隨著各種電動汽車的發展，動力電池充電器的需求將越來越多。充電器質量的優劣關系到電池性能的發揮及壽命、充電器本身的智能化關系到用戶的使用方便及電力系統電力計費等管理問題。不同電池，特點不同，充電策略也不相同。如將一種電池的充電器做(zuo)好了(le)，就容易(yi)將技術向(xiang)其他(ta)電池類型(xing)拓展。本選題具有實(shi)用(yong)性，對電賽方向(xiang)人才培養也有針對性。

　　主要功能指標：

　　★輸(shu)入(ru)電(dian)壓單相50HZ ±10%,電(dian)壓有效(xiao)值波動范圍220V ±20%,即有效(xiao)值為176V-264V;

　　★輸出直流額(e)定電壓50V;

　　★輸入端加功率(lv)因(yin)數校正，功率(lv)因(yin)數90 %;

　　★充電初(chu)期效率大于80%;

　　★輸入(ru)電流(liu)失真度小(xiao)于4%;

　　★充電過程分(fen)為激(ji)，快(kuai)充和浮充；

　　★具有溫度(du)檢測功能，可根據電(dian)池和環(huan)境溫度(du)改變充電(dian)策略；

　　★具有友(you)好的人機界面(mian)，可對(dui)充電策略進行調整；

　　★散(san)熱(re)方式(shi)：風冷。

　　主電路的整體框(kuang)圖：

　　EMI濾波電路：

　　C1和L1組成第一級EMI濾波

　　C2、C3、C4與(yu)L2組成第二級濾波。

　　L1,L2為共模電感

　　整流及功率因(yin)數校正電路：

　　整流橋：

　　流經二級管電(dian)流ID=3.55A

　　二極管反向電壓V=373V

　　考慮實際工作情況故選BR601（35A/1000V）；

　　功率因數校正：

　　方案(an)：BOOST型拓撲結構具(ju)有輸(shu)出電阻低(di)，硬件電路及控制簡(jian)單，技術成(cheng)熟，故選用BOOST結構；

　　芯(xin)片選擇：TI公司的UCC28019可(ke)控制(zhi)功(gong)率(lv)(lv)輸出為100W-2KW,功(gong)率(lv)(lv)因數(shu)可(ke)提高到0.95,符合設(she)計要求，故此次設(she)計選用(yong)該款(kuan)芯(xin)片；

　　方案選擇：

　　在開關(guan)管承(cheng)受峰值電流和電壓的情況下，全橋輸(shu)出功(gong)率為(wei)半橋的兩倍，并(bing)切在功(gong)率大于500W時，全橋相對于半橋更合適，故本次(ci)設計采用(yong)全橋拓撲。

　　功率(lv)開關管選擇：

　　經過整流(liu)濾波后電壓(ya)最(zui)大(da)值為373V,最(zui)大(da)初級電流(liu)為3.5A 考慮實(shi)際工作情況選擇FQA24N50

　　（24A/500V/0.2Ω）

　　輸出整流二極管：

　　整流(liu)二極管要(yao)承受的最大反相電壓為(wei)100V,電流(liu)為(wei)10A,考(kao)慮(lv)實際工作情況(kuang)，我們選(xuan)用MUR3060（600V/30A）

　　全橋電路圖：

　　整流濾(lv)波輸出電(dian)路：

　　驅動電路：

　　PWM信號通過光耦隔離，經過反相(xiang)(xiang)器進入(ru)半橋(qiao)(qiao)驅動芯片IR2110 ,如圖所示的Q1、Q2半橋(qiao)(qiao)驅動電(dian)路，Q3、Q4驅動電(dian)路與此電(dian)路相(xiang)(xiang)同。

　　輔助電源供電：

　　本設計(ji)系統供電采用另(ling)制(zhi)輔助(zhu)電源，系統框(kuang)圖(tu)如下(xia)：

　　本供電(dian)系統可提供穩定(ding)的12V,5V,-12V電(dian)壓，且效率較高。

　　智(zhi)能控制電(dian)路設計：

　　電源PWM控(kong)制部分(fen)

　　本設計采用(yong)的(de)電源核(he)心控制(zhi)(zhi)部(bu)分的(de)芯片為美國通用(yong)公(gong)司芯片SG3525.控制(zhi)(zhi)電路如圖：

　　采樣電路

　　熱保護電路

　　本(ben)設計(ji)系統(tong)可以檢測電(dian)池溫(wen)(wen)度(du)，充(chong)(chong)(chong)電(dian)器(qi)溫(wen)(wen)度(du)，當電(dian)池過(guo)(guo)溫(wen)(wen)時會關閉PWM的輸出波形，使(shi)電(dian)路停止工作(zuo)，同時單片(pian)機(ji)會報警提示，當充(chong)(chong)(chong)電(dian)器(qi)過(guo)(guo)溫(wen)(wen)時，風冷系統(tong)會開啟，如果(guo)溫(wen)(wen)度(du)繼續(xu)升高，則充(chong)(chong)(chong)電(dian)器(qi)會停止工作(zuo)。

　　過流，短路保護電路

　　當(dang)電(dian)流(liu)過大，超過12A,電(dian)路會限(xian)流(liu)報警(jing)提示(shi)，在(zai)充電(dian)器啟動(dong)之前(qian)會進(jin)行短路檢測，當(dang)電(dian)阻小于0.5Ω時認為電(dian)路故(gu)障(zhang)，并報警(jing)提示(shi)。

　　系統軟件結構

　　四階段(duan)充電(dian)控(kong)制策略：

　　四階段充電策略解(jie)析：

　　激活充電：充電器開始工作后單(dan)片機采集(ji)采集(ji)蓄電(dian)(dian)(dian)池端電(dian)(dian)(dian)壓檢(jian)測，若電(dian)(dian)(dian)壓過(guo)低說(shuo)明(ming)曾(ceng)過(guo)度放電(dian)(dian)(dian)，為避免充電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流過(guo)大，實行小電(dian)(dian)(dian)流激活。

　　恒流(liu)充電：恒流(liu)充電為10A.

　　恒壓(ya)(ya)充電：恒壓(ya)(ya)充電電壓(ya)(ya)為59V.

　　涓流浮(fu)充(chong)：當充(chong)電電流下(xia)降到恒(heng)流下(xia)的0.1倍式，即(ji)1A時(shi)，采(cai)用(yong)涓流浮(fu)充(chong)。

　　四階段充(chong)電策(ce)略保證充(chong)電初期能(neng)激活(huo)修復蓄電池(chi)，使蓄電池(chi)更(geng)經久(jiu)耐用，末期不過充(chong)，又能(neng)達到充(chong)滿的(de)(de)目的(de)(de)。

　　電源系統抗干擾

　　硬件抗干擾技術

　　電(dian)源EMC設計：整流(liu)(liu)二極管(guan)(guan)采用肖特基二級管(guan)(guan)做整流(liu)(liu)管(guan)(guan)，開關(guan)管(guan)(guan)回路加(jia)RCD網絡(luo)，輸入端加(jia)EMI濾波(bo)電(dian)路，優化變壓(ya)器設計。

　　優化PCB板布局和走線。

　　軟件抗干擾技術

　　采(cai)用程序模塊間遠程攔(lan)截(jie)技術。