[发明专利]基于DSP的电动汽车直流充电电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动汽车充电技术，特别涉及一种基于DSP的电动汽车直流充电电源系统。

背景技术

随着汽车行业的不断发展，“零排放、零污染”的电动汽车受到世界各国广泛重视，适用于电动汽车的动力电池取得了飞速发展，因此，对电动汽车专用充电电源也提出了更高的要求。目前，电动汽车充电电源主要通过（脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，简称PWM）开关控制技术实现电流电压控制，电动汽车的材料、结构和驱动及控制等技术已经取得了很大的发展，但是电池能量存储技术、快速充电技术制约着电动汽车发展和普及，因此，研发高性能电池和适用于电动汽车专用充电电源系统，解决车载电池快速、安全充电势在必行。随着数字信号处理器（Digital Signal Processor，简称DSP）控制技术的日益完善，运用DSP数字化控制技术对电动汽车充电电源进行数字化控制研究，开发出电动汽车专用充电设备，对电动汽车的发展和普及具有十分重要的理论意义和现实价值。美国、日本、法国和德国等国在充电技术领域已经取得飞速发展。在一些西方国家，电动汽车已经普及，电动汽车充电技术已经比较成熟，汽车充电站遍布城市，但是充电技术还有许多技术难题有待解决。上世纪50年代，美国就已经研制了6～24V铅酸蓄电池金属整流器型充电机。除此之外，英国联营公司研发了总能量充电控制技术，有效地解决了采用磨擦式充电系统和电晕式充电系统所带来的种种问题，最大程度上减少了粉粒充电时所需的能量，为电动汽车充电技术向前发展迈出了重大一步。除此之外，国外许多大公司利用计算机控制、人工智能等先进科学技术，已经成功研发了功能齐全、易于控制的大型智能充电设备，并设有充电保护和故障报警功能，具有很好的安全性和实用性。我国在“十五”规划中已经把对电动车的研究列为国家高科技攻关项目和国家“863”科技攻关项目。经过几十年的研究，电动汽车制造技术己经趋于成熟，但在提高动力电池性能和突破充电技术瓶颈之前，实现电动车的普及还需要相当长的一段时间。尽管充电机系统控制技术取得了一定的成就，但距离满足电动车市场化的充电要求还有很长的一段路要走。

目前电动汽车充电电源，主要是采用高频电力电子开关取代可控硅，提高开关速度和充电效率，减小变压器和滤波器的体积，节省原材料。但随着开关频率的提高及开关周期的缩短，在传统PWM控制方式下开关器件工作在硬开关状态，每次开关管同步导通留下的死区时间产生的电流和电压叠加损耗，开关损耗的存在限制了变换器功率密度的提高，严重抑制了开关频率的提高，给快速稳定充电、保证电动汽车的电能驱动力造成极大的障碍，限制了变换器的小型化和轻量化。同时，开关管工作在硬开关状态时，功率器件所受的开关应力大，还会引起很高的di/dt和du/dt，从而产生大的电磁干扰，带来电磁环境污染，现有的电动汽车充电技术主要具有以下的缺陷：

（1）用于中、大功率充电时，性能差、充电系统不稳定，输出功率小，充电效率低。

（2）响应速度慢，易产生电磁环境污染。

（3）控制精度低，可靠性低，体积大、重量重。

例如，中国专利申请号为：201020174910.9，名称为：“一种电动汽车充电器”，该申请案虽然采用了功率因数校正电路、IGBT桥式逆变电路，不能实现数字化高效精准控制，限制了变换器的小型化和轻量化，因而存在上述缺陷。

再如，“新型智能电动汽车充电器的设计”（夏政伟，张伟民.充电器，20012.02）是以STC 12C5A60S2单片机为控制核心，该单片机控制核心比DSP响应速度慢；Buck-Boost电路拓扑，用于中、大功率电池充电时，效率低，不稳定，性能差，故亦存在上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种基于DSP的高频软开关控制方式的电动汽车直流充电电源系统，实现开关管的零电压状态开关，开关功率损耗小，开关频率高，有效抑制电磁干扰的产生，使充电快速稳定；解决现有技术因为开关管导通留下死区时间产生电流电压叠加损耗，严重抑制开关频率的提高，影响快速稳定充电的问题。