基于DSP的車載充電機的研究與實現(xiàn)

鄧府

摘 要：伴隨著經(jīng)濟的提高，汽車數(shù)量增多，對汽車方面的技術(shù)也得到了提高。車載充電機是區(qū)別于汽車建造的另一種裝置，對于當(dāng)前時代的人而言，因為時代的發(fā)展使得汽車技術(shù)得到了很大程度上的完善，其次手機的普及以及其重要性，使得很多人都喜歡在汽車上為手機充電，因為汽車充電的便捷和靈活，不受地點和時間的限制，使得其受到了很大程度上的歡迎。為電動汽車動力電池安全自動的充滿電，需要有效的設(shè)計一款基于DPS芯片的車載充電機，并且需要科學(xué)的采取半橋拓撲介個，設(shè)計了適用于一款高頻脈沖的一款變壓器隔離的驅(qū)動電路，本文針對基于DPS車載充電機的研究以及其實現(xiàn)展開針對性的研究和探討，并且采取一系列的試驗證明其系統(tǒng)以及相關(guān)硬件設(shè)計的可行性。

關(guān)鍵詞：電動汽車 車載充電器 研究與實現(xiàn) 試驗及可行性

1 引言

隨著近年來的環(huán)境污染越來越嚴重，如何控制環(huán)境污染一直是當(dāng)前我國致力研究的問題，然而，燒油汽車的污染問題一直得不到解決與完善。純電動汽車的研發(fā)使世界看到了未來汽車發(fā)展的可能性，節(jié)能，無污染的純電動汽車相對于普通汽車有著天然的優(yōu)勢，是未來汽車發(fā)展的重要方向，目前，隨著國家對純電動汽車的關(guān)注和重視，使純電動汽車開發(fā)相對完善，已經(jīng)開始了銷售的工作，使其進入了人民家庭中，并取得了不錯的評價。電動汽車通過電力所驅(qū)動，對于環(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。在近年來，隨著國內(nèi)外對于電動汽車以及相關(guān)技術(shù)的研究，使得電動汽車的發(fā)展逐漸得到了完善和加強，但是在發(fā)展電動汽車的過程中，相對于我國傳統(tǒng)的燃油汽車來說，電動汽車所存在的一系列續(xù)航問題一直以來是制約著其發(fā)展的主要問題，因此，大力發(fā)展電動汽車電池，進而有效的推動電動汽車的發(fā)展，是當(dāng)前的主要發(fā)展方向，就目前而言，車載充電機是使電動汽車可以使用的關(guān)鍵裝置，也是為電動汽車充電的主要儀器，因為充電機的相關(guān)技術(shù)以及建設(shè)規(guī)模，使得充電機一直得不到廣泛的普及，因此出現(xiàn)了車載充電機設(shè)備，車載充電機相對體積較小，并且更加方便快捷，對于電動汽車的發(fā)展有著十分重要的意義，需要對其發(fā)展加以重視。

2 車載充電機的工作原理以及其相關(guān)分類研究

針對電動汽車充電機的定義來說，其是一個充電裝置，是為電動汽車充電的主要設(shè)備，可以有效的為電動汽車的電池進行有效的充電，進而保證電動汽車可以有效的運行。電動汽車充電機是電動汽車發(fā)展過程中不可忽視的裝置，是滿足且推動電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，因此，如何加強電動汽車充電機的充電效率以及充電效果，最大程度上的提高電動汽車的使用時間和電池的使用壽命是研究充電機的關(guān)鍵思想。充電機的主要類型大概可以分為地面充電機以及車載充電機兩種，并且地面充電機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汽車的充電接口的對接，即可有效的實現(xiàn)對于電動汽車的充電工作。其主要的工作原理為采取三相交流電來作為其主要的輸入電源，并且在經(jīng)過全橋整流器的工作蒸餾，再有效的經(jīng)過LC濾波后得到了直流母線的電壓，進而再有效的通過其轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換，車載充電機對于電動汽車來說有著十分關(guān)鍵性的意義，并且因為車載充電機的試驗成本較低，并且是電動汽車使用過程中的關(guān)鍵裝置，因此進行車載充電機的研究和探討有著十分關(guān)鍵性的意義。

相對來說，地面充電機有著不錯的優(yōu)勢，但是關(guān)于其建設(shè)的充電設(shè)施建設(shè)在我國并沒有得到普及以及優(yōu)化，使得其仍存在一系列的問題需要解決。但是對于車載充電機來說，它雖然沒有前者的優(yōu)勢，但是它相對更加方便和快捷，也可以有效的為電動汽車充電，相對于地面充電機來說，車載充電機有著體積較小，并且可以靈活便捷的使用，可以有效的實現(xiàn)全天候充電等，因為這些優(yōu)勢，使得車載充電機在國內(nèi)外都得到了很大的重視并且也開始了對其的研究和試驗，并且在研究的過程中也得到了一系列的相關(guān)技術(shù)的研究。

3 對于硬件電路的設(shè)計以及其工作原理的研究探討

本文所設(shè)計的電動汽車充電機主要是由功率部分以及控制部分所組成的，并且對于控制電流來說主要是以芯片來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數(shù)字運算的方式來進行對于脈沖的調(diào)制，控制主回路功率的器件開關(guān)，從而有效的進行調(diào)節(jié)和輸出電壓電流，進而有效的實現(xiàn)保護邏輯的運行。

3.1 對于主電路的研究和設(shè)計

對于主電路的研究和設(shè)計由下圖中的圖1所示。該圖上所設(shè)計出來的主電路可以有效的防止在初始上電時浪涌電流過大的問題，并且有效的避免了因為電流過大而有可能會燒毀電阻絲的問題。其次，該主電路的設(shè)計可以有效的實現(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，很大程度上的實現(xiàn)了在功率方面的轉(zhuǎn)換，在對于電路的設(shè)計過程中，考慮到了其安全性和穩(wěn)定性，可以更好的實現(xiàn)對于電池的充電。

3.2 對于驅(qū)動電路的設(shè)計和研究

因為功率MOSFET所存在的特殊特點，使得其在工作的過程中很容易會受到電路的干擾，進而降低工作的效率效果甚至出現(xiàn)無法工作的情況，因此需要進行針對性的預(yù)防和解決。因為光電耦合器所存在的一系列的特點和限制，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合來工作，因此本文所采取的驅(qū)動電路還是以脈沖變壓器來作為阻隔電路的關(guān)鍵裝置。相對于光電耦合器來說，脈沖變壓器所存在的優(yōu)點以及優(yōu)勢更強，無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壓進而有效的實現(xiàn)功率的關(guān)斷等。

本次設(shè)計主要采取了FAN來作為主要的驅(qū)動芯片，并且設(shè)計了圖2所示的電路。

4 在充電策略方面的研究和探討

在充電機設(shè)計的過程中，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，就會很容易出現(xiàn)一系列的充電問題，導(dǎo)致在充電過程中出現(xiàn)不足的問題，因此需要針對這些問題進行針對性的解決。在當(dāng)前而言，采取的充電策略主要是三階段的方式來進行充電，相對于傳統(tǒng)的充電方式來說，采取三階段的充電策略就相對于同時采取了恒流以及恒壓的充電方式，是二者的科學(xué)結(jié)合。在進行充電開始的過程中，需要采取一系列的較大的電流來為電池進行有效的充電，并且在電流逐漸衰弱之后減少一個預(yù)定的數(shù)值，進而再有效的轉(zhuǎn)移到第三階段，使得充電的效率以及穩(wěn)定性更高，避免了因為電流過大而導(dǎo)致的為電池充電不足或者過足的情況，對于電池來說就是一種破壞。

本文是以第三階段的充電方法進行了一定的完善，增加了脈沖電流的預(yù)充電過程，就是在充電的過程中對于電池進行一系列的脈沖電流充電，這樣可以有效的防止因為充電過度或者對于深度放電的電池進行一系列的損壞，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程中所存在的極化現(xiàn)象。本文所設(shè)計的充電流程由下圖3、圖4所示。

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

5 結(jié)語

隨著近年來的環(huán)境污染越來越嚴重，很多國家都展開了對于電動汽車的研究和試驗，我國也不例外，在近年來一直致力研究與電動汽車。對于電動汽車來說，電池是其關(guān)鍵裝置，是電動汽車的靈魂，也是制造一個優(yōu)質(zhì)的電動汽車所必須要考慮的。對于電動汽車的車載充電機的設(shè)計的過程中，還需要針對其所存在的一系列問題進行不斷的研究和深入的探討，找出較為科學(xué)便捷的方法來實現(xiàn)對于技術(shù)的完善，以技術(shù)穩(wěn)定性強，安全性能交加以及運行效果良好的目標(biāo)。其次，車載充電機對于電動汽車的發(fā)展來說是十分關(guān)鍵且必要的，并且在車載充電機的設(shè)計和研究的過程中成本較低，需要大量的實驗和設(shè)計，具有較高的應(yīng)用價值和意義。

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