǎn)移到第三階段，使得充電的效率以及穩(wěn)定性更高，避免了因?yàn)殡娏鬟^(guò)大而導(dǎo)致的為電池充電不足或者過(guò)足的情況，對(duì)于電池來(lái)說(shuō)就是一種破壞。

本文是以第三階段的充電方法進(jìn)行了一定的完善，增加了脈沖電流的預(yù)充電過(guò)程，就是在充電的過(guò)程中對(duì)于電池進(jìn)行一系列的脈沖電流充電，這樣可以有效的防止因?yàn)槌潆娺^(guò)度或者對(duì)于深度放電的電池進(jìn)行一系列的損壞，很大程度上的提高了電池的使用壽命，并且也減少了電池在充電的過(guò)程中所存在的極化現(xiàn)象。本文所設(shè)計(jì)的充電流程由下圖3、圖4所示。

本文所采取的充電流程如上圖所示。在進(jìn)行對(duì)電池充電的初始階段，電壓外環(huán)實(shí)現(xiàn)了飽和的狀態(tài)，并且在輸出電流上得到了一定的限制，進(jìn)而有效的實(shí)現(xiàn)了電池的快速充電。并且，在充電的過(guò)程中電池的電壓達(dá)到了一定的數(shù)值的時(shí)候，電壓的外環(huán)和電流的外環(huán)就會(huì)出現(xiàn)一系列的共同作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了為電池充電的過(guò)程中提供一個(gè)連續(xù)的可變電流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了恒定的輸出電壓來(lái)為電池進(jìn)行有效的高效率的充電。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著近年來(lái)的環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重，很多國(guó)家都展開(kāi)了對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)的研究和試驗(yàn)，我國(guó)也不例外，在近年來(lái)一直致力研究與電動(dòng)汽車(chē)。對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，電池是其關(guān)鍵裝置，是電動(dòng)汽車(chē)的靈魂，也是制造一個(gè)優(yōu)質(zhì)的電動(dòng)汽車(chē)所必須要考慮的。對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)載充電機(jī)的設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還需要針對(duì)其所存在的一系列問(wèn)題進(jìn)行不斷的研究和深入的探討，找出較為科學(xué)便捷的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于技術(shù)的完善，以技術(shù)穩(wěn)定性強(qiáng)，安全性能交加以及運(yùn)行效果良好的目標(biāo)。其次，車(chē)載充電機(jī)對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展來(lái)說(shuō)是十分關(guān)鍵且必要的，并且在車(chē)載充電機(jī)的設(shè)計(jì)和研究的過(guò)程中成本較低，需要大量的實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)，具有較高的應(yīng)用價(jià)值和意義。

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