本實(shí)用新型主要涉及電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體是四段式高功率車(chē)載充電機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)動(dòng)車(chē)輛越來(lái)越來(lái)，能源與環(huán)境問(wèn)題也越來(lái)越突出。電動(dòng)汽車(chē)作為新能源汽車(chē)成為了解決問(wèn)題的有效方法之一，而車(chē)載充電機(jī)是電動(dòng)汽車(chē)的充電核心設(shè)備，關(guān)系著電動(dòng)汽車(chē)能量的來(lái)源。我國(guó)的車(chē)載充電機(jī)在充電時(shí)，依然存在以下問(wèn)題：

1、我國(guó)大多數(shù)廠(chǎng)商生產(chǎn)的充電機(jī)都采用可控硅或硅整流直流充電機(jī)，現(xiàn)有充電機(jī)的充電控制策略不能良好地符合各類(lèi)型蓄電池充電時(shí)的最佳充電曲線(xiàn)參數(shù)和電池的日常維護(hù)要求，使蓄電池很少實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)預(yù)期的循環(huán)壽命次數(shù)。

2、車(chē)載充電機(jī)在進(jìn)行充電時(shí)，充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，快速充電技術(shù)和均衡充電技術(shù)發(fā)展還不夠完善，充電效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了四段式高功率車(chē)載充電機(jī)，它不僅能夠提高蓄電池組的使用壽命，實(shí)現(xiàn)快速充電，而且有效提高了車(chē)載充電機(jī)的功率因數(shù)和充電效率。

本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

四段式高功率車(chē)載充電機(jī)，包括交流電源、全橋整流電路、模糊自整定控制器、被控對(duì)象和蓄電池組，所述交流電源的輸出端與全橋整流電路連接，所述全橋整流電路的輸出端與模糊自整定控制器連接，所述模糊自整定控制器的輸出端與被控對(duì)象連接，所述被控對(duì)象的輸出端與蓄電池組連接，所述被控對(duì)象包括PWM控制模塊和DC/DC控制模塊，所述PWM控制模塊包括PWM控制器、第一電壓電流檢測(cè)模塊、第一驅(qū)動(dòng)模塊、整流PWM調(diào)制模塊和相位檢測(cè)模塊，所述第一電壓電流檢測(cè)模塊、第二驅(qū)動(dòng)模塊均與PWM控制器、整流PWM調(diào)制模塊連接，所述整流PWM調(diào)制模塊包括大功率絕緣柵型晶體管，所述相位檢測(cè)模塊與PWM控制器、交流電源連接，所述DC/DC控制模塊包括DC/DC控制器、第二電壓電流檢測(cè)模塊、第二驅(qū)動(dòng)模塊、DC/DC變換模塊，所述第二驅(qū)動(dòng)模塊與DC/DC控制器、DC/DC變換模塊連接，所述DC/DC變換模塊與整流PWM調(diào)制模塊、蓄電池組連接，所述第二電壓電流檢測(cè)模塊與蓄電池組、DC/DC控制器連接。

還包括保護(hù)控制電路，所述保護(hù)控制電路分別連接PWM控制器和DC/DC控制器，所述保護(hù)控制電路是過(guò)流、過(guò)壓、短路保護(hù)控制電路。

對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果是：

1、本實(shí)用新型使用基于PWM控制器、DC/DC控制器的智能控制芯片，由模糊自整定控制器控制充電，可提高蓄電池組充電接受能力，節(jié)約用電、快速充電，提高蓄電池組的使用壽命。

2、本實(shí)用新型通過(guò)PWM調(diào)制調(diào)節(jié)充電的功率，通過(guò)DC/DC變換調(diào)節(jié)充電的電壓和電流，有效提高了車(chē)載充電機(jī)的功率因數(shù)和充電效率。

附圖說(shuō)明

附圖1是本實(shí)用新型工作原理圖。

附圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例1電流電壓充電曲線(xiàn)圖。

附圖中所示標(biāo)號(hào)：1、交流電源；2、全橋整流電路；3、模糊自整定控制器；4、被控對(duì)象；5、蓄電池組；41、PWM控制模塊；42、DC/DC控制模塊；411、PWM控制器；412、第一電壓電流檢測(cè)模塊；413、第一驅(qū)動(dòng)模塊；414、整流PWM調(diào)制模塊；415、相位檢測(cè)模塊；421、DC/DC控制器；422、第二電壓電流檢測(cè)模塊；423、第二驅(qū)動(dòng)模塊；424、DC/DC變換模塊；6、保護(hù)控制電路。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí)用新型講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所限定的范圍。

四段式高功率車(chē)載充電機(jī)，包括交流電源1、全橋整流電路2、模糊自整定控制器3、被控對(duì)象4和蓄電池組5。全橋整流電路的主要器件為橋式整流器，是利用二極管的單向?qū)ㄐ赃M(jìn)行整流的最常用的電路，用來(lái)將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姟Ｄ：哉刂破靼≒ID控制器，以誤差e和誤差變化率de/dt作為輸入，相應(yīng)的PID參數(shù)K_p、K_i、K_d作為輸出，然后利用模糊控制規(guī)則對(duì)參數(shù)進(jìn)行整定，從而構(gòu)成了模糊自整定控制器。所述交流電源1的輸出端與全橋整流電路2連接，所述全橋整流電路2的輸出端與模糊自整定控制器3連接，所述模糊自整定控制器3的輸出端與被控對(duì)象4連接，所述被控對(duì)象4的輸出端與蓄電池組5連接，所述被控對(duì)象4包括PWM控制模塊41和DC/DC控制模塊42，所述PWM控制模塊41包括PWM控制器411、第一電壓電流檢測(cè)模塊412、第一驅(qū)動(dòng)模塊413、整流PWM調(diào)制模塊414和相位檢測(cè)模塊415，所述第一電壓電流檢測(cè)模塊412、第二驅(qū)動(dòng)模塊423均與PWM控制器411、整流PWM調(diào)制模塊414連接，第一電壓電流檢測(cè)模塊包括電壓電流檢測(cè)器，用來(lái)將檢測(cè)到的整流PWM調(diào)制模塊的電壓電流輸出到PWM控制器，所述整流PWM調(diào)制模塊414包括大功率絕緣柵型晶體管，所述相位檢測(cè)模塊415與PWM控制器411、交流電源1連接，相位檢測(cè)模塊采用相位檢測(cè)儀對(duì)交流電源進(jìn)行相位檢測(cè)。所述DC/DC控制模塊42包括DC/DC控制器421、第二電壓電流檢測(cè)模塊422、第二驅(qū)動(dòng)模塊423、DC/DC變換模塊424，所述第二驅(qū)動(dòng)模塊423與DC/DC控制器421、DC/DC變換模塊424連接，所述DC/DC變換模塊424與整流PWM調(diào)制模塊414、蓄電池組5連接，所述第二電壓電流檢測(cè)模塊422與蓄電池組5、DC/DC控制器421連接。第二電壓電流檢測(cè)模塊包括電壓電流檢測(cè)器，用來(lái)將檢測(cè)到的蓄電池組的電壓電流輸出到DC/DC控制器，本實(shí)用新型使用基于PWM控制器、DC/DC控制器的智能控制芯片和模糊PID的四段式充電策略，可提高蓄電池組充電接受能力，減少濃度極化、電化學(xué)極化，減少氣體產(chǎn)生。從而在充電過(guò)程中降低蓄電池升溫，減少蓄電池極板變形，減少氣體沖刷極板，減少活性物質(zhì)脫落，節(jié)約用電、快速充電，提高蓄電池組的使用壽命，并且通過(guò)PWM調(diào)制調(diào)節(jié)充電的功率，通過(guò)DC/DC變換調(diào)節(jié)充電的電壓和電流，有效提高了車(chē)載充電機(jī)的功率因數(shù)和充電效率。

進(jìn)一步的，為了提高車(chē)載充電機(jī)的安全性，本實(shí)用新型還包括保護(hù)控制電路6，所述保護(hù)控制電路6分別連接PWM控制器411和DC/DC控制器421，所述保護(hù)控制電路6是過(guò)流、過(guò)壓、短路保護(hù)控制電路。保護(hù)控制電路使車(chē)載充電機(jī)具有過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、短路保護(hù)等功能，提高了車(chē)載充電機(jī)的安全性。

本實(shí)用新型中，充電機(jī)的充電原理是，交流電源，一般為220V的市電經(jīng)輸入全橋整流電路和PWM調(diào)制調(diào)節(jié)充電的功率，然后經(jīng)DC/DC變換調(diào)節(jié)充電的電壓和電流為蓄電池充電，在這過(guò)程中，加入模糊自整定控制器進(jìn)行充電控制，通過(guò)采集市電的相位和PWM調(diào)制輸出的電壓、電流，并結(jié)合蓄電池最終充電的狀態(tài)，由PWM控制器控制大功率絕緣柵型晶體管IGBT調(diào)整PWM波的占空比，使用輸出PWM波能滿(mǎn)足蓄電池的充電功率需求，DC/DC控制器需要采集充電電壓、電流和溫度信號(hào)，由控制芯片對(duì)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)DC/DC變換輸出蓄電池充電各個(gè)階段需要的充電電壓和電流，應(yīng)用du/dt和di/dt技術(shù)動(dòng)態(tài)跟蹤電池可接受的電流。充電機(jī)的充電系統(tǒng)由充電機(jī)與被充蓄電池組組成二元閉合回路，充電機(jī)根據(jù)電池的狀態(tài)確定充電參數(shù)，充電控制策略為基于模糊PID的四段式控制法，模糊控制與傳統(tǒng)PID結(jié)合起來(lái)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，既有模糊控制靈活、適應(yīng)強(qiáng)，既可以保持正確率高等特點(diǎn)，又有PID的控制精度。模糊自整定控制器根據(jù)被充電蓄電池組類(lèi)型的不同，確定不同的充電參數(shù)，使充電電流從始至終在電池的可接受充電的四段式電流曲線(xiàn)附近，四段式充電法充電科學(xué)，模糊自整定控制器可根據(jù)蓄電池的充電參數(shù)對(duì)充電電壓、電流進(jìn)行調(diào)整，使電池幾乎在無(wú)氣體析出的條件下充電，既節(jié)約用電、實(shí)現(xiàn)快速充電，又對(duì)電池?zé)o損傷，延長(zhǎng)電池壽命。

實(shí)施例1：

四段式高功率車(chē)載充電機(jī)，包括交流電源1、全橋整流電路2、模糊自整定控制器3、被控對(duì)象4和蓄電池組5，所述交流電源1的輸出端與全橋整流電路2連接，所述全橋整流電路2的輸出端與模糊自整定控制器3連接，所述模糊自整定控制器3的輸出端與被控對(duì)象4連接，所述被控對(duì)象4的輸出端與蓄電池組5連接，所述被控對(duì)象4包括PWM控制模塊41和DC/DC控制模塊42，所述PWM控制模塊41包括PWM控制器411、第一電壓電流檢測(cè)模塊412、第一驅(qū)動(dòng)模塊413、整流PWM調(diào)制模塊414和相位檢測(cè)模塊415，所述第一電壓電流檢測(cè)模塊412、第二驅(qū)動(dòng)模塊423均與PWM控制器411、整流PWM調(diào)制模塊414連接，所述整流PWM調(diào)制模塊414包括大功率絕緣柵型晶體管，所述相位檢測(cè)模塊415與PWM控制器411、交流電源1連接，所述DC/DC控制模塊42包括DC/DC控制器421、第二電壓電流檢測(cè)模塊422、第二驅(qū)動(dòng)模塊423、DC/DC變換模塊424，所述第二驅(qū)動(dòng)模塊423與DC/DC控制器421、DC/DC變換模塊424連接，本實(shí)施例中第一驅(qū)動(dòng)模塊和第二驅(qū)動(dòng)模塊中的驅(qū)動(dòng)器均采用IR2130S驅(qū)動(dòng)器。所述DC/DC變換模塊424與整流PWM調(diào)制模塊414、蓄電池組5連接，所述第二電壓電流檢測(cè)模塊422與蓄電池組5、DC/DC控制器421連接。本實(shí)用新型使用基于PWM控制器、DC/DC控制器的智能控制芯片和模糊PID的四段式充電策略，充電機(jī)的充電系統(tǒng)由充電機(jī)與被充蓄電池組組成二元閉合回路，充電機(jī)根據(jù)電池的狀態(tài)確定充電參數(shù)，本實(shí)施例中的蓄電池，充電控制策略為基于模糊PID的4階段控制法，即小電流初期充電、快速恒流充電、均衡恒壓充電、浮充電階段，使充電電流從始至終在電池的可接受充電電流曲線(xiàn)附近，電池幾乎在無(wú)氣體析出的條件下充電，既節(jié)約用電、實(shí)現(xiàn)快速充電，又對(duì)電池?zé)o損傷，延長(zhǎng)電池壽命。針對(duì)傳統(tǒng)蓄電池充電PID控制中的不完善，模糊自整定控制器針對(duì)充電過(guò)程中的各個(gè)恒壓和恒流充電階段，實(shí)時(shí)自整定比例增益K_p，積分時(shí)間常數(shù)K_i，微分時(shí)間常數(shù)K_d。模糊自整定控制器以誤差e和誤差變化率de/dt作為輸入，相應(yīng)的PID參數(shù)K_p、K_i、K_d作為輸出，然后利用模糊控制規(guī)則對(duì)參數(shù)進(jìn)行整定?？刂颇繕?biāo)是使被控對(duì)象輸出y(t)，這里指的是蓄電池的充電電壓V或充電電流I達(dá)到指定的值Reference，控制器根據(jù)閉環(huán)誤差e(t)=Reference-y(t)，產(chǎn)生控制信號(hào)u(t)和模糊參數(shù)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)PID控制器的參數(shù)。有效避免了傳統(tǒng)判斷方法的機(jī)械性和局限性，控制過(guò)程變得比較有人性化，控制結(jié)果就相應(yīng)地符合實(shí)際的結(jié)果和參數(shù)范圍。可提高蓄電池組充電接受能力，減少濃度極化、電化學(xué)極化，減少氣體產(chǎn)生。從而在充電過(guò)程中降低蓄電池組升溫，減少蓄電池組極板變形，減少氣體沖刷極板，減少活性物質(zhì)脫落，節(jié)約用電、快速充電，提高蓄電池組的使用壽命。本實(shí)用新型通過(guò)PWM調(diào)制調(diào)節(jié)充電的功率，通過(guò)DC/DC變換調(diào)節(jié)充電的電壓和電流，有效提高了車(chē)載充電機(jī)的功率因數(shù)和充電效率。本實(shí)用新型還包括保護(hù)控制電路6，所述保護(hù)控制電路6分別連接PWM控制器411和DC/DC控制器421，所述保護(hù)控制電路6是過(guò)流、過(guò)壓、短路保護(hù)控制電路。使車(chē)載充電機(jī)具有過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、短路保護(hù)等功能，提高了車(chē)載充電機(jī)的安全性。本實(shí)施例的有益效果是：本實(shí)用新型能夠提高蓄電池組的使用壽命，實(shí)現(xiàn)快速充電，有效提高了車(chē)載充電機(jī)的功率因數(shù)和充電效率，有效保證了車(chē)載充電機(jī)的安全性。