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多变环境因素影响下电动汽车智能充电器的低功耗设计

更新时间:2009-03-28

引言

低碳经济逐渐成为我国经济发展的关键力量,其中电动汽车作为发展清洁能源的重要组成部分,相对应的电动汽车的充电器也需要更新和发展,当前电动汽车的电池通常为铅酸蓄电池,快速、有效的进行充电成为发展电动汽车的关键问题[1],传统LLC 谐振半桥法设计的充电器容易受到环境中温度等因素的影响,存在输出电压和电流偏差较大、充电耗时长且充电器功耗大的问题,导致充电器老化速度快、受到腐蚀、使用寿命过短。因此文章研究基于电池管理系统(BMS)的电动汽车智能充电器的低功耗设计方法,提高电压输出和电流输出结果精确度,缓解充电器受环境因素的影响,降低电动汽车充电器的功率消耗,提高电动汽车充电器质量。

1 多变环境因素影响下电动汽车智能充电器低功耗设计

环境因素对电动汽车的充电器有较大影响,其中影响最大的因素是环境温度,环境温度的偏差会使充电器提前老化,高低温交替造成的温湿度变化也会使充电器受到腐蚀,从而引发电流偏差大、输出电压大,导致充电器使用寿命大幅度降低。因此需对适应于环境温度变化的、稳定性较高、抗腐蚀性强的电动汽车智能充电器的功耗进行优化设计,在规避环境因素影响的同时,有效降低充电器的低功耗,延长其使用寿命。具体设计过程如下:

与正常对照组相比,GM 1~9 g·L-1组显著抑制HEK293细胞存活(P<0.01),半数抑制浓度(IC50)为3 g·L-1(图1)。SVPr 1,2和4 g·L-1显著缓解GM 3 g·L-1对HEK293细胞存活的抑制作用(P<0.01),与GM模型组相比,细胞存活率显著上升(P<0.01)(图2)。

1.1 总体框架设计

结合环境因素的影响,基于电动汽车充电器的设计要求和电池管理系统的充电控制手段[2],本文方法设计的智能充电器应满足以下几点要求:

1)在接收到电池管理系统(BMS)发布的命令后,可以随时修正输出电压或输出电流;

智能充电器的设计应在一定电压要求范围内,设计充电器在电压输入值较高时,可能造成主电路的过载现象,充电器的功率损耗大幅度提升[8],若输入较小的电压容易出现输出功率过低的现象,造成充电器无法正常工作,本文设计智能充电器的电压输入区间在176 V至264 V之间,输入电压处于该区间范围内智能充电器可以正常稳定运行,输出额定功率,超出该范围需要对充电器进行保护[9],图5为保护信号产生原理图。Vinc处于高电压时,处于对充电器的保护应立刻关闭主电路。

式中:λ1和λ2均为阈值,且有λ1=kλ2,0

图1为采用本文方法设计的智能充电器总体框架图,从该图中可以看出控制电路由保护电路、单片微机系统(MNU)以及采样电路三者构成,所选用的电路组件均是不易受环境温度变化影响,稳定性高、耐腐蚀性强的硬件;其实现功能分别为:主回路电路主要的进行功率的能量转换[3],经过PFC变换器转换后的交流电可使充电器的PF值符合充电器的设计要求。

毛泽东曾经说过,中国的命运一经操在人民自己的手里,中国就将如太阳升起在东方那样,以自己的辉煌的光焰普照大地。

3)对充电过程中发生异常的位置进行保护;

1.2 腐蚀作用下充电器控制电路设计

智能电动充电器在充电过程中需要对电路中一些信息进行收集,根据收集到的信息生成控制信号或保护信号,本文交流输入电压采样电路如图2所示。

教育学生讲究时机。这就要求教师在教育教学中用细心去发现时机,用耐心去等待时机,用爱心去创造时机,要了解和研究学生身上的“闪光点”,抓住有利时机对学生进行教育,只要时机得当、方法得当,定能很好地促使学生养成良好行为习惯。

[2]柯仲来, 戚志东, 耿中星. LLC谐振半桥电动汽车充电器应用设计[J]. 电子技术应用, 2014, 40(7):48-50.

1.3 腐蚀作用下充电器保护电路设计

电动汽车智能充电器结构复杂,抗环境因素影响程度较低,若充电器发生故障没有立刻发现并及时作出相应的应对策略[6],则环境温度等因素会对充电器造成腐蚀等严重损伤,受腐蚀的充电器极易造成人员受伤,同时会大大提高充电器的功率消耗量。本文智能充电器保护电路设计图如图4所示,保护电路在检测到故障发生时同时产生故障预警,MCU接收故障预警信号并对其进行处理,产生控制信号,同时将L4981和SG3525输出脉冲进行封闭;MCU将处理后的控制信号传输给BMS,经分析处理后对充电器的运行状况进行判断[7],实现对充电器充电过程的保护,避免充电器消耗过多的功率。

  

图1 智能充电器总体框架图

2)充电器在进行充电时不同时刻的物理参数都能被立刻收集传输至BMS;

充电器输出电压值过高可能造成充电器内部零件功率消耗过大,出现发热烧毁的后果[10],因此当输出电压过高时应采取输出过压保护。

引进混合式教学方式,每个项目的学习都以学生为中心,以“做会、做懂”为目标。通过前期的学生线上分层次有针对的学习,中期的线下课堂难点重点讲解答疑,再到最后学生线上自主完善提高。充分应用混合式教学的便利,让学生做到“学、做”一体化,达到理论与实践的统一。教学过程中,我们将教学分为线上和线下两部分。具体的实施流程如图所示:

2 实验分析

  

图2 交流输入电压采样电路

  

图3 输出电压采样电路

为了检测采用所提方法设计的电动汽车智能充电器在充电过程中的用时情况,利用如图6所示的连接方式对电动汽车电池组进行充电,实验环境调至高温环境,实验分别对两组铅酸电池组进行充电,得到如图7和8所示的充电曲线。

4)应包括一个与BMS进行数据通信的接口。

  

图4 保护电路原理图

  

图5 交流输入欠过压保护信号产生原理图

  

图6 充电器对电池组充电的连接图

根据图7 和图8 描述的采用所提方法设计智能充电器对60 V和72 V电池的充电曲线分析可知,当环境温度为高温且充电器正常对电池充电时,完成整个充电过程大约用时7.5 h,在高温环境下采用该充电器对不同容量电池充电时,充电状态的转折点略有不同,但完成充电的时间大致相同。

  

图7 所提方法设计充电器60 V电池组充电曲线图

  

图8 所提方法设计充电器72 V电池组充电曲线

3 结论

提出基于BMS的电动汽车智能充电器的低功耗设计方法,能够在环境因素多变的情况下,减少因环境温度等因素造成的腐蚀、老化等影响,有效提高电压和电流输出结果的精度,降低电池的充电时间和功率消耗,具有较高的应用价值。

参考文献:

[1]张建伟, 杨芳, 秦俭,等. 电动汽车交流充电控制导引系统设计[J]. 电测与仪表, 2014, 51(5):78-82.

安吉在网上查到了玫瑰岛动物园的联系方式,立即打电话过去,却被告知并没有一头叫安琪儿的小象从橡树湾送过去。安吉不死心,写信给动物园,请他们确认安琪儿的事。

电动汽车充电过程,BSM和MCU需要获取智能充电器的电压输出结果[4-5],基于该结果实现充电过程的电池功率的有效控制,且在控制电路外层包有抗腐蚀性强、耐温性强的绝缘薄膜,在不影响正常工作的情况下,有效缓解环境温度变化对控制电路硬件的腐蚀等作用,并降低电池出现损耗的概率,提高了电动汽车智能充电器的使用质量,确保电池功耗的最小化。图3为输出电压采样电路图,R61和R62将输出电压分压后的信号经电压跟随输出。

[3]侯赵磊, 何秋生, 段勇勇,等. 基于AVR单片机的智能充电器软件系统设计[J]. 电源技术, 2016, 40(9):1863-1864.

短暂性脑缺血发作是脑病科的常见疾病之一,是在颅内动脉病变的基础上,引起一过性的、短暂性的、局灶性的脑及视网膜功能障碍[1] ,其症状可在发病后1 h内缓解,但不超过24 h。本病好发生于中老年人群,尤以50~70岁之间为最高发年龄段,病情可反复发作,又被称为脑梗死的“第一预警信号”[2] ,更可威胁患者的生命安全,故而需要积极治疗。近年来笔者将疏血通注射液应用于短暂性脑缺血发作的治疗当中,取得了满意的效果,现报道如下。

[4]邓永红, 许明艳, 李学哲,等. 新型矿用铅酸蓄电池高频智能充电器研究[J]. 煤炭工程, 2015, 47(3):132-134.

[5]杜高明, 李向阳, 马世碧,等. 基于多路径路由片上网络的低功耗联合编码电路设计[J]. 微电子学与计算机, 2017,34(3):86-89.

[6]汤天浩, 郑晓龙, 范辉. 基于Reflex TM充电策略的锂离子电池充电器设计[J]. 上海海事大学学报, 2015, 36(1):86-89.

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[8]刘炳均,岳巍强,王朔,等.高原高寒地域中重型车辆蓄电池加热起动辅助装置研究[J].装备环境工程, 2017,(10):47-51.

[9]戴海鹏, 陈贵海, 徐力杰,等. 一种高效有向无线充电器的布置算法[J]. 软件学报, 2015, 26(7):1711-1729.

[10]杨涛, 程耕国, 程骅,等. 一种新型电动汽车充电桩控制系统设计与应用[J]. 现代电子技术, 2017, 40(15):179-182.

[11]孟莹, 曹以龙, 曾俊冬. 基于MVC的电动汽车充电站信息管理系统研究[J]. 现代电子技术, 2016, 39(2):143-146.

2018年9月6日,广东省召开共建“平安西江”2017—2018年度总结评估会,由广东海事局牵头的共建“平安西江”活动取得阶段性成效,西江安全发展共商、安全生态共创、安全风险共治、安全成果共享的局面正在形成。

 
陈诚
《环境技术》 2018年第02期
《环境技术》2018年第02期文献

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