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0 前言

电动汽车是21世纪高效、清洁、可持续的交通工具，也是解决能源危机和环境污染两大突出问题的重要途径。 电动汽车的主要动力来源是电池，而电池也是制约电动汽车发展的主要因素。 目前，电动汽车的技术已经逐渐成熟，一次充电基本可以满足市区的通车里程需求。 但在大规模应用和续驶里程方面仍不理想，大规模应用还存在充电时间长、充电效率低、充电控制系统失效等诸多困难。 对此，在电池能量有限的情况下，开发车载智能充电装置是延长续航里程、解决充电时间长问题的有效方法。

1 车载智能充电系统

车载智能充电系统的开发是为了在较短的时间内实现镍氢电池组的智能充电。 充电前，充电系统首先采用最高电压法检测电池组初始状态电压，确定电池组初始荷电状态、端电压和内部温度，设定充电电压、电流和充电时间. 充电系统在充电过程中，对电池参数进行实时监测和采样，结合电池参数的性能指标（如表1所示），ARM处理器可以分析当前电池的性能状态和其连接线和负载驱动能力，并在液晶触摸屏上显示分析结果。

电池质量和充电控制技术是决定电池寿命的两个主要因素。 长期以来，人们一直在不断研究和改进充电控制技术。 目前比较流行的充电方式有脉冲充电、恒流恒压充电、正负脉冲充电等。 本文采用的充电方式为正负脉冲充电：正脉冲对电池充电——短时间负脉冲放电——短时间间隔。 正负脉冲充电方式可以加快充电速度，吸收热量，消除电池极化。

2 车载智能充电系统硬件设计

2.1 ARM硬件系统

嵌入式系统具有软件代码少、自动化程度高、响应速度快等特点。 是目前比较热门的研究领域，广泛应用于网络通信、工业控制、汽车电子等行业。 如图1所示，车载智能充电系统以S3C6410处理器为控制核心，由数据监控模块和显示模块组成。 虚线框内的JTAG、UART、Flash、SDRAM构成了ARM的最小系统。 根据车载智能充电系统的实际需要，在最小系统上扩展了触摸屏显示、数据监控、辅助电路等模块。 其中，液晶触摸屏的采用更好地实现了人机交互和智能化。

2.2 充电主电路

充电主电路将波动的交流电转换为稳定的直流电，其设计直接影响整个充电系统的性能。 如图2所示全桥逆变电路原理图，车载智能充电系统的充电主电路由两个全桥电路、四个绝缘栅双极型晶体管（IGBT）组成的全桥逆变电路和高频变压器组成。 220V市电先经过全桥电路和大电容整流滤波得到直流电。 但是此时的直流电源纹波比较大，不能作为充电电源使用。 直流电源需要经过全桥逆变电路得到可调的高压高频交流电，经高频变压器耦合到副边，再经过全桥整流和电感电容滤波得到纹波小的直流电压，即为最终的充电电源。

3 汽车智能充电系统软件设计

车载智能充电系统软件主要功能分为五个部分：电池参数监测任务（电压数据监测、电流数据监测、温度数据监测）、数据处理和存储任务、UART通信任务、异常报警任务和GPRS通讯任务。 主程序流程图如图3所示。

计费系统在执行任务前，先规划好系统任务的优先级，可以防止系统因多任务执行而出现混乱。 根据系统任务的关键性、相关性、紧急性、繁琐性和快速性确定任务的优先级，如表2所示。

4 实验结果分析

本文研究的车载智能充电系统主要充电对象为镍氢电池，选取12节单体镍氢电池进行充电模拟测试。 在充电过程中，不断监测电池的充电电压、电流和内部温度的变化。 监测结果如图4所示，将充电时间、充电能量、充电效率等与恒流恒压充电方式进行对比。 结果如表3所示。从监测结果可以看出，与恒流恒压充电方式相比，正负脉冲充电方式有效缩短了充电时间，提高了充电效率全桥逆变电路原理图，非常适合适用于以镍氢电池为动力源的电动汽车充电。

5 结论

本文以三星S3C6410处理器为系统控制核心，搭建了电动汽车智能充电系统的软硬件平台，分析了ARM硬件结构和充电主电路。 采用正负脉冲充电方式，保护和延长镍氢电池寿命。 充电结束控制方式采用定时控制、温度控制和最大电压控制相结合，有效防止过充。 车载智能充电系统在原有充电系统的基础上，实时监测电池参数，提高了充电系统的稳定性和安全性。 实验结果证明，车载智能充电系统具有重要的实际应用价值，为电动汽车的普及提供了有利条件。

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