純電動汽車充電系統設計與研究(下)

接上篇
8 驅動信號的產生
驅 動 信 號 的 產 生 過 程 如 下 ： 將 電 阻 分 壓 獲 取 的 輸 出 電 壓 信 號 以 及 電 流 霍 爾 傳 感 器 采 集 的 輸 出 電 流 信 號 送 至 SG3525的誤差放大器的反相輸入端，由其產生兩路PWM方 波信號，6N137對該方波信號光耦隔離，并送至FAN7390進 行功率放大和波形轉換，以驅動半橋變換器。

圖6  高頻變壓器原邊電壓電流波形圖

圖7   功率因子校正波形圖

9 保護電路的設計
保護電路具有過壓、欠壓、過流、過溫等保護功能，在 出現上述故障時，控制系統首先對故障的緊急程度進行判斷， 當出現過欠壓或者過溫警示信號時，實行限制輸出功率保護方 案；在出現過流、短路等故障時，控制主電路停止工作，保護 充電電源免受損壞。要使系統正常工作，需要重新開機。

10 單片機控制設計
該系統的總體控制采用NEC的F0881單片機作為充電器 的"智能"中心，對充電過程進行控制。由于采用智能充電， 電池每個階段所需的充電電壓和充電電流都不同， 則在充電 時該單片機對電池端的電流電壓信號進行采集，分析處理， 模糊推理、模糊決策等，根據不同的狀態采用對應的慢脈 沖、快速充電方法以及保證在各充電階段之間的穩定切換， 對出現的各種故障和報警信號進行處理，該部分還包括對電 流、電壓和溫度的采集以及顯示等，具體控制原理見圖4。
11 充電器CAN總線通訊協議定義
充電器通過CAN總線節點與電池管理系統通信，獲取 電池單體電壓值和電池溫度值。當充電器監測電池總電壓達 到預定值，則自動停止充電；當充電器接收信號（電池單體 電壓值和溫度值超過預定值），將自動停止充電。
圖5為充電器CAN網絡拓撲圖，充電器和電池管理系統
都位于高速CAN線上，它們之間直接通訊，可靠性高，同 時把所有信息按照CAN協議發到CAN總線上。
表2為29標識符的分配表：其中，優先級為3位，可以 有8個優先級；R一般固定為0；DP現固定為0；8位的PF為報 文的代碼；8位的PS為目標地址或組擴展；8位的SA為發送 此報文的源地址。低速CAN總線頻率為20KbPS，網絡地址分配及充電器的報文見表3、4、5。
為驗證其實際運行效果，采用220V±20% 的寬范圍交 流電源作為輸入電源， 并應用電動車用蓄電池帶載試驗， 測得其PFC校正和半橋變換器原邊的電流電壓波形分別見圖
6所示。

圖5  充電器CAN網絡拓撲圖

圖7為滿載時的功率因數校正波形，可以得出開關管在
輸入電壓電流工頻過零點是完全處于截止狀態的，PFC 電感 處于電感電流連續的工作模式，這樣保證輸入電流很好地跟 隨輸入電壓成正弦波，電路具有很高的功率因數。上圖為慢 脈沖充電模式下變壓器原邊的電壓電流波形，可以看出電壓 波形和電流波形相位一致性較好，開關管的波形與理論上分 析的完全一致，在開關管關斷瞬間電壓尖峰較小，說明變壓 器的漏感較小，功率轉換的損耗小，經過不同充電階段不同 充電模式下的反復測試，結果表明該充電器性能穩定，達到 了快速無損傷充電的目的，且整機的轉換效率在94%以上。

12 總結
本文根據整車參數需求對其充電系統參數進行了匹配 設計，對APFC電路、半橋式逆變部分、高頻變壓器、吸收 回路及濾波回路、保護電路、單片機控制等進行了開發設 計，并對充電器CAN總線通訊協議定義，經過不同充電階 段不同充電模式下的反復測試，結果表明該充電器性能穩 定，達到了快速無損傷充電的目的，且整機的轉換效率在
94%以上。