电动汽车充电桩充电策略设计

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1、电动汽车充电桩充电策略设计何盼盼1，曹以龙1（上海电力学院电子与信息工程学院，上海200090）摘要：为了实现通用型电动汽车充电桩对电动汽车的快速充电，研究了电动汽车各种充电方法以及蓄电池SOC检测方法，给出了充电拓扑图。通过采样电动汽车蓄电池端电压、电流以及温度等判断充电模式，采用恒流、带放电脉冲和低恒压充电三种结合的方式对蓄电池进行充电。通过仿真，验证了快速充电的合理性。关键词：电动汽车；快速充电；SOC中图分类号：文献标志码：A文章编号：DesignofChargingMethodforChargingPileof

2、ElectricVehicleHEPanpan1，CAOYilong1(SchoolofElectronicandInformationEngineering，ShanghaiUniversityofElectricPower，Shanghai200090,China)Abstract：Inordertoachievefastchargingofuniversalelectricvehiclechargingpilesforelectricvehicles.Thispapergavethechargingtopology

3、ofthebatteryafterstudyingavarietyofchargingmethodsofbatteryanddetectionmethodsofSOC.Determinethechargingmodebysamplingtheterminalvoltage,current,andtemperatureofthebatteryChargethebatterythroughacombinationofthethreefollowingmethods:constantcurrentcharging,lowcon

4、stantvoltagechargingandchargingwithdischargepulse.Bysimulating,fastchargingwasverifiedtobereasonable.Keywords：electricvehicle;fastcharging;SOC7随着能源与环境问题的日益严重，国家越来越重视电动汽车的快速发展[1]，适用于电动汽车的蓄电池种类也越来越广泛，迫切希望研究出可针对多种蓄电池充电的通用高效型电动汽车充电站。目前国内外已有的充电方式中恒流充电适用性强，但是前期电流小，充电时间

5、长，能耗高；恒压充电最接近于充电电流曲线但是前期电流较大，对电池损坏严重；脉冲式充电析气小不发热，大大缩短了充电时间；间歇充电能量效益高，速度快。结合各种充电方法的优缺点，本文设计了一款通用型电动汽车用智能充电机，对于任意类型和任意状态的电动汽车用蓄电池，充电机可以检测其所处的状态，结合电池状态选择合适的充电方式，控制输出电流，有效的减少气体的析出，提高充电效率，减少充电时间，避免蓄电池由于充电电流过大而报废。1充电站总体设计1.1充电站主电路框图结构图1为充电站主电路设计框图，首先从电网上获取三相交流电，经过三相电压型

6、PWM整流器整流以后变成直流，再将直流通过DC/DC变换转化为蓄电池充电所需要的电压值从而对蓄电池进行充电。图1充电站主电路设计框图1.2充电方式7根据马斯提出的蓄电池最佳充电曲线结合各种充电方法的有优缺点，选择合适的充电方式。在蓄电池充电初期电压较低，可接受的充电电流较大，选择电流较大的恒流（一般为1C，这里C是指电池容量，例如12Ah容量的电池用12A放电则放电率就是1C）充电保证在较短的时间内获得大量的电量。当电压达到设定值以后改为带放电的脉冲充电(充电电流一般为1-3C，放电电流一般为2-5C)，当电池电量接近充

7、满时改为低恒压充电以弥补由于蓄电池自放电而减少的电量。这里采用恒流、脉冲、低恒压三种相结合的方式对蓄电池进行充电可有效减少充电时间，提高充电效率。对充电曲线图如图2所示。图2蓄电池充电电流曲线图1.3蓄电池SOC检测方法在目前已有的SOC检测方法中放电实验法只适用于电池检修；开路电压法需要较长的静置时间；内阻法精度很难提高；安时法存在累积误差；卡尔曼滤波对噪声有很好的抑制作用。因此本文采用安时法[2]和卡尔曼滤波法[3]结合估算蓄电池SOC可以减少误差实现最优估算。安时法是最常用的SOC估算方法，已知充电初始电池剩余电量

8、为,那么当前状态的剩余电量为（1）其中为电池额定容量，为电池瞬时电流，为库伦效率系数。卡尔曼滤波算法结构流程图如下图3：7注：-系统矩阵；-输入矩阵；-测量矩阵；-电池电流等参数；-电池工作电压；、-高斯白噪声。图3卡尔曼算法结构图SOC为系统状态的分量。对（1）进行零阶保持采样离散化后得到系统状态方程：（2）（2）