基于DSP的車載充電機的研究與實現

鄧府

摘 要：伴隨著經濟的提高，汽車數量增多，對汽車方面的技術也得到了提高。車載充電機是區別于汽車建造的另一種裝置，對于當前時代的人而言，因為時代的發展使得汽車技術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，需要有效的設計一款基于DPS芯片的車載充電機，并且需要科學的采取半橋拓撲介個，設計了適用于一款高頻脈沖的一款變壓器隔離的驅動電路，本文針對基于DPS車載充電機的研究以及其實現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以及相關硬件設計的可行性。

關鍵詞：電動汽車 車載充電器 研究與實現 試驗及可行性

1 引言

隨著近年來的環境污染越來越嚴重，如何控制環境污染一直是當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。純電動汽車的研發使世界看到了未來汽車發展的可能性，節能，無污染的純電動汽車相對于普通汽車有著天然的優勢，是未來汽車發展的重要方向，目前，隨著國家對純電動汽車的關注和重視，使純電動汽車開發相對完善，已經開始了銷售的工作，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動，對于環境的污染較小，在節約資源和能源方面也有著巨大的優勢。在近年來，隨著國內外對于電動汽車以及相關技術的研究，使得電動汽車的發展逐漸得到了完善和加強，但是在發展電動汽車的過程中，相對于我國傳統的燃油汽車來說，電動汽車所存在的一系列續航問題一直以來是制約著其發展的主要問題，因此，大力發展電動汽車電池，進而有效的推動電動汽車的發展，是當前的主要發展方向，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，因為充電機的相關技術以及建設規模，使得充電機一直得不到廣泛的普及，因此出現了車載充電機設備，車載充電機相對體積較小，并且更加方便快捷，對于電動汽車的發展有著十分重要的意義，需要對其發展加以重視。

2 車載充電機的工作原理以及其相關分類研究

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展過程中不可忽視的裝置，是滿足且推動電動汽車發展的關鍵技術，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，并且在經過全橋整流器的工作蒸餾，再有效的經過LC濾波后得到了直流母線的電壓，進而再有效的通過其轉換器實現電壓的轉換，車載充電機對于電動汽車來說有著十分關鍵性的意義，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鍵裝置，因此進行車載充電機的研究和探討有著十分關鍵性的意義。

相對來說，地面充電機有著不錯的優勢，但是關于其建設的充電設施建設在我國并沒有得到普及以及優化，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，可以有效的實現全天候充電等，因為這些優勢，使得車載充電機在國內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技術的研究。

3 對于硬件電路的設計以及其工作原理的研究探討

本文所設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字運算的方式來進行對于脈沖的調制，控制主回路功率的器件開關，從而有效的進行調節和輸出電壓電流，進而有效的實現保護邏輯的運行。

3.1 對于主電路的研究和設計

對于主電路的研究和設計由下圖中的圖1所示。該圖上所設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，該主電路的設計可以有效的實現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，很大程度上的實現了在功率方面的轉換，在對于電路的設計過程中，考慮到了其安全性和穩定性，可以更好的實現對于電池的充電。

3.2 對于驅動電路的設計和研究

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無法工作的情況，因此需要進行針對性的預防和解決。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動電路還是以脈沖變壓器來作為阻隔電路的關鍵裝置。相對于光電耦合器來說，脈沖變壓器所存在的優點以及優勢更強，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功率的關斷等。

本次設計主要采取了FAN來作為主要的驅動芯片，并且設計了圖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，就會很容易出現一系列的充電問題，導致在充電過程中出現不足的問題，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，是二者的科學結合。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定的數值，進而再有效的轉移到第三階段，使得充電的效率以及穩定性更高，避免了因為電流過大而導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象。本文所設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，電壓外環實現了飽和的狀態，并且在輸出電流上得到了一定的限制，進而有效的實現了電池的快速充電。并且，在充電的過程中電池的電壓達到了一定的數值的時候，電壓的外環和電流的外環就會出現一系列的共同作用，進而實現了為電池充電的過程中提供一個連續的可變電流，進而實現了恒定的輸出電壓來為電池進行有效的高效率的充電。

5 結語

隨著近年來的環境污染越來越嚴重，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，電池是其關鍵裝置，是電動汽車的靈魂，也是制造一個優質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，找出較為科學便捷的方法來實現對于技術的完善，以技術穩定性強，安全性能交加以及運行效果良好的目標。其次，車載充電機對于電動汽車的發展來說是十分關鍵且必要的，并且在車載充電機的設計和研究的過程中成本較低，需要大量的實驗和設計，具有較高的應用價值和意義。

參考文獻：

[1]楊康. 非車載充電機大功率整流器設計與實現[D].武漢理工大學，2017.

[2]趙凌霄. 基于DSP的車載充電機的研究與實現[D].天津大學，2017.

[3]趙凌霄.基于DSP的車載充電機的研究與實現[J].電源學報，2018，16（03）：158-162.

[4]李國洪，李志永，解紅巖.基于DSP的車載充電機的設計與實現[J].電源技術，2014，38（01）：116-119.