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    純電動汽車充電系統設計與研究(上)

    作者:王若飛 高立新 趙明時間:2017-02-21來源:電子產品世界收藏

    1 系統的方案
    本文根據某款純參數需求,匹配定義的車載 器的主要技術參數,見表1。
    結合當前電能供給的典型方式和電源的 發展狀況,充電系統的設計如圖1所示。整個電路采用了AC/DC-DC /DC 的設計結構,首先是220V 的交流市電經EMI濾 波、PFC校正電路變為390V 的直流,然后經DC /DC 半橋變 換及相應的控制電路,保證輸出電流電壓滿足充電電池的 需求。其中PFC 控制電路主要由MOSFET管、Boost升壓電 感、控制芯片ICE2PCS01以及直流濾波電容組成。DC /DC 變換采用半橋式拓撲,主要由高頻變壓器、MOSFET管以及 LC濾波電路組成??刂撇糠滞ㄟ^對蓄電池端電壓、電流信 號的采集反饋,由SG3525產生雙路PWM 波控制半橋拓撲中 MOSFET管的通斷時間來控制充電電流和電壓,其控制部分 還包括對電流、電壓、溫度的采集監測以及實時顯示。

    2 APFC電路設計
    設 計 選 擇 工 作 于 連 續 調 制 模 式 下 的 平 均 電 流 型 升 壓 式 A P F C  電 路 來 實 現 。 具 體 的電 路 設 計 如 圖 2 所 示 , 控 制 芯 片 選 用 C E 2 P C S 0 1 由220V 的交流輸入經過前級的APFC 變換電路后,得到380V 輸出電壓,同時該輸出電壓也是后級DC-DC變換的 輸入電壓。在變壓器的作用下,原邊電壓是190V,副邊輸 出電壓是109V。

    本文引用地址:http://www.me-unplugged.com/article/201702/344252.htm

    表1   充電器主要技術參數

    項目              參數
    輸入電壓          AC220V±20%;50Hz
    輸出電壓范圍    220V~390V
    輸出恒流    10.5A
    功率    3000W
    源電壓調整率    穩壓≦0.2%
    充電階段    恒流→恒壓
    絕緣電阻    輸入輸出≧200MΩ
    整機過熱保護
    溫度閥值    65℃
    絕緣強度    輸入輸出,AC1500V,
    10mA,一分鐘
    冷卻方式    自然冷卻
    工作環境溫度    -40℃ ~65℃
    工作濕度    <90%
    工作效率    >94%
    其它功能    帶CAN總線接口,提供電
    壓、電流、充電進程信號。

    圖1   充電系統總體結構框圖  


    圖2  有源功率因數校正電路

    圖3 半橋變換電路  

    圖4  充電器原理圖

    表2   總線報文結構



    6 吸收回路及濾波回路的設計
    為解決關斷時器件的過壓問題,在圖3 中由D1、R1、C4 組成RCD緩沖器,通過減緩Q1漏源極電壓的上升速度使下 降的電流波形同上升的電壓波形之間的重疊盡量小,以達到 減小開關管損耗的目的。
    同理由D4、R4、C8對Q2的關斷過程進行保護。在輸出整流二極管之后采用LC 濾波電路減小輸出 電流電壓紋波。濾波電感L1的作用是使負 載電流的波動減小,濾波電容C5的作用是 使輸出電壓的紋波減小。當負載突減時, 濾波電容儲能;負載突增時,電容C5上的儲能首先向負載補充能量,以減小輸出電壓的峰-峰值。

    7 控制保護電路設計及功能
    控制保護電路主要完成3個功能:(1)控制充電系統按照 當前的設定的輸出電壓電流值產生占空比可變的PWM波, 對開關管進行驅動, 實現功率變換; (2)當出現過壓、 欠 壓、過流、過溫等故障時,控制充電電源的主回路停止工 作,從而將電源的損壞程度控制在最小范圍;(3)在充放電 過程中,對相應的電壓、電流、溫度等參數實時顯示。(未 完待續)



    關鍵詞: 電動汽車 充電

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