电动汽车智能充电的设计

1、电动汽车智能充电的设计近年来，随着传统能源的日益枯竭，我国的经济发展正面临着很大困境，提倡新能源的开发与利用已经成为我国经济发展的唯一出路。这也使新能源的相关技术得到了迅猛发展，电动汽车便是以新能源技术作为核心而研发出的产物。不过，由于电动汽车的续航能力较差，这也使充电问题成为电动汽车发展过程中面临的一大难题。研发一种能够对电动汽车进行精准、高效、安全的智能充电系统，对于提高电动汽车续航能力、保障自然生态环境、缓解能源枯竭形势有着十分重要的意义。1 电动汽车智能充电的研究1.1 电动汽车智能充电装置电动汽车在充电过程中，其核心在于充电装置，充电装置大置可分为两类，分别是车载充电装置与非车载充电

2、装置，车载充电装置易于携带、结构简单，但该类充电装置只重视如何将电充进锂电池当中，而在电网影响、温度监控以及电池特性等方面则没有进行全面的考虑，这也使其在充电速度上较慢，并且极易给电网造成污染和危害。非车载充电装置则属于一种地面充电桩，这种充电装置的功率往往较大，在充电速度上也比较快，不过现阶段在许多城市中还尚未得到应用，并且该类充电装置的续航能力较差，在充电上也较为不便，这也使其仍旧需要很长一段时间的发展与完善。1.2 电动汽车智能充电的要求对于电动汽车来说，要想实现电动汽车的精准、快速充电，就必须要满足以下要求：（1）充电系统的安全性必须要有保障，在充电过程中确保其不会对电网及周边人或物造

3、成危害；（2）智能充电系统应具备快速充电的特点，以此提高电动汽车的续航能力；（3）智能充电系统应具备实时监测与保护功能，其能够对电动汽车中的电池电量、安全状态等数据进行实时的采集与监控，并避免在充电过程中因过流或过压等原因而造成充电系统损坏；（4）智能充电系统应便于携带，以利于电动汽车能够随时随地的进行充电，提高电动汽车充电的便捷性。2 电动汽车智能充电系统设计为了使智能充电系统能够满足上述使用要求，本文设计了一种智能充电系统，该系统具备较高的安全性、快速性与便捷性，能够对电动汽车中的电池状态进行实时监测，从而实现精准、快速的充电，并且其还能在充电过程中防止过流或过压对系统造成破坏。2.1 总

4、体方案的设计由220VAC/16A 的家用电网充当电动汽车智能充电系统的主电源，其输出功率为3.3kW，其对电动汽车电池BMS 单元的控制是通过CAN 接口来实现的，在充电过程中，当遇到瞬时电流过大状况时，系统会自动将瞬时电流限制成其自身能够承受的最大电流值，而当遇到过压或欠压状况时，系统则会停止充电，待电压恢复正常后会重新进行充电。该系统能够对交流线路中的电流进行实时监测，并对充电的电流进行限制，以预防瞬时电流超出其最大值16A。当电动汽车在运行过程中，严禁利用智能充电系统进行充电，只有在电动汽车完全停止后，系统才会允许驾驶员进行充电操作。该系统的电源利用PFC 功率因数校正电路、滤波器及整

5、流器来对交流电实施隔离转换，以此实现对电动汽车锂电池的快速充电，同时通过通讯电路和电池中的BMS 单元进行通讯。在充电过程中，系统会对其进行实时监控，并通过CAN 总线来下达充电、中断等控制命令。2.2 智能充电模块设计为了避免系统在充电时发出大量谐波而造成电网污染，因此需要对其总谐波量进行限制，通过UCC28070 来对PFC 功率因数校正电路进行设计可以有效解决这一问题。在恒流阶段中，系统会对充电电流进行限制，以此确保输入电压能够平稳过渡到恒压阶段。2.3 电池数据采集模块电动汽车智能充电系统能够对电池中的电流、电压及温度等状态信息进行实时采集与监测，在该系统中设置有JLD4U2P2 型电

6、压传感器、JLK-7 型电流传感器、DS18B20 型温度传感器，通过这些传感器的利用来实现电池电压、电流及温度的数据测量与监测，其中，温度传感器可进行多个串联设置，以此确保其能够对电动汽车中的多个电池温度进行同时采集，其不仅成本较低，而且构造也较为简单，能够在不同的环境下实现系统的数据实时采集与监测功能。2.4 电池管理控制设计电动汽车智能充电系统中的电池管理控制单元主要是利用PIC18F66K80 单片机来实现其控制功能的，它能够对电池中BMS 单元的全部功能进行控制。为了节省系统的能量消耗，PIC18F66K80 单片机的工作模式采用了唤醒模式。在单片机中还扩展有12 位的A/D 转换模

7、块，该转换模块自带有11 个转换通道。此外，单片机中还设置有相应的CAN 通讯接口、64KB 闪存存储器、1024 字节EEPROM以及能够进行寻址的两个USART 串行接口。该系统利用传感器来对电池中的电压、温度及电流等信息进行采集，并发送给PIC18F66K80单片机，经A/D 转换模块进行转换后，来对电池的SOC 状态进行估算，然后对这些数据进行处理。由于SOC 估算的时间较长会造成漂移问题，影响SOC 估算结果的准确性，因此需要对SOC 进行定期的检准。BMS 控制单元所下达的数据接收等命令是利用CAN 总线来实现的，在单片机中设置有CAN 控制器，并利用TJA1040 外部收发器与C

8、AN 控制器中的收发模块电路来实现对数据通讯功能。2.5 智能充电系统的具体流程分析如图1 所示为智能充电系统的智能充电曲线示意图。从图1 中可知该系统的输入电压在176V/AC 至264V/AC 之间，其输出电压则可达到250V/DC 至390V/DC， 输出功率为3.3kW，其最高电流输出为13A，由此表明该系统的运行稳定。电动汽车智能充电系统的具体流程是：当智能充电系统与交流电源连接时，系统会对自身状态进行自检，在自检通过后，系统会对交流电源进行匹配。这时系统中的硬件电路会输出单独的12V 直流电作为交流电源中的辅助电源，而系统软件则会进行逻辑分析，并对输出的辅助电源进行检测，只有在检测

9、到辅助电源后，系统才会利用硬件连接来激活BMS 单元，待BMS 激活后，BMS 单元会将CAN 总线信号发送给系统，由系统对CAN 总线信号进行检测，以此确认BMS 单元是否被唤醒，在确认以后，系统会将准备信号发送给BMS 单元，此时的系统便处于准备状态。然后BMS 单元在收到准备信号后，会将使能信号传输到系统当中，这时系统便会从准备状态过渡到使能状态。当BMS 单元中的各类传感器对电池的温度、电流及电压等数据进行采集后，这时BMS 会根据电池的实际状态发送相应的充电命令，并将这些采集的数据一并发送给系统当中，系统在接收到充电命令及数据以后，其内部PLC 单片机便会控制继电器开启，同时将这些数据发送到显示屏中，驾驶员能够通过显示屏直观的了解到电动汽车中的电池充电情况，从而实现电动汽车的智能充电。图1：智能充电系统的智能充电曲线示意图3 结语本文通过对电动汽车现有充电装置的类型、优缺点