纯电动汽车充电系统设计与研究(下)

接上篇
8 驱动信号的产生
驱 动 信 号 的 产 生 过 程 如 下 ： 将 电 阻 分 压 获 取 的 输 出 电 压 信 号 以 及 电 流 霍 尔 传 感 器 采 集 的 输 出 电 流 信 号 送 至 SG3525的误差放大器的反相输入端，由其产生两路PWM方 波信号，6N137对该方波信号光耦隔离，并送至FAN7390进 行功率放大和波形转换，以驱动半桥变换器。

图6  高频变压器原边电压电流波形图

图7   功率因子校正波形图

9 保护电路的设计
保护电路具有过压、欠压、过流、过温等保护功能，在 出现上述故障时，控制系统首先对故障的紧急程度进行判断， 当出现过欠压或者过温警示信号时，实行限制输出功率保护方 案；在出现过流、短路等故障时，控制主电路停止工作，保护 充电电源免受损坏。要使系统正常工作，需要重新开机。

10 单片机控制设计
该系统的总体控制采用NEC的F0881单片机作为充电器 的"智能"中心，对充电过程进行控制。由于采用智能充电， 电池每个阶段所需的充电电压和充电电流都不同， 则在充电 时该单片机对电池端的电流电压信号进行采集，分析处理， 模糊推理、模糊决策等，根据不同的状态采用对应的慢脉 冲、快速充电方法以及保证在各充电阶段之间的稳定切换， 对出现的各种故障和报警信号进行处理，该部分还包括对电 流、电压和温度的采集以及显示等，具体控制原理见图4。
11 充电器CAN总线通讯协议定义
充电器通过CAN总线节点与电池管理系统通信，获取 电池单体电压值和电池温度值。当充电器监测电池总电压达 到预定值，则自动停止充电；当充电器接收信号（电池单体 电压值和温度值超过预定值），将自动停止充电。
图5为充电器CAN网络拓扑图，充电器和电池管理系统
都位于高速CAN线上，它们之间直接通讯，可靠性高，同 时把所有信息按照CAN协议发到CAN总线上。
表2为29标识符的分配表：其中，优先级为3位，可以 有8个优先级；R一般固定为0；DP现固定为0；8位的PF为报 文的代码；8位的PS为目标地址或组扩展；8位的SA为发送 此报文的源地址。低速CAN总线频率为20KbPS，网络地址分配及充电器的报文见表3、4、5。
为验证其实际运行效果，采用220V±20% 的宽范围交 流电源作为输入电源， 并应用电动车用蓄电池带载试验， 测得其PFC校正和半桥变换器原边的电流电压波形分别见图
6所示。

图5  充电器CAN网络拓扑图

图7为满载时的功率因数校正波形，可以得出开关管在
输入电压电流工频过零点是完全处于截止状态的，PFC 电感 处于电感电流连续的工作模式，这样保证输入电流很好地跟 随输入电压成正弦波，电路具有很高的功率因数。上图为慢 脉冲充电模式下变压器原边的电压电流波形，可以看出电压 波形和电流波形相位一致性较好，开关管的波形与理论上分 析的完全一致，在开关管关断瞬间电压尖峰较小，说明变压 器的漏感较小，功率转换的损耗小，经过不同充电阶段不同 充电模式下的反复测试，结果表明该充电器性能稳定，达到 了快速无损伤充电的目的，且整机的转换效率在94%以上。

12 总结
本文根据整车参数需求对其充电系统参数进行了匹配 设计，对APFC电路、半桥式逆变部分、高频变压器、吸收 回路及滤波回路、保护电路、单片机控制等进行了开发设 计，并对充电器CAN总线通讯协议定义，经过不同充电阶 段不同充电模式下的反复测试，结果表明该充电器性能稳 定，达到了快速无损伤充电的目的，且整机的转换效率在
94%以上。