三段式充電控制的電動(dòng)汽車(chē)智能充電器設(shè)計(jì)解析

　1.引言
　　電池是電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵動(dòng)力輸出單位，在鉛酸蓄電池，鎳鎘電池，鎳氫電池，鋰電池和燃料電池等幾種常用電池中，因?yàn)榫哂心芰勘却蟆⒅亓枯p、溫度特性好，污染低，記憶效果不明顯等特點(diǎn)，鎳氫電池在電動(dòng)汽車(chē)中使用很普遍。
　　然而由于充電方法的不正確，造成充電電池的使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于規(guī)定的壽命。也就是說(shuō)很多電池不是被用壞的而是被充壞的，可見(jiàn)充電器的好壞對(duì)電池壽命有很大的影響。
　　基于此，本文提出一種使用3段式充電控制方案的智能充電器的設(shè)計(jì)方案，能有效的提高充電效率，延長(zhǎng)電池的使用壽命。
　　2.控制方法介紹
　　常用的充電終止控制方法包括：定時(shí)控制法，電壓控制法，電流控制法和綜合控制法。
　　定時(shí)控制法是指用定時(shí)系統(tǒng)來(lái)控制整個(gè)充電時(shí)間，時(shí)間沒(méi)定值到達(dá)時(shí)，對(duì)電池停。止充電。常用的電壓控制法包括最高電壓法（Vmax），電壓負(fù)增量法（△V），零電壓增量法（0△V）常用的溫度控制法包括最高溫度法（Tmax），充溫升法（△T）。溫度變化率（△T/△t），最低溫法（Tmin）。綜合控制法是指綜合使用上述控制方法中的幾種控制方法。
　　相對(duì)于傳統(tǒng)的定電壓和定電流充電法三段式充電理論則可以大大提高電池的充電效率。三段式充電采用先恒流充電，再恒壓充電，最后采用浮充充電。如果充電前電池處于深度放電狀態(tài)則還要在充電前進(jìn)行預(yù)充電。
　　3.系統(tǒng)硬件構(gòu)成
　　3.1 總體硬件設(shè)計(jì)
　　充電對(duì)象為鎳氫電池，采用電壓，電流反饋的方法來(lái)達(dá)到恒流，恒壓充電的目的，同時(shí)對(duì)充電過(guò)程中的各種參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制。該充電器的總體設(shè)計(jì)如圖1。
　　
　　該方案中開(kāi)關(guān)電源的最大輸出功率為2.4KW，交流輸入范圍為1 76V-264V，充電器電路主要包括主充電電路和輔助控制電路兩部分，整個(gè)電路的工作過(guò)程為：220V單相交流電經(jīng)過(guò)全橋整流由電容進(jìn)行濾波，得到約300V左右的直流電，經(jīng)過(guò)由4只IGBT構(gòu)成的逆變橋，得到高頻交流電，經(jīng)高頻變壓器耦合到副邊，再經(jīng)過(guò)整流管D1，D2整流，最后經(jīng)過(guò)電感L 2和電容C8濾波后得到穩(wěn)定的直流輸出。
　　由于采用三段式充電，每個(gè)階段充電電壓和充電電流都不同。所以使用ATMEGA8單片機(jī)作為充電過(guò)程控制設(shè)備，充電時(shí)單片機(jī)檢測(cè)充電電池的充電電流，充電電壓，電池溫度，防止電路過(guò)壓和過(guò)流，電池溫度過(guò)高，還可以通過(guò)檢測(cè)電池電壓電流值來(lái)決定是否在切換到下一個(gè)的充電階段。
　　同時(shí)通過(guò)單片機(jī)給出每一階段的充電的電壓值或是電流值，與采樣所得的對(duì)應(yīng)電壓電流值相比較，通過(guò)移相控制芯片UCC3895來(lái)改變PWM值來(lái)改變功率管的導(dǎo)通時(shí)間，來(lái)達(dá)到在不同階段得到不同穩(wěn)定的輸出值的目的。