一種新能源汽車鋰電池智能車載充電的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種新能源汽車鋰電池智能車載充電機(jī)，輸入濾波電路依次經(jīng)軟啟動(dòng)電路、輸入整流電路、功率因數(shù)校正電路與移相全橋變換電路的輸入端連接，移相全橋變換電路的一個(gè)輸出端經(jīng)電壓電流采樣電路與數(shù)字信號(hào)控制單元的輸入端連接，溫度采集電路與數(shù)字信號(hào)控制單元的輸出端連接，數(shù)字信號(hào)控制單元的一個(gè)輸出端與移相全橋變換電路的輸入端連接，輸入輸出模塊與數(shù)字信號(hào)控制單元雙向連接。所述充電機(jī)能夠快速、穩(wěn)定的為不同類型和不同容量的蓄電池充電，具有功能強(qiáng)大，充電效率高等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種新能源汽車鋰電池智能車載充電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及充電裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種適合于蓄電池使用的智能車載充電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于石油危機(jī)和日益嚴(yán)重的環(huán)境污染，電動(dòng)汽車發(fā)展已經(jīng)是大勢(shì)所趨。蓄電池為電動(dòng)汽車提供動(dòng)力，而蓄電池充電性能直接影響蓄電池的使用和壽命，蓄電池一般分為鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池。由于蓄電池種類繁多且容量不一，不同種類和容量的蓄電池往往需要不同的充電器匹配，如果蓄電池的充電器匹配不好會(huì)出現(xiàn)過(guò)充過(guò)熱等不安全現(xiàn)象，從而影響蓄電池的正常使用并縮短蓄電池壽命。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種新能源汽車鋰電池智能車載充電機(jī)，所述充電機(jī)能夠快速、穩(wěn)定的為不同類型和不同容量的蓄電池充電，具有功能強(qiáng)大，充電效率高等特點(diǎn)。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:一種新能源汽車鋰電池智能車載充電機(jī)，其特征在于包括輸入濾波電路、軟啟動(dòng)電路、輸入整流電路、功率因數(shù)校正電路、移相全橋變換電路、數(shù)字信號(hào)控制單元、輸入輸出模塊、電壓電流采樣電路和溫度采集電路，所述輸入濾波電路的輸出端與軟啟動(dòng)電路的輸入端連接，軟啟動(dòng)電路的輸出端與輸入整流電路的輸入端連接，輸入整流電路的輸出端與功率因數(shù)校正電路的輸入端連接，功率因數(shù)校正電路的輸出端與移相全橋變換電路的輸入端連接，移相全橋變換電路的一個(gè)輸出端經(jīng)電壓電流采樣電路與數(shù)字信號(hào)控制單元的輸入端連接，溫度采集電路與數(shù)字信號(hào)控制單元的輸出端連接，數(shù)字信號(hào)控制單元的一個(gè)輸出端與移相全橋變換電路的輸入端連接，輸入輸出模塊與數(shù)字信號(hào)控制單元雙向連接。
[0005]優(yōu)選的，所述充電機(jī)還包括開(kāi)關(guān)電源和風(fēng)扇，所述功率因數(shù)校正電路的輸出端與開(kāi)關(guān)電源的輸入端連接，開(kāi)關(guān)電源的輸出端分別與風(fēng)扇和數(shù)字信號(hào)控制單元連接。
[0006]優(yōu)選的，所述充電機(jī)還包括CAN總線接口電路，所述CAN總線接口電路與數(shù)字信號(hào)控制單元的輸出端連接。
[0007]優(yōu)選的，所述輸入輸出模塊包括按鍵輸入電路和IXD顯不電路,所述按鍵輸入電路與數(shù)字信號(hào)控制單元的輸入端連接，所述LCD顯示電路與數(shù)字信號(hào)控制單元的輸出端連接。
[0008]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:一、充電機(jī)采用先進(jìn)的軟啟動(dòng)電路，開(kāi)關(guān)損耗小，效率高，同時(shí)采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)，功率因數(shù)高達(dá)0.99，有效減少諧波對(duì)電網(wǎng)的污染。所述有源功率因數(shù)校正電路采用雙重并聯(lián)交錯(cuò)Boost PFC,可以大大減小單個(gè)電感容量，并且可以降低開(kāi)關(guān)器件的平均電流應(yīng)力和輸出電流諧波。
[0009]二、所述充電機(jī)輸出電壓、電流調(diào)節(jié)范圍寬，可滿足不同類型蓄電池組端電壓的充電要求。通過(guò)IXD實(shí)時(shí)顯示充電電流和電壓，能為不同類型的蓄電池及容量不同的蓄電池充電。
[0010]三、為了適應(yīng)強(qiáng)干擾環(huán)境的性能要求，對(duì)CAN總線接口電路實(shí)行電氣隔離。在電路內(nèi)采用ADI公司推出的新型雙通道數(shù)字隔離器，使用該芯片，不僅減小了體積，該數(shù)字隔離器的隔離通道比光電耦合器有更高的傳輸速率、時(shí)序和瞬態(tài)共模抑制能力。通信協(xié)議符合GB-T27930-2011電動(dòng)汽車非車載傳導(dǎo)式充電機(jī)與電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，兼容性更好。
[0011]四、采用飛思卡爾數(shù)字信號(hào)處理器，它綜合了微控制器和數(shù)字信號(hào)處理器功能，在保留強(qiáng)大的DSP處理能力同時(shí)，具有編程簡(jiǎn)單和代碼緊奏等優(yōu)點(diǎn)。憑借靈活的外設(shè)接口配置，為多種應(yīng)用提供了非常經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。本充電機(jī)能為不同類型的蓄電池及容量不同的蓄電池充電，其充電過(guò)程中的充電電壓、電流通過(guò)數(shù)字信號(hào)控制單元實(shí)時(shí)控制，整個(gè)充電系統(tǒng)為反饋控制系統(tǒng)，數(shù)字信號(hào)控制單元通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)充電過(guò)程中的電流、電壓及溫度監(jiān)測(cè)整個(gè)充電過(guò)程，有效地避免了充電過(guò)程中過(guò)流、過(guò)壓及過(guò)熱現(xiàn)象，使充電過(guò)程安全穩(wěn)定地進(jìn)行。
[0012]本實(shí)用新型輸出的直流電壓平穩(wěn)、諧波小，充電過(guò)程控制精度高，能快速穩(wěn)定地為各類蓄電池充電，并在蓄電池充滿電后及時(shí)停止充電，有實(shí)際應(yīng)用和推廣價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0014]圖1是本實(shí)用新型的原理框圖；
[0015]圖2是圖1中功率因數(shù)校正電路的原理圖；
[0016]圖3是圖1中移相全橋變換電路的原理圖；
[0017]圖4是移相控制方式時(shí)序圖；
[0018]圖5是軟件流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1所示，一種新能源汽車鋰電池智能車載充電機(jī)，包括輸入濾波電路、軟啟動(dòng)電路、輸入整流電路、功率因數(shù)校正電路、移相全橋變換電路、數(shù)字信號(hào)控制單元、輸入輸出模塊、電壓電流采樣電路、溫度采集電路、開(kāi)關(guān)電源、風(fēng)扇和CAN總線接口電路。所述輸入濾波電路的輸出端與軟啟動(dòng)電路的輸入端連接，軟啟動(dòng)電路的輸出端與輸入整流電路的輸入端連接，輸入整流電路的輸出端與功率因數(shù)校正電路的輸入端連接，功率因數(shù)校正電路的輸出端與移相全橋變換電路的輸入端連接；移相全橋變換電路的一個(gè)輸出端經(jīng)電壓電流米樣電路與數(shù)字信號(hào)控制單元的輸入端連接，溫度采集電路與數(shù)字信號(hào)控制單元的輸出端連接，數(shù)字信號(hào)控制單元的一個(gè)輸出端與移相全橋變換電路的輸入端連接；輸入輸出模塊與數(shù)字信號(hào)控制單元雙向連接，所述輸入輸出模塊包括按鍵輸入電路和LCD顯示電路，所述按鍵輸入電路與數(shù)字信號(hào)控制單元的輸入端連接，所述LCD顯示電路與數(shù)字信號(hào)控制單元的輸出端連接；所述功率因數(shù)校正電路的輸出端與開(kāi)關(guān)電源的輸入端連接，開(kāi)關(guān)電源的輸出端分別與風(fēng)扇和數(shù)字信號(hào)控制單元連接；所述CAN總線接口電路與數(shù)字信號(hào)控制單元的輸出端連接。[0020]本實(shí)用新型最大輸出功率為6kW，先將220V單相工頻交流電濾波后經(jīng)軟啟動(dòng)電路進(jìn)入整流電路進(jìn)行整流，再經(jīng)過(guò)大電容濾波得到300V左右的直流電，此時(shí)直流電中諧波較大。經(jīng)過(guò)功率因數(shù)校正電路后的直流電通過(guò)由4個(gè)絕緣柵雙極晶體管組成的移相全橋變換電路，得到電壓可調(diào)的高頻交流電，經(jīng)高頻變壓器耦合到副邊，再經(jīng)全橋整流，最后經(jīng)電感電容濾波得到諧波很小的直流電為蓄電池充電。該充電機(jī)的CAN與電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的CAN通訊，充電機(jī)根據(jù)讀取的充電參數(shù)計(jì)算本次的充電電流和充電電壓。充電機(jī)接收到充電命令后，把輸入的交流電轉(zhuǎn)換成高壓直流電給蓄電池充電。
[0021]功率因數(shù)校正電路(PFC):為實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)，減少諧波對(duì)電網(wǎng)的污染，采用功率因數(shù)校正電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有多種，如Boost型，Buck型，Cuke型等。電感電流連續(xù)模式的Boost變換器，因其儲(chǔ)能電感也可作濾波器，可以有效地抑制EMI噪聲，具有電流波形失真小，輸出功率大等優(yōu)點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于功率因數(shù)校正電路中。
[0022]隨著功率進(jìn)一步的增大，傳統(tǒng)的單重Boost PFC結(jié)構(gòu)的使用受到限制，當(dāng)功率增加時(shí)，單重Boost PFC的開(kāi)關(guān)器件必須承受更大的電流和電壓應(yīng)力，在開(kāi)關(guān)過(guò)程中，電路中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)過(guò)大的dv/dt和di/dt,會(huì)造成嚴(yán)重的福射和傳導(dǎo)的EMI,采用雙重并聯(lián)交錯(cuò)Boost PFC，可以大大減小單個(gè)電感容量，并且可以降低開(kāi)關(guān)器件的平均電流應(yīng)力和輸出電流諧波。本實(shí)用新型采用單相雙重并聯(lián)交錯(cuò)式Boost PFC的設(shè)計(jì)，拓?fù)鋱D如圖2所示。
[0023]兩路開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)刻相差二分之一個(gè)開(kāi)關(guān)周期。即用兩個(gè)較小的功率因數(shù)支路代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單個(gè)大功率因數(shù)校正電路，兩個(gè)功率減半的支路分別使用一個(gè)電感和一個(gè)開(kāi)關(guān)管，電路工作時(shí)，開(kāi)關(guān)管SI和S2以相位相差180度交互導(dǎo)通。這種結(jié)構(gòu)的突出優(yōu)點(diǎn)是輸入和輸出電流諧波可以大大減小，熱分布更均衡，輸入差模EMI會(huì)更好,甚至可以省掉輸入的差模EMI濾波電感，減小輸入輸出濾波電容的諧波電流，功率密度較單個(gè)的大。
[0024]基于上述原理，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一款6kW的有源功率因數(shù)校正電路，交流輸入電壓范圍85-275V，輸出390V的直流，開(kāi)關(guān)頻率為38kHz，電感為300uH。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雙重并聯(lián)交錯(cuò)式PFC，大大減少整流電路向電網(wǎng)注入的諧波，交流輸入市電電壓與電流之間的相位差小于3度，功率因數(shù)大于0.99。由于輸入電感可以相互抵消諧波電流，使得輸入諧波電流大為減少。
[0025]雙重并聯(lián)交錯(cuò)式PFC的突出優(yōu)點(diǎn)之一就是:有效地減小了輸入電流和輸出電容電流的高頻諧波。與單相同功率的PFC相比，因?yàn)檩斎腚娏髦C波的大幅降低使得在處理傳導(dǎo)EMI時(shí)變得更容易，減小了 EMI濾波器的尺寸。另外，由于輸出電容上高頻諧波電流的減小，使得輸出電容量減小，進(jìn)一步減小了每一相的平均電流及諧波，升壓電感的尺寸也比單相小很多。在大功率的電源中獲得很好的應(yīng)用它在輕載時(shí)，使用相位管理功能，關(guān)斷一路相位的切換減小功率的損耗，其獨(dú)特的電流合成技術(shù)，省去二極管采樣電路，頻率抖動(dòng)技術(shù)，能有效地衰減EMI。
[0026]移相全橋變換電路:移相全橋變換電路連接在PFC電路的輸出端，移相全橋變換電路是目前國(guó)內(nèi)外多管DC/DC變換電路中最常用的電路拓?fù)渲?，在中大功率?yīng)用場(chǎng)合更是首選拓?fù)?，這主要是考慮它具有功率開(kāi)關(guān)器件電壓電流額定值較小，功率變壓器利用率較高等明顯優(yōu)點(diǎn)。移相全橋變換電路的主電路有雙極性控制方式，有限雙極性控制方式和移相控制方式。
[0027]移相全橋變換電路包括全橋逆變電路、高頻隔離變壓器、輸出整流電路和濾波電路。移相全橋變換電路的優(yōu)點(diǎn):1、開(kāi)關(guān)損耗:實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)關(guān)，大大降低了開(kāi)關(guān)損耗；2、濾波器設(shè)計(jì):開(kāi)關(guān)頻率恒定，利于濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)；3、電流電壓應(yīng)力:元器件的電流電壓應(yīng)力小，電壓應(yīng)力為電源電壓，電流應(yīng)力等于折算到原邊的負(fù)載電流；4、電路結(jié)構(gòu):與傳統(tǒng)PWM硬開(kāi)關(guān)變換器相比，僅僅增加了一個(gè)諧振電感，成本和電路的復(fù)雜程度沒(méi)有增加。
[0028]移相全橋變換電路如圖3所示，基本工作原理為，在PWM控制方式下，直流電壓施加在由Q14-Q17四只開(kāi)關(guān)管構(gòu)成的兩個(gè)橋臂上。當(dāng)兩只成對(duì)角的開(kāi)關(guān)管Q14、Q17或Q15、Q16同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，功率從源側(cè)通過(guò)變壓器T4向負(fù)載傳送；當(dāng)所有開(kāi)關(guān)管均關(guān)斷時(shí)，負(fù)載電流將通過(guò)整流二極管續(xù)流，同時(shí)濾波電容C123，C124為負(fù)載繼續(xù)提供能量。通過(guò)相移方式控制四只開(kāi)關(guān)管的通斷順序，在變壓器的原邊將得到按正負(fù)半周對(duì)稱的交流方波電壓。如果變壓器的變比為n，則變壓器次邊將產(chǎn)生幅值為VIN / η的交流方波電壓，經(jīng)過(guò)整流橋和電感L7、電容C123，C124組成的低通濾波電路最終就可得到所要求的平滑直流輸出電壓。
[0029]其中，Q14、Q17在上下半周輪流導(dǎo)通。Q15、Q16也是這樣，Q14、Q17不同時(shí)導(dǎo)通，若Q14先導(dǎo)通，Q17后導(dǎo)通，則兩者導(dǎo)通相差β角，其中，Q14，Q16分別先于Q15、Q17導(dǎo)通，故稱Q14、Q16組成的橋臂為超前橋臂，Q15、Q17組成的橋臂為滯后橋臂。兩個(gè)橋臂的導(dǎo)通角相差一個(gè)相位，即移相角α，通過(guò)調(diào)整移相角的大小來(lái)調(diào)整輸出電壓大小，移相控制方式如圖4所示。Ton是導(dǎo)通時(shí)間，Ts是開(kāi)關(guān)周期。移相控制方式就是使開(kāi)關(guān)管Q14，Q16橋臂的導(dǎo)通時(shí)間向前增加到l/2Ts，同時(shí)Q15，Q17橋臂的導(dǎo)通時(shí)間向后增加到l/2Ts。
[0030]整流橋后的保險(xiǎn)絲Fl是為了防止電路中出現(xiàn)短路或大電流損壞蓄電池或電子器件。數(shù)字信號(hào)控制單元通過(guò)檢測(cè)充電電流、電壓及溫度與充電前的設(shè)定值進(jìn)行比較，控制輸出4路PWM波到4個(gè)IGBT的柵極，從而控制其集電極到發(fā)射極電流通斷時(shí)間，達(dá)到控制輸出電壓的目的。
[0031]電壓檢測(cè)電路:電壓檢測(cè)電路連接在充電機(jī)的輸出端，同時(shí)將采集的電壓傳送到數(shù)字信號(hào)控制單元。由精密電阻組成，由于該數(shù)字信號(hào)控制單元AD采樣最大范圍為0-3.3V。電池組電壓成比例縮小在0-200mV之間，通過(guò)兩級(jí)放大把電壓調(diào)整在0_3.3V，然后采用數(shù)字信號(hào)控制單元內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)換功能進(jìn)行轉(zhuǎn)換。由于采用了數(shù)字信號(hào)控制單元內(nèi)部AD功能，減少了設(shè)計(jì)電路的復(fù)雜性，并提高了可靠性和精度。由于該電路采用了隔離放大器，可以減少電氣干擾。
[0032]電流檢測(cè)電路:電流檢測(cè)電路串接在充電機(jī)的輸出端，同時(shí)將采集的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)字信號(hào)控制單元。一般進(jìn)行電流采樣時(shí)，在電路中串聯(lián)一個(gè)阻值很小的采樣電阻，把采樣電阻的電壓進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，再通過(guò)計(jì)算把電壓值轉(zhuǎn)換為電流值，使用電阻采樣會(huì)消耗較多的功率。因此本實(shí)用新型采用霍爾電流傳感器來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，采用霍爾電流傳感器具有良好的隔離作用和較高的測(cè)量精度。
[0033]CAN通信:CAN總線接口電路用于和電池管理系統(tǒng)進(jìn)行通信，通信協(xié)議符合GB-T27930-2011電動(dòng)汽車非車載傳導(dǎo)式充電機(jī)與電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，兼容性更好。CAN總線又稱控制局域網(wǎng)絡(luò)，最早由德國(guó)BOSCH公司推出，用于汽車內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信，CAN已被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一，其總線規(guī)范已被ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
[0034]CAN總線的主要優(yōu)點(diǎn):1、為多主工作方式，可以很方便地構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng)；2、可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及廣播方式收發(fā)數(shù)據(jù)，通信速率最高可達(dá)到IMb/s (此時(shí)通信數(shù)據(jù)最長(zhǎng)為40m)，實(shí)際節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)110個(gè)，直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)IOkm(速率5kB/s以下);3、CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)可分為不同的優(yōu)先級(jí)，以滿足不同的實(shí)時(shí)要求；4、采用非破壞性仲裁技術(shù)，能夠有效地避免總線沖突；5、用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)(短幀傳輸時(shí)間短、受干擾概率小、重發(fā)時(shí)間短，每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其他驗(yàn)錯(cuò)措施，可保證數(shù)據(jù)的低出錯(cuò)率；6、通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活；7、總線節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點(diǎn)的操作不受影響。
[0035]由于現(xiàn)場(chǎng)情況十分復(fù)雜，各節(jié)點(diǎn)之間存在很高的共模電壓，雖然CAN接口采用的是差分傳輸方式，具有一定的抗共模干擾的能力，但當(dāng)共模電壓超過(guò)CAN驅(qū)動(dòng)器的極限接收電壓時(shí)，CAN驅(qū)動(dòng)器就無(wú)法正常工作了，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)龤酒蛢x器設(shè)備，因此，為了適應(yīng)強(qiáng)干擾環(huán)境或是高的性能要求，必須對(duì)CAN總線各通信節(jié)點(diǎn)實(shí)行電氣隔離。
[0036]傳統(tǒng)的CAN總線隔離的方法是光耦合器技術(shù)，使用光束來(lái)隔離和保護(hù)檢測(cè)電路，以及在高壓和低壓電氣環(huán)境之間提供一個(gè)安全接口，目前一般使用6N137光電隔離器件。以Toshiba公司的6N137為例，其工作電壓為5V，最高速率10Mbps，工作溫度一般為O —70°C，隔離電壓為2500V(有效值)。并且以DIP8型封裝，每個(gè)芯片僅提供一個(gè)隔離通道，這些性能已經(jīng)限制了 6N137在更高要求的環(huán)境中應(yīng)用。
[0037]本充電機(jī)采用ADI公司推出的新型雙通道數(shù)字隔離器，使用該芯片，不僅減小了體積，該數(shù)字隔離器的隔離通道比光電耦合器有更高的傳輸速率，時(shí)序和瞬態(tài)共模抑制能力。此外與光電耦合器不同的是，數(shù)字隔離器能在同一芯片內(nèi)提供正向和反向通信通道，這樣就可以使信號(hào)的傳輸方向更加靈活，簡(jiǎn)化了芯片間的硬件連接線路。使用一個(gè)隔離芯片替代了以往的兩個(gè)，大大增加了通道間的匹配程度，使系統(tǒng)獲得更高的隔離性能。
[0038]溫度采集電路:溫度采集電路連接到數(shù)字信號(hào)控制單元的輸入端。該電路采用熱敏電阻，主要考慮性價(jià)比高，而且它的體積小，連接線長(zhǎng)，可直接貼在散熱片上，通過(guò)采集溫度，可以有效的避免系統(tǒng)過(guò)熱。
[0039]按鍵輸入電路:按鍵輸入電路連接到數(shù)字信號(hào)控制單元的輸入端。選用4*4矩陣鍵盤(pán)。通過(guò)按鍵可切換到蓄電池充電方式選擇，充電參數(shù)設(shè)定，充電電壓，充電電流，溫度顯示等界面。
[0040]IXD顯示電路:IXD顯示電路連接到數(shù)字信號(hào)控制單元的輸出端。IXD液晶屏能實(shí)時(shí)顯示充電過(guò)程中的充電電壓、充電電流，顯示設(shè)置的充電參數(shù)等信息。
[0041]開(kāi)關(guān)電源:開(kāi)關(guān)電源連接在PFC電路的輸出端，為數(shù)字信號(hào)控制單元、移相全橋變換電路和風(fēng)扇提供5V和12V電源。
[0042]數(shù)字信號(hào)控制單元:數(shù)字信號(hào)控制單元包括處理器、時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，EEPROM存儲(chǔ)電路，CAN通信電路，5V轉(zhuǎn)換為3.3V電源電路及控制信號(hào)和采樣信號(hào)的濾波電路。
[0043]本實(shí)用新型針對(duì)不同類型的蓄電池，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的充電方法，軟件主要由初始化、充電前電池好壞檢測(cè)、充電階段和充電保護(hù)等部分組成。本系統(tǒng)對(duì)磷酸鐵鋰電池充電時(shí)，其充電階段由小電流充電階段、恒流充電階段、恒壓充電階段3部分組成，其程序流程圖如圖5所示。
[0044]充電階段:電池檢測(cè)程序完成后，開(kāi)始對(duì)電池進(jìn)行小電流充電，充電速率約為1/5C左右；當(dāng)小電流充電至電池電壓達(dá)到參考值時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入恒流充電階段，此階段為蓄電池的快速充電階段，充電速率為1-2C;當(dāng)充電電壓達(dá)到設(shè)定的電池的最大充電電壓時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入恒壓充電階段，隨著電池電壓逐漸上升，充電電流逐漸減小；當(dāng)充電電流減到設(shè)定參考值時(shí)，系統(tǒng)判斷蓄電池充足停止充電。
[0045]充電保護(hù)部分:充電過(guò)程中不斷監(jiān)測(cè)電池電壓是否超過(guò)安全值、溫度或溫度變化率是否達(dá)到限定值，如有上述情況立即終止充電。檢測(cè)電池電壓是為了防止鋰離子電池和鉛蓄電池過(guò)充，檢測(cè)溫度和溫度變化率是否達(dá)到限定值，是為了防止鎳氫和鎳鎘電池過(guò)充。
[0046]對(duì)鉛酸電池充電:對(duì)鉛酸電池充電時(shí)，采用三階段充電法。三階段充電法包括恒流限壓、恒壓限流和浮充三個(gè)階段。在充電之前，先要對(duì)電池電壓進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)電池因深度放電等原因出現(xiàn)電壓過(guò)低時(shí)，先要用小電流對(duì)其進(jìn)行修復(fù)性充電，以防止直接大電流充電對(duì)電池造成損害。若開(kāi)始充電時(shí)電池電壓在正常范圍之內(nèi)時(shí)，則可跳過(guò)此步驟直接進(jìn)入恒流充電階段。
[0047]三階段充電法的第一個(gè)階段是恒流限壓充電階段，在此階段采用大電流對(duì)電池進(jìn)行快速充電，使電池電量在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到容量的70 %?90 %。當(dāng)電池電壓達(dá)到恒流截止電壓時(shí)，恒流充電階段結(jié)束，轉(zhuǎn)入下一充電階段。
[0048]三階段充電法的第二個(gè)階段是以恒流截止電壓為恒定的電壓值進(jìn)行的恒壓充電。在此階段，充電電流將逐漸減小，當(dāng)充電電流減小到恒壓截止電流時(shí)，該階段結(jié)束。經(jīng)過(guò)該階段充電以后，電池的電量已基本充滿。
[0049]三階段充電法的第三個(gè)階段為浮充階段，當(dāng)轉(zhuǎn)入該充電階段時(shí)，充電機(jī)采用較恒流截止電壓還要小的電壓設(shè)定值進(jìn)行恒壓充電，以進(jìn)一步將電量充滿，并起到養(yǎng)護(hù)電池、增加電池壽命的作用。
[0050]鉛蓄電池和鋰離子電池自放電率低，電池充滿后可直接停止充電，鎳氫和鎳鎘電池自放電率高，如夜間無(wú)人看守充電時(shí)，可在電池充足后采用恒流充電方式給電池補(bǔ)充電荷，使蓄電池保持充足電狀態(tài)。
[0051]本實(shí)用新型輸出的直流電壓平穩(wěn)、諧波小，充電過(guò)程控制精度高，能快速穩(wěn)定地為各類蓄電池充電，并在蓄電池充滿電后及時(shí)停止充電，有實(shí)際應(yīng)用和推廣價(jià)值。
[0052]本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及其實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用來(lái)幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新能源汽車鋰電池智能車載充電機(jī)，其特征在于包括輸入濾波電路、軟啟動(dòng)電路、輸入整流電路、功率因數(shù)校正電路、移相全橋變換電路、數(shù)字信號(hào)控制單元、輸人輸出模塊、電壓電流采樣電路和溫度采集電路，所述輸入濾波電路的輸出端與軟啟動(dòng)電路的輸入端連接，軟啟動(dòng)電路的輸出端與輸入整流電路的輸入端連接，輸入整流電路的輸出端與功率因數(shù)校正電路的輸入端連接，功率因數(shù)校正電路的輸出端與移相全橋變換電路的輸入端連接，移相全橋變換電路的一個(gè)輸出端經(jīng)電壓電流采樣電路與數(shù)字信號(hào)控制單元的輸入端連接，溫度采集電路與數(shù)字信號(hào)控制單元的輸出端連接，數(shù)字信號(hào)控制單元的一個(gè)輸出端與移相全橋變換電路的輸入端連接，輸入輸出模塊與數(shù)字信號(hào)控制單元雙向連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源汽車鋰電池智能車載充電機(jī)，其特征在于所述充電機(jī)還包括開(kāi)關(guān)電源和風(fēng)扇，所述功率因數(shù)校正電路的輸出端與開(kāi)關(guān)電源的輸入端連接，開(kāi)關(guān)電源的輸出端分別與風(fēng)扇和數(shù)字信號(hào)控制單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源汽車鋰電池智能車載充電機(jī)，其特征在于所述充電機(jī)還包括CAN總線接口電路，所述CAN總線接口電路與數(shù)字信號(hào)控制單元的輸出端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源汽車鋰電池智能車載充電機(jī)，其特征在于所述輸入輸出模塊包括按鍵輸入電路和LCD顯示電路，所述按鍵輸入電路與數(shù)字信號(hào)控制單元的輸入端連接，所述LCD顯示電路與數(shù)字信號(hào)控制單元的輸出端連接。
【文檔編號(hào)】H02J7/10GK203423529SQ201320565533
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】劉藝 申請(qǐng)人:河北博聯(lián)通訊科技有限責(zé)任公司