一款电动车充电器控制系统设计

V。被选通的反馈信号经过低通滤波同时送到硬件控制回路和单片机，为控制算法的分析、处理、实时保护显示等功能提供依据。直流充电电流是通过霍尔电流传感器采集的。霍尔电流传感器副边输出电流经过串联电阻网络分别在CD4051模拟输入的通道1、通道2、通道4、通道5、通道6、通道7上输入1.25 V的反馈电压，根据单片机的选通通道的不同，输出对应通道上的反馈信号，同时将其送到单片机的AD采样口和硬件控制回路上。不同的通道选通对应着不同大小的充电电流值，通过单片机控制器实现慢脉冲快速充电。

2.4 PWM波产生电路的设计

考虑到单片机控制器NEC0881的开销比较大，PWM信号没有通过MCU的捕获比较单元实现，而是采用性能优良的专用模块SG3525A。电路设计如图7所示。

SG3525A的2脚是误差放大器的同相输入端，此处设定为1.25V的基准电压，1脚为反相输入端，接CD4051的选通输出电流或者电压采样信号，从而决定误差放大器的输出，并送至PWM反相输入端，与同相输入端锯齿波电压比较，产生与输出电压/电流相关的脉冲宽度可变的脉冲信号，并经过脉冲分配双稳态触发器、输出电路从第11脚、第14脚产生双脉冲。双脉冲通过隔离驱动电路波进行电气隔离和放大，用以驱动功率MOS管实现功率变换，从而改变充电器的充电电压和电流。SG3525A的8脚由单片机控制，实现开启和关闭。10脚与硬件关闭PWM电路连接，在出现故障时，关闭PWM输出，保护系统。

3 充电控制系统的软件设计

基于慢脉冲快速充电的控制系统软件设计流程如图8所示。接通电源后，充电器在单片机的控制下进行初始化，包括设定充电方式，检查是否装电池以及电池是否可以充电。满足充电条件后，单片机控制继电器给系统供电，系统待机等待充电启/停操作开始充电。

充电过程主要包括以下几个阶段：恢复性充电、恒流慢脉冲充电、恒压慢脉冲充电、涓流充电。

1)恢复性充电：在充电初期对蓄电池以5 A的电流充电，该阶段实现激活蓄电池内的反应物质，避免大电流充电对蓄电池造成损害恢复性，充电持续大约5分钟;2)恒流慢脉冲充电：经过试验，确定恒流慢脉冲快速充电阶段以50 A电流和5 A电流交替恒流充电，其中3 min的50 A大电流，0.5 min的5 A小电流，本阶段结束时电池将充至70%左右的电量;3)恒压慢脉冲充电：以恒定的84.6 V电压充电3 min，5 A的小电流充电0.5 min，交替进行，本阶段的结束的判定依据是蓄电池端电压产生负增量或充电电流逐渐减小至5 A以下;4)涓流阶段：最后阶段的小电流充电过程，经过定时控制后，充电过程结束。

充电流程中采用了如下的优化设计：1)软件抗干扰：A/D采集时，为了提高采集精度，除了采取一些硬件滤波措施外，程序中还采用了中值法、滑动平均值等方法进行软件滤波;2)线性插值：环境温度和散热器温度的测量，采用了热敏电阻传感器，微处理器将采集得到的电压值通过查表得到实际温度值，在保证温度值测量的精度要求下，采用了线性插值的方法，提高了软件的处理速度，减小了ROM存储空间。

4 充电实验结果及分析

为了研究恒流慢脉冲充电充电模式下该铅酸蓄电池组的充电状况，进行了恒流慢脉冲的充电实验，该充电模式下主要是验证充电器的快速充电功能。在恒流慢脉冲充电模式下的实验数据如表1所示。

恒流慢脉冲充电实验结果表明：在2.5小时内电池电量为90 Ah，达到电池额定容量的75%，同时在4小时内电池电量为电池额定容量的95%，在该实验的整个充电过程中，充电效率为85%左右，温升为18.5℃。在整个的慢脉冲充电的过程中，充电电源的变换效率曲线如图9所示。

5 结束语

文中详细阐述了车载电动汽车充电器控制系统的充电模式选择及其软硬件设计。采用多级恒流与慢脉冲充电相结合的快速充电策略，能够实现对铅酸蓄电池快速无损伤充电的需求。该方法可以提高电动汽车的充电质量和充电后行驶里程，提高电池使用寿命。随着电动汽车产业的发展，车载充电器的应用将更加广泛，市场也将不断扩大。