电动汽车智能充电系统概述

王舒妍　丰茂

摘 要：如今的世界面临着能源危机与环境污染两大主要难题全部都是因为汽车，要想保证汽车行业的可持续性发展，执行零排放电动汽车是必然的发展趋势。文中简单介绍了智能充电动力电池的特性，并对电动汽车智能充电的硬件和软件设计做了简要概述。

关键词：电力系统 电动汽车 智能充电

中图分类号：TP393.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（c）-0084-01

电动汽车是未来陆地交通工具发展的必然趋势，大量无序的充电行为必然会对已有的电网可靠运行造成各种消极性影响，例如：大范围的电动汽车无序充电会加大电网的峰谷差，造成电网调度困难性变大，而使得电压或者电流发生畸变，严重的甚至会造成电力设备的损伤。所以正确的引导与管理电动汽车充电行为势在必行。

1 电动汽车充电系统的功能要求

电动汽车充电系统从供电电源处获得电能能量，并且用最佳的方式传遞给蓄电池，进而有效的组建电源和蓄电池之间的功率转换。充电系统一般是从功率转换单元与开展充电过程控制的控制器一同构成，一般对充电体系的基本工作要求包含了以下几个方面。

第一，安全性：电动汽车充电过程中，怎样较好的确保工作人员的人身安全与蓄电池组合的安全最为重要；第二，便于使用：充电系统需要具备较高的智能性特点，不要求操作人员对充电过程有较高的人为干预；第三，成本较低：使用最低的成本获得最有效的充电效果能够有效的降低整个电动汽车运行过程中的消耗成本，切实提升运行效益，推动电动汽车行业的商业化推广运行；第四，效率高：较高的工作效率能够有效提升整个电动汽车能量的消耗有效性；第五，对供电电源污染小，使用电力电子技术的充电体系完成高强度的非线性设备，容易对供电网和其他用电设备造成有害的谐波污染[1]。另外因为充电设备的功率因数较低，充电系统压力增大的情况下，容易对供电网的影响也是需要得到人们的高度重视的。

2 动力电池特性分析

电动汽车最大的动力来源是动力电池，同样是组成电动汽车体系的重要部分，其性能的优劣程度直接影响着电动汽车的性能优劣性。电动汽车使用的动力电池属于开发电动汽车的核心。对电动汽车动力性能的要求，包括的内容有：加速度大小、匀速行驶速度大小、爬坡速度等等，这些种种客观性因素都会影响电池性能的选择。另外还需要对动力电池的比能量、体积、重量、电池数目、安全性以及免维护性等做全方位考虑。

2.1 常用动力电池

电动汽车的技术发展对动力电池技术的发展发挥着促进性作用，各个汽车公司开始对电动汽车动力蓄电池技术和充电原理做整体系统性研究，当时市面上存在各种不同形式的电池类型，电动汽车使用较多的电池类型包括：铅酸蓄电池、锂离子蓄电池、镍锌蓄电池和燃料蓄电池等等。

2.2 电池组的差异性与造成的影响

电池的差异性指的是同样型号规格的电池电压、内阻、容量等各种参数之间存在较大差别，从而使得电池差异性出现，电池组差异性会造成如下影响。

第一，制造过程中因为工艺和材料的均匀性影响，而造成同等批次出厂的同型号电池容量和内阻完全不一样，而造成电池自身的可接受性充电功能失衡，因为电池个体间的充电接受能力各不相同，因此电池串联之后使用恒定电流进行电力供应，充电过程中可接受电流较低的电池在充电过程中会电解出大量的水。假设各个电池组中的电池容量具有差异性，那么电动汽车电池快速充电或者汽车减速的过程中进行能量回收充电，便会造成充电电流超过容量较低的电池充电与电流可接受情况[2]。在这种情况下容易造成充电接受能力较低的电池充入的电量慢慢减少，严重的会造成顿板硫化，电池容量降低，造成充电接受能力降低。

第二，电池在使用过程中，假设存在过放电的情况也会加大电池差异性出现的概率，铅酸电池进行过放电过程中，端电压下降速度变快，容易造成极板中出现粗晶粒的硫酸铅，从中可以发现，电池即使放过电依然会降低电池容量，降低电池的使用寿命。因为中断电压监测的及时性与可靠性，而会造成电池能量管理体系无法较好的完成放电控制，所以电池组当中容量较低的电池过放电问题无法避免，电池组中因为电池容量的差距不断加大，因此也会造成容量较低的电池出现越来越严重的过放电现象。

3 智能充电硬件、软件设计

3.1 硬件设计

3.1.1 串行通信接口电路设计

为了让监控人员更好的了解充电器之中电池的充电电压电流和温度等信息，在单片机和上位机PC的通讯端口中使用RS-232转化电平协议完成异步通信数据传递操作。

3.1.2 充电器硬件设计

充电主电路使用降压斩波电路，工作原理是从MSP430F2274单片机输出PWM波借由MOSFET驱动电路完成控制场效应管V切断，有效完成对蓄电池的充放电操作，充电主电路在电路的实际运行过程中可借助合适的电容与电感和PWM波频率，有效的实现Buck电路工作的持续平稳性电流工作状态，同时能够有效的缩短充电时间而强化电压的平整程度。

3.2 软件人机交互设计

人机交互界面的蓄电池智能管理系统使用VC++当成一般开发工具对其进行模块化处理，其能够有效的对蓄电池充电的电压、电流与温度等完成实时监控。

4 结语

电动汽车智能充电系统的研究，对电动汽车用动力蓄电池和其有关的特性需要有清楚了解，特别是对铅酸电池的工作原理与充电性能的了解不容忽视，另外对充电系统的硬件与软件设计同样要有一定的认知。当然因为各个方面因素的影响，对电动汽车电池的智能充电体系研究与设计有有更加深入的内容需要探究，未来还有更多的工作等待开发与完善，以更好的实现智能充电的要求。

参考文献

[1] 随顺科，孙长江.基于DSP的智能充电系统在电动汽车中的应用研究[J].制造业自动化，2011（13）：126-128.

[2] 齐春生，韩华春，闫谨，等.基于ARM-Linux平台的电动汽车智能充电技术[J]. 计算机应用，2012（S1）：189-191.

[3] 黄会雄，袁力辉，罗安.基于C/OS-Ⅱ电动汽车电池快速充电系统的研究[J]. 计算机工程与设计，2009（16）：3741-3744.