基于單片機的電動汽車多功能充電系統(tǒng)電路設(shè)計

　　由于石油危機和日益嚴(yán)重的環(huán)境污染，電動汽車發(fā)展已經(jīng)是大勢所趨。蓄電池為電動汽車提供動力，而蓄電池充電性能直接影響蓄電池的使用和壽命，蓄電池一般分為鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池。由于蓄電池種類繁多且容量不一，不同種類和容量的蓄電池往往需要不同的充電器匹配，如果蓄電池的充電器匹配不好會出現(xiàn)過充過熱等不安全現(xiàn)象，從而影響蓄電池的正常使用并縮短蓄電池壽命。因此，設(shè)計一款基于單片機控制的能為各類蓄電池充電的多功能充電系統(tǒng)是十分必要的。多功能充電系統(tǒng)能快速穩(wěn)定地為不同類型和不同容量的蓄電池充電，我們在軟件上針對不同類型的蓄電池設(shè)計了相應(yīng)的充電方法，使每種蓄電池都能在最佳充電方法下充電。對于不同容量的蓄電池，在選擇好充電方法時只要設(shè)定充電參數(shù)即可快速穩(wěn)定地為蓄電池充電。

　　硬件電路設(shè)計

　　本系統(tǒng)采用移相全橋軟開關(guān)電路，即將Boost電路與全橋變換器合成一起組成單級PFC電路，該電路結(jié)構(gòu)簡單、效率高，可以實現(xiàn)對輸入電流的整定，又可以工作在較大功率場合，發(fā)揮了全橋電路的優(yōu)勢。系統(tǒng)主要由充電主電路和充電控制回路組成，圖1為多功能充電系統(tǒng)硬件原理圖。

　　工作原理：本設(shè)計采用了開關(guān)電源技術(shù)，最大功率為3500W，先將220V單相工頻交流電，經(jīng)4個二極管組成全橋電路進(jìn)行整流，再經(jīng)過大電容濾波得到300V左右的直流電，此時直流電中紋波較大。直流電通過由4個絕緣柵雙極晶體管（IGBT）組成的全橋逆變器，得到電壓可調(diào)的高頻交流電，經(jīng)高頻變壓器耦合到副邊，再經(jīng)全橋整流，最后經(jīng)電感電容濾波得到紋波很小的直流電為蓄電池充電。多功能充電系統(tǒng)能為不同類型的蓄電池及容量不同的蓄電池充電，其充電過程中的充電電壓、電流通過單片機實時控制，整個充電系統(tǒng)為反饋控制系統(tǒng)，單片機通過實時檢測充電過程中的電流、電壓及溫度監(jiān)測整個充電過程，有效地避免了充電過程中過流、過壓及過熱現(xiàn)象，使充電過程安全穩(wěn)定地進(jìn)行。

　　逆變橋前的空氣開關(guān)是為了防止電路中出現(xiàn)短路或大電流損壞蓄電池或電子器件。單片機通過檢測充電電流、電壓及溫度與充電前的設(shè)定值進(jìn)行比較，控制輸出4路PWM波到4個IGBT的柵極，從而控制其集電極到發(fā)射極電流通斷時間，達(dá)到控制輸出電壓的目的。由于IGBT需隔離驅(qū)動，本設(shè)計選用了三菱公司IBGT專用驅(qū)動芯片M57962L，圖2是其應(yīng)用電路。

　　由于選用了4只IGBT組成全橋逆變器，每個IGBT需要一個M57962L芯片驅(qū)動，而每個M57662L芯片需要3個電壓等級即15V、l0V、 5v為其供電，其中5v電壓同時為MC9S12XS128單片機供電，本文設(shè)計了一款功率為50W的變壓器，為單片機及4個M57962L芯片供電，其次級繞組輸出3組電壓，經(jīng)整流濾波穩(wěn)壓后，得到上述所需的3個電壓。

　　所設(shè)計的多功能充電系統(tǒng)能正常工作，輸出的直流電壓平穩(wěn)、紋波小，充電過程控制精度高，能快速穩(wěn)定地為各類蓄電池充電，并在蓄電池充滿電后及時停止充電，有實際應(yīng)用推廣價值。