DOI:10.19392/jki.1671-7341.201823018
袁向凯㊀李桃柱㊀寇亚超
许昌智能继电器股份有限公司㊀河南许昌㊀461000
摘㊀要：随着大家的环保意识越来越强以及国家政策对新能源汽车的大力支持下，充电桩也越来越多的步入人们的视野㊂本文介绍了一种直流智能快速充电桩的防电池反接技术，实现了防止当误操作或者非国标车辆接口接入充电桩时导致电池反接而引起的危险情况的发生，改善了充电系统的稳定性，提高了人身及车辆的安全性㊂
关键词：单片机；隔离；运算放大器；防反接；安全1系统原理概述 本系统通过精密电阻分压把比较高的电池电压缩小为测量电路可以承受的范围，然后经过运算放大器调理电路，负电压抬升电路，线性光耦隔离电路后进入单片机自带的ADC 模块进行采样㊂单片机对采集到的电压进行判断，如果检测到负压则闭锁输出接触器的闭合，并进行报警，通知车主或运维人员存在电 池反接故障，禁止充电㊂同时也实现电池正常连接时电池电压的检测，然后控制充电模块在预充电阶段输出与电池电压相差不大的充电电压，以保护电动汽车的电池，延长使用寿命
㊂
图1.1防电池反接电路原理框图
注：本框图只显示了防反接模块的原理，其它充电控制模块的原理在此略去㊂
2硬件电路设计2.1电阻分压电路
此电路很简单，就是电学基本定律欧姆定律的运用，只需要根据所需电压计算出分压电阻的值即可㊂根据实际应用中，电池电压最高可能达到直流750V，我们在此取-800V ~800VDC 范围，稍大于电池电压，以免电池电压异常时损坏采样电路㊂要求经过分压后的电压在-5V ~5VDC 之间㊂所以我们选取5个150K 欧姆1%精度的电阻和1个4.7K 欧姆1%精度的电阻进行分压㊂电路图见图2.2㊂
2.2电压跟随电路
电压跟随器起缓冲隔离作用，由于电压跟随器具有输入阻抗高，输出阻抗低的特点，使得它对上一级电路呈现高阻状态，而对下一级电路呈现低阻状态，常用于中间级，以隔离前后级电路，消除它们之间的相互影响㊂在此我们选一颗四运放LM224搭建跟随电路,LM224是一款通用运算放大器，可工作于ʃ1.5V ~ʃ16V 电源电压，其典型输入失调电压为3mV，输入输出动态范围可达到VCC-1.5V，主要参数完全符合系统要求㊂电路图见图2.2㊂
2.3电压抬升电路
液压式浮球阀
由于单片机内置ADC 无法对负电压进行采集，所以在前级处理阶段需要把电压进行抬升，以使正或负电压都在ADC 可以采集的范围内㊂在此依然使用LM224的其中一个部分进行搭建㊂另外抬升电压需要一个参考源，在此我们选择广泛应用的可调稳压器TL431搭建电路使其输出一个2.5V 的参考电压㊂电路图见图2.2㊂
2.4线性光耦隔离电路
简单的说，光耦隔离电路使被隔离的两部分电路之间没有电的直接连接，主要是防止因有电的连接而引起的干扰，特别
是低压的控制电路与外部高压电路之间㊂在此选用一个高精度的线性隔离光耦HCNR201.此部分原理图见图2.1和图2.2㊂
2.5滤波和钳位电路
在信号通过隔离光耦之后，进入ADC 之前，我们需要加一级RC 低通滤波电路，消除一些毛刺杂波，在此根据经验选取电阻1k 欧姆，电容10nf㊂然后还需要加一级钳位电路，使进入ADC 的电压被钳制在0~3.3V 之间，以防损坏单片机，在此我们选取BAV199集成双二极管㊂电路图见图2.
2.
图2.1
电缆架空支架
防反接测量电路
图2.2防反接测量电路
2.6电路测试
下列分别测试-750V㊁-300V㊁300V㊁750V 输入电压时进入单片机ADC 的电压值㊂根据所测得电压计算测量误差如下：标准值(V)
人工智能开发板ADC 测量值(V)
马度米星铵计算值(V)误差
-750 3.194-751.29
0.17%-300 2.269
-301.1980.4%300 1.036298.7660.41%750
0.111
748.861
0.15%3结语
本文介绍的电池反接检测电路，既可检测电池是否反接，还可以检测充电过程中的充电电压参数㊂电路采用完全隔离措施，使充电桩的运行更加可靠安全㊂对直流充电桩的开发有一定的现实意义㊂
参考文献:
[1]康华光.电子技术基础模拟部分，高等教育出版社,2008.
[2]AVAGO 公司，线性光电隔离器HCNR201数据手册.
1
2㊀科技风2018年8月科技创新
硅气凝胶
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议