基于dsp的智能充电系统在电动汽车中的应用研究

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1、基于DSP的智能充电系统在电动汽车中的应用研究Intelligentchargingsysteminelectricvehicleapplication随顺科，孙长江SUIShun-ke,SUNChang-jiang（中国矿业大学信息与电气工程学院，徐州221116）摘要：针对电动汽车的充电控制技术进行了论述，提出了一种把电压控制与电池温度控制相结合的综合控制方法，对主电源电路中的交换器进行了详细的设计，以DSPTMS320F2812为核心设计了控制电路，并引入模糊PID控制算法，实现充电器的智能快速充电。关键词：充电；交换器；智能中图分类号：TP272　文献标识码：A

2、　文章编号：1009-0134(2011)7(上)-0126-03Doi:10.3969/j.issn.1009-0134.2011.7(上).370引言汽车带给人们生活很多便利的同时也给人们带来了环境污染、能源消耗的问题。电动汽车作为新能源汽车是解决上述问题的有效途径之一。由全部或部分电能驱动电机作为动力系统的汽车称为电动汽车，主要包括纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池汽车三种类型。目前，电动汽车的发展还有很多制约因素，诸如一些关键技术像蓄电池的开发，驱动效率的提高，快速充电装置的研制等方面需取得较大突破，才能使电动汽车得到广泛应用。1智能充电装置快速充电法是指在

3、短时间完成对蓄电池的充电过程。为了保证蓄电池不因大电流短时内充满而损坏和不过充，因此需要相应的控制电路。该电路能在充电末期实时地检测蓄电池的充电电图1智能充电电路框图压、充电电流和端电压的温度，并根据实时检测隔离型直流变换器。其电路主要由输入/输出滤波到的相关参数来控制充电过程。图1是智能充电电电容器、电感变压器、功率开关管、高频整流管路框图。控制器选用TMS320F2812，它是32位定等构成。电路拓扑结构如图2所示。点DSP芯片，具有强大的事件管理能力和嵌入式控电路工作原理与电磁能量转换原理：功率开制能力。充电器电路主要包括主电源回路、控制关管VF导通期间，输入电压

4、Vin经输入滤波电容滤电路和变换电路三部分组成。波，功率开关管VF导通，高频整流管VD反偏关2变换器与控制电路的设计断，由于，2.1变换器的设计文中选用反激式变换器，下面针对反激式DC-DC变换器进行研究。反激式DC-DC变换器是一种电气隔离的升压/降压变换器，也是最简单的收稿日期：2011-02-01作者简介：随顺科（1989-），男，山东鱼台人，本科，主要从事电气自动化的学习及在工程应用方面的研究工作。【126】第33卷第7期2011-7(上)图4为电压检测系统，当充电器的充电峰值电压确定后，当检测电路检测到蓄电池的端电压达到设定值时，由控制电路自动改变充电器的充电

5、方式。图2反激式直流变换器电路拓扑结构Vm>0，变压器初级线圈电流iL上升，磁储能W上升，变压器电感将输入电能转化为磁储能，变压器储能增加。输出端所接负载由输出滤波电容供电。Vin从不向Vout直接提供电能，而是将Vm输入的图4电压检测框图电能转化为变压器电感中的磁储能，再通过VF关蓄电池在充电后期，负极发生氧复合反应而断期间，将磁储能转化为电能传送到负载和输出聚集了热量，使蓄电池温度升高。图5是蓄电池温滤波电容，其中输出滤波电容吸收的能量大于负度检测框图。充电电流将随着温度的升高增大，载功率的那部分能量。为了控制后期的电流，需要在蓄电池外壳装上温2.2控制电路度传感器

6、，对温度实时检测，并将信息传递给控制电路。当蓄电池温度升至设定值时，控制电路即改变充电器的充电方式或直接终止充电。图5温度检测框图3软件设计通常的PID控制方法主要是通过建立系统的数图3DSP控制系统框图学模型，获得传递函数，进行闭环控制。尽管该主控制器直接向TMS320F2812发送命令进行种方法具有一定的控制效果，但参数整定过程十控制，同时防止主控制器突然发生故障而不能与分复杂。为此引入模糊控制技术，将模糊控制与下位机通讯时，保证设备仍能正常运行，同时还PID控制结合，形成具有智能性的模糊PID控制算可以进行各种参数设定。当TMS320F2812接收到来自主控制器的

7、命令时，使得电源与电池组成充电或者放电回路，开通或者关断功率管。当需要调节电流到给定值时，采用模糊PID调节方式，TMS320F2812通过事件管理模块实时调整输出PWM，使电源达到给定值。系统运行过程中，以10位A／D通道采样电流电压值，将采样结果值定时上传给主控制器，并对电流电压进行监控。图3为DSP控制系统框图。图6模糊PID控制框图第33卷第7期2011-7(上)【127】法将模糊控制器的偏差和偏差变化率分别选为电的计算处理。然后利用模糊PID控制算法计算控制池理想最高电压与设计测量电压之差和相邻两次量，并对控制对象发出控制命令，