[发明专利]一种电动汽车充电机控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电动汽车充电领域，更具体的说，是涉及一种电动汽车充电机控制系统及控制方法。

背景技术

电动汽车的普及将会大大缓解大气污染和能源紧缺的问题，电动汽车的推广与普及，其相应的配套充电设施必将会出现很大的市场需求。目前市场上的充电设施主要分为充电站、充电桩和充电机。充电站存在占地面积大、管理运营费用高等缺点；充电桩在车辆有紧急运行需求或需要夜间充电时，由于受其充电时间的影响，不能够及时补充电量，影响人们的出行。相比于前两种充电设施，充电机体积较小，允许安装在自家院落或停车位附近，避免了汽车充电需要长时间等待的问题，并且可以进行夜间充电。但是目前充电机普遍存在标准不统一，充电对象单一、人机交互率低，且充电电池内阻在充电过程中不断变化导致传统基于PID控制的充电控制方法控制效果差、电能利用率低等缺点。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，针对常规充电机存在过充、欠充、通用性差、抗扰动性差等问题，提供一种通用性强、鲁棒性好、充电效率高的基于滑模变结构控制算法的电动汽车充电机控制系统及控制方法，对于提高充电效率、增强鲁棒性、保护电池寿命、促进相关产业发展具有重要的应用意义。

本发明的目的可通过以下技术方案实现。

本发明的一种电动汽车充电机控制系统，包括控制模块、进行电能变换的执行模块、电池管理系统和触摸屏；

所述控制模块包括FPGA控制主板、电压反馈模块和电流反馈模块，所述FPGA控制主板包括FPGA核心模块、CAN通信模块、USB通信模块、数模转换模块和模数转换模块；所述CAN通信模块一端连接FPGA核心模块，另一端连接电池管理系统；所述USB通信模块一端连接FPGA核心模块，另一端连接触摸屏；所述模数转换模块一端连接FPGA核心模块，另一端连接电压反馈模块和电流反馈模块；

所述电池管理系统实时监测电池组的电量信息，CAN通信模块负责将电池管理系统的电量信息传输至FPGA核心模块中；所述USB通信模块负责FPGA控制主板与触摸屏的通信，通过该模块将充电过程的参数信息实时传输给触摸屏；所述数模转换模块通过将FPGA核心模块输出的模拟控制量转换为数字量为PWM发生器模块提供输入信号，以调节PWM发生器模块输出的波形脉宽；所述电流反馈模块和电压反馈模块均由传感器和变送器组成，通过传感器实时采集电池组的充电电流及电压并经变送器转变为适应FPGA控制主板中模数转换模块的电流与电压；所述模数转换模块将电流反馈模块和电压反馈模块输出的模拟量转换为数字量传递至FPGA核心模块中进行相应的计算；

所述执行模块包括依次连接的电源EMI滤波器模块、PFC整流滤波模块、逆变电路模块、高频整流模块和滤波模块，所述逆变电路模块连接PWM发生器模块，所述PWM发生器模块连接数模转换模块；所述电源EMI滤波器模块和PFC整流滤波模块将外接三相交流电源进行滤波整流后为逆变电路模块提供直流电源；所述逆变电路模块采用全桥逆变电路，PWM发生器模块通过接收FPGA控制主板输出的控制量，输出一定的波形脉宽，进而控制全桥逆变电路四个开关管的导通、关断时间，使得全桥逆变电路输出具有一定占空比的交流矩形波信号；所述高频整流模块和滤波模块将逆变电路模块输出的交流电通过RLC串联谐振电路处理为高频正弦波，送至高频变压器，并经整流滤波电路处理，得到所需直流电压提供给电池组进行充电。

本发明的目的还可通过以下技术方案实现。

基于上述电动汽车充电机控制系统的控制方法，包括以下步骤：

(1)充电机上电后，电动汽车充电机控制系统经过初始化和自检无误后，将充电插头正确接入汽车充电接口，如果连接失误电动汽车充电机控制系统会自动识别并报警；待连接成功后，触摸屏会跳转到充电模式界面供用户选择；

(2)根据电池组类型在触摸屏上选择充电模式，进行充电过程：若电池组为铅酸电池选择常规充电模式，采用基于PID控制算法的三阶段式充电方法；若电池组为锂离子电池，选择智能充电模式；

(3)在上述智能充电模式中，根据锂离子电池剩余电量选择充电方法：当锂离子电池剩余电量小于10％时，采用基于滑模变结构控制算法的间歇变电流—恒压充电法进行充电；否则，采用基于滑模变结构控制算法的间歇变电压—恒压充电法进行充电；