电动汽车非车载式充电机系统研制
作者：李小伟王知学张晓鹏解兆延王平来
来源：《现代电子技术》2013年第08期
摘要：针对我国电动汽车成为国家十二五重点发展战略性新兴产业的实际情况，为了实现基于IGBT器件的非车载充电机，采用了ADUC813为控制板核心、模块化设计的方案，主回路电路采用国产IGBT器件作为逆变控制器件，控制板电路包括信号采集、反馈及UCC3895移相控制电路，采用ZVSZCS软开关技术降低开通损耗，解决了IGBT器件的电流拖尾，提高电路效率，通过试验采集ZVZCS波形结果，验证了该系统方案满足研制要求。
关键词：电动汽车； IGBT；非车载充电机； ZVSZCS
中图分类号： TN710?34； U469.7 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）
08?0169?02
目前随着能源消耗日益增多，绿色节能逐渐受到全球的重视，欧美等国家大力发展新能源，大力扶持新能源汽车的发展，在国内节能减排已成为我国汽车工业发展的首要任务，发展电动汽车被列入我国“十二五”汽车工业发展的战略方向[1?2]。作为推动电动汽车发展的重要因素，电动汽车充电站这一基础设施的建设显得尤为重要，没有充电站就相当于现在没有加油站，充电站的建设对于提供电动汽车远程旅行，提高续航里程，具有非常重要的作用。而作为充电站的核心，非车载直流充电机是必不可少的。
1 方案设计
本非车载充电机系统由控制板、主回路、显示单元及通信系统等组成。系统结构框图如图1所示。
1.1 主回路电路部分
该电路部分包括了滤波、整流、逆变等所有的功率器件，通过插针接收主控制板传送的控制信号实现电压、电流的控制，并将采集到的信号传送给主控制板，该板还包括了给所有控制回路供电的辅助电源。前端滤波校正电路。该电路包括前端整理、滤波、稳压、功率因素校正电路，整流电路采用电容输入性，三相全波整流方式，为了限制启动时电容的充电电流，防止损坏保险和其他器件，需要设置软启动电路。冲击电流采用在PFC电感两端并接一压敏电阻，以限制因冲击电流过大导致PFC电感两端的感应电压，从而达到抑制冲击电流的目的。高频逆变电路。设计充电机功率为10 kW，采用了国内知名半导体企业设计的1 200 V 25 A IGBT单管，目前在5 kW以下的充电机中，主要采用小功率功率场效应管等器件进行主回路逆变部分的设计，而在10 kW充电设备中，功率场效应管器件已经无法满足使用要求，需要高电压大功率IGBT器件来设计大功率充电机逆变部分。IGBT属于全控型器件，集载流能力
大、承受电压高等优点于一身[3]，所以采用IGBT设计高频逆变部分对于目前规模较大充电站设计来说是必不可少的器件。高频逆变环节是充电机模块的核心部分，该部分采用移相全桥软开关拓扑结构，开关器件的选型、主变压器和谐振电感的设计及吸收缓冲电路的设计是关键技术之一。ZVSZCS。软开关全桥变换电路作为目前中大功率应用场合的首选拓扑，一直是研究人员关注的热点[4]。
近年来，国内外相继提出了多种适用于中大功率应用场合的全桥软开关技术，大致可以分为三类[5]：全桥零电压开关PWM变换器、全桥零电流开关PWM变换器和全桥零电压零电流PWM变换器。本充电机设计采用了移相全桥ZVSZCS软开关技术，超前臂利用谐振电感及并联电容的充放电过程，为ZVS创造条件[5]，滞后臂的零电流关断需要原边电流尽快地复位，原边电流越大，电流复位就越困难，采用祸合电感给箱位电容充电的方式实现ZCS关断[6]。
1.2 主控制板电路部分
该板以ADUC831作为中央控制CPU，完成各模拟量的采集，控制量的输入/输出，键盘、显示及通信等系统主要功能，并控制UC3895实现全桥软开关的脉宽调制（PWM）。UCC3895及外围信号处理电路。UCC3895是德州仪器公司生产的一种移相谐振全桥软开关集成控制芯片，该控制芯片最高工作频率可达1 MHz，占空比控制范围可在0%～100%范围内调节。由于芯片采用了BCDMOS工艺技术，与其他软开关控制芯片相比，偏置电流显著降低，功耗更小，因而更加符合电力电子装置高效率、高频率、高可靠的发展要求[7]。电压电流检测电路。电压电流检测电路检测主回路的输出电压和电流，并与给定值进行比较对三相移相PWM控制器的输出脉冲进行调节，从而达到调整主回路输出电压、电流的目的。ADUC813及外围电路。控制板采用美国模拟器件公司Analog Devices的Aduc813有全集成12位数据采集系统，单个芯片有自校准8通道ADC、MCU内核和模拟转换器，二者都有正常、空闲及掉电工作模式，它提供了适合于低功率应用的灵活的电源管理方案。该电路主要采集电压电流信号和输出电压电流给定信号。
2 实验结论
在10 kW非车载充电机工程样机开发完成后，进行了系统的调试与实验，实验结果如图2所示。
在此分析了超前桥臂开关管零电压开关和滞后桥臂开关管零电流开关的实现情况，测定了满载时的效率，采用国产IGBT，绿色为IGBT驱动波形，黄色为滞后臂下管CE之间电压，紫色为Ip电流，通过采集波形可看到完全实现了ZVSZCS，效率达到了94%。
3 结语
该系统经过测试输出电压电流满足设计参数要求，为现阶段电动汽车普及推广注入新的技术支持，为国家下一步电动汽车基础设施建设提供更多解决方案。
科技信息2013年第5期 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ作者简介：瞿章豪（1987—），男，硕士，从事电力电子器件、电动汽车充放电研究。徐正龙（1989—），男，硕士，从事电力电子器件、电动汽车充放电研究。 0引言 随着现代高新技术的发展和当今世界环境、能源两大难题的日益突出，电动汽车以优越的环保和节能特性，成为了汽车工业研究、开发和使用的热点。电动汽车的发展包括电动汽车以及能源供给系统的研究和开发，其中能源供给系统是指充电基础设施，供电、充电和电池系统及能源供给模式。充电系统为电动汽车运行提供能量补给,是电动汽车的重要基础支撑系统,也是电动汽车商业化、产业化过程中的重要环节。因此，电动汽车充电设施作为电动汽车产业链的重要组成部分,在电动汽车产业发展的同时还应该充分考虑充电设施的发展[1]。研究发现，电池充电过程对电池寿命影响很大，也就是说，大多数的蓄电池是“充坏”的。因此，开发出一种性能优良的充电系统对电池的寿命和电动汽车性能具有重大的作用。 1车载充电机硬件电路设计 车载充电机电路模块如图1所示。主要包括三个部分：功率单元、保护及控制单元、辅助管理单元，其中功率单元在控制单元的配合下是把市电转换成蓄电池充电需要的精电；控制模块通过电力电子开关器件控制功率单元的转换过程，通过闭环控制方式精确完成转换功能。辅助模块主要是为控制模块的电力电子器件提供低压供电及实现系统与外界的联系。此三个单元协同作用组成闭环控制系统。下面对此系统按照所分单元进行解析。 图1 车载充电机硬件电路模块图 Figure.1 The hardware circuit module chart of Electric Vehicle ’s charger 1．1 功率单元设计解析 功率单元作为充电能量传递通道，主要包含EMI 抑制模块、整流模块、PFC 校正模块、滤波模块、全桥变换模块、直流输出模块。为防止电网与充电机之间的谐波相互影响，在电网与充电机之间加入由X 电容、Y 电容、共模电感组成的（Electro-Magnetic Interference EMI ）抑 制器；为提高转换效率及降低谐波影响，在整流后加入基于BOOST 拓扑的主动式（Power Factor Correction PFC ）功率因数校正器；车载充电器为高压输出，在此为提高系统抗电压应力能力，采用全桥DC/DC 拓扑变换电路。为提高输出精度，滤波单元采用π型滤波方式。在控制器作用及其他单元配合下，各模块协同作用，把电网粗电转换成电池充电所需的精电。 1．2保护及控制单元设计解析 控制单元在辅助单元及检测反馈配合下，在此单元主控器内加入智能控制算法提高系统充电能量转换效率。主要包含原边检测及保护模块、过流检测及保护模块、过压/欠压监测及保护模块、DSP 主控模块。保护及检测模块是由电阻组成的检测网络检测功率单元电压信号，通过LM317组成放大网络对检测到的信号放大，再通过光耦将此信号传递到控制端；由电流互感器TAK17-02组成的检测网络检测功率单元电流信号传到控制端。由DSP28335电路及脉冲变压器隔离驱动电路组成的控制器单元根据采集到的功率单元的电流和电压信息，对DC/DC 全桥变换器模块作出相应的充电、保护控制，使充电器能够更加安全、高效、快速的为蓄电池充电，在完成控制能量转换的同时实现保护功能。 1．3辅助管理单元设计解析 辅助单元负责为整个系统本身提供运行能量及信息交付接口。辅助管理单元主要包括CAN 通信模块、辅助电源模块、人机交互模块。CAN 通信通过研究充电器与BMS 之间通信技术，最终实现充电机与BMS 之间的通信，从而实现实时监测电池特性根据电池特性，选择电池最优充电曲线充电，加快充电速度，减少充电等待时间。系统内部需要多种压值的供电电源，因此辅助电源需满足可同时提供多路输出电源，从调整性要求出发，本文辅助电源模块采用以UC3854为主控芯片的（Flyback ）反激拓扑电路，考虑对驱动电路提供驱动能量及成本、空间要求，此电路工作于CCM 模式，同时以DSP28335供电输出回路为反馈控制端，以提高系统稳定性。电池在不同的使用周期，其充电接受功率改变，同时为满足系统升级需求，加入人机交互模块，从而加入人工智能提高系统适应性。 2 车载充电机软件设计 2.1 常用充电控制方法问题分析 作为车载充电器中通用的控制方法，控制电路通常采用固定开关频率，改变脉冲宽度的方法。充电器总是工作在同样开关频率下，所需充电功率的大小靠调节脉冲宽度来实现。所需充电功率小，脉冲较窄，充电电流较小；所需充电功率大，脉冲较宽，充电电流较大[2]。在上述控制方法中，所需充电功率大的情况下，充电效率高，但所需充电功率小的情况下充电功率低。车载充电机的损耗主要有两类功率损耗：导通损耗和开关损耗。导通损耗主要由负载电流大小决定，而开关损耗与开关次数成正比，开关次数越少，开关损耗就越低。在所需充电功率小的情况下，用恒频控制方法，此时开关频率与所需充电功率大的频率相同，所以两种情况下的开关损耗相同,此为固定开关频率控制方法 电动汽车车载充电机设计与实现 瞿章豪徐正龙 （重庆邮电大学自动化学院，中国重庆400065） 【摘要】本文设计了一种适用于电动汽车充电的充电系统，为提高充电效率，提出一种针对电池的充电的超前补偿控制算法。文中详细介绍了系统硬件电路组成及算法实现过程。充电实验结果表明，硬件设计结构合理，同时该算法控制的充电过程可以达到更高的充电效率。 【关键词】电动汽车；车载充电机；超前补偿控制；变频控制技术 The Charger's Design and Implementation Based on Electric Vehicle QU Zhang-hao XU Zheng-long (Chongqing University of Posts and Telecommunications ，Chongqing ，400065，China ） 【Abstract 】This paper designs a battery charging system that ’s suitable for electric vehicle,in order to improve the charging efficiency,this paper puts forward a battery charging control algorithm based on the lead compensation.This paper introduces the hardware circuit ’s structure and the algorithm ’s realization process of the system,in detail.The Charging experimental results show that the algorithm controls the charging process can achieve more higher charging efficiency 。 【Key words 】Electric Vehicle;Vehicle ’s charger;Lead compensation control;Variable frequency control technology ○机械与电子○ 133
生命赐给我们，我们必须奉献生命，才能获得生命。 ICS 43.080 T 47 SZDB/Z 深圳市标准化指导性技术文件 SZDB/Z 29.1—2010 电动汽车充电系统技术规范 第1部分：通用要求 Technical specification of electric vehicle charging system Part 1: General requirements 2010-05-18发布2010-06-01实施
目次 前言................................................................................ II 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (1) 4 总则 (7) 5 设计要求 (7) 6 功能要求 (8) 7 环境与安全防护要求 (8) 8 标识与标志要求 (9) 附录 A （规范性附录）电动汽车充电设施直流计量装置 (10) 附录 B （规范性附录）电动汽车充电设施交流计量装置 (12)
前言 为贯彻落实国家节能环保政策，促进电动汽车推广应用，延伸供电服务价值链，指导和规范深圳市电动汽车配套充电设施建设，特制定本指导性技术文件。 SZDB/Z 29-2010《电动汽车充电系统技术规范》分为九个部分： ——第1部分：通用要求； ——第2部分：充电站及充电桩设计规范； ——第3部分：非车载充电机； ——第4部分：车载充电机； ——第5部分：交流充电桩； ——第6部分：充电站监控管理系统； ——第7部分：非车载充电机电气接口； ——第8部分：非车载充电机监控单元与电池管理系统通信协议； ——第9部分：城市电动公共汽车充电站。 本部分为SZDB/Z 29-2010的第1部分。 本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本部分由深圳市发展与改革委员会提出并归口。 本部分起草单位：深圳市城市发展研究中心、中国南方电网有限责任公司、比亚迪股份有限公司、普天海油新能源动力有限公司、深圳市奥特迅科技有限公司、深圳市五洲龙汽车有限公司、深圳市计量质量检测研究院、深圳市科陆电子有限公司。 本部分主要起草人：吴德林、蔡羽、文新民、陆象桢、徐涛、高声敢、余建国、黄志伟、李飞、余南华、蒋浩、王晓毛、孙卫明、柯丽、李涛、邓伟光、张建华、郭彬、邓先泉、傅毅、邵浙海、赵宇、刘金玉、吴志强、王凤仁、李志刚、徐跃飞、雷惠博。
电动汽车车载充电机测试解决方案 随着现代技术的发展和世界资源、环境难题的突出，电动汽车以其环保、节能、高效的优点已经成为汽车工业研究领域的热点主题。当然电动汽车在发展的同时，对应的电力供给系统的研究和生产也是必不可少的，车载充电机技术的成熟和发展，对于电动汽车的普及起到了至关重要的作用，目前，电动汽车由于高成本，应用难度大等原因其市场价值并未完全发挥，因此能对汽车充电机提供完整可靠方案的供应商并不多，艾德克斯作为在新能源领域领先的测试测量方案供应商，提供的测试方案不仅能够完全满足不同型号的车载充电机测试的需求，还配备了软件来控制充电机和测试方案，具有其他厂商的测试方案所不具备的重要功能。 一、车载充电机工作原理 动力汽车最核心的动力来源是动力电池，目前应用最多的是锂离子电池，它是一个由多个单体电池封装成的电池组组成。因此车载充电机既要考虑锂电池充电的实际需求，又要考虑车载电瓶的恶劣环境；所以车载充电机的方案必须满足耐高压，高可靠，高效率（见图一）。 充电机主要的应用是给电动汽车上的动力电池充电，按是否安装在车上，充电机可分为车载式（随车型）和固定式。固定式充电机一般为固定在充电站内的大型充电机，主要以大功率和快速充电为主。而车载充电机安装在车辆内部，其优势就是可以在车库，路边或者住宅等任何有交流电源供电的地方随时充电，功率相对较小。 车载充电机系统主要采用电压、电流反馈的方法来达到恒流、恒压充电的目的，同时要对充电过程的各种参数进行控制和监测。充电机的电路由主充电路和辅助电路组成。主充电路采用的是全桥逆变电路，另一方面为了对电压、电流、温度进行实时检测，同时报告电池的漏电、热管理、报警、剩余容量等一系列状态，车载动力电池需要有电池管理系统进行辅助管控。
10.16638/https://www.doczj.com/doc/461912392.html,ki.1671-7988.2018.18.008 浅析电动汽车车载充电装置发展趋势 孙志飞，唐德钱，湛翔 （重庆长安新能源汽车科技有限公司，重庆401120） 摘要：随着国家对新能源、环保和空气质量的日益重视，新能源汽车将成为未来汽车发展的一大趋势。车载充电装置是给电动汽车补给电能的常用方式，为了延长电动汽车的行驶里程，在电池能量有限的条件下，研发和生产具有高效、可靠、使用方便、体积小、质量轻及价格适宜等优点的充电机，以便及时为各类电动汽车的电池组补充电能，不仅十分必要，而且也有助于电动汽车的推广应用。文章以提高用户体验为前提分析了电动汽车车载充电装置未来的集成化、大功率化和无线化的发展趋势。 关键词：车载充电装置；集成化；大功率充电技术 中图分类号：U469.7 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)18-21-03 A brief analysis of the development trend of EV OBC Sun Zhifei, Tang Deqian, Zhan Xiang ( Chongqing Changan New Energy Vehicles Technology C O., Ltd., Chongqing 401120 ) Abstract: With the increasing emphasis on new energy, environmental protection and air quality by our country, new energy will become a major trend of the vehicles in the future. On-board charger is a common method for electric vehicles charging. In order to extend the mileage of electric vehicles and under the condition of power limited, it’s not only necessary but also helpful for popularization and application to develop and produce chargers with the advantages of high efficiency, reliability, convenient, small, light and inexpensive, which are also suitable for various power batteries in electric vehicles. Based on the user experiences, this paper analyzes the developing trend of integrated, high-power and wireless on-board charger in the future. Keywords: On-board Charger; Integration; High-power charging technology CLC NO.: U469.7 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)18-21-03 前言 随着国家对新能源、环保和空气质量的日益重视，电动汽车发展迅速，更新换代较快，各大厂商越来越重视用户体验，提升用户体验度必将成为未来技术发展的方向。目前，纯电动汽车的发展主要面临着电池续驶里程太短和充电时间过长等技术难题，这也是纯电动汽车与传统燃油汽车相比差距最明显的方面。电动汽车的充电过程需要应用到多个领域的技术和装置，如输入电能的供给方式、输入-输出之间的电能变换方式、电能的传输方式及充电装置与电动汽车的连接方式等[1]。总体上可分为车载充电装置和非车载充电装置，而车载充电技术目前已成为许多企业的研究重点。 车载充电装置主要作用是把来自电网的交流输入电能变换成稳定、可控的直流输出，并按一定的充电模式给动力电池组充电。车载充电技术的研究领域主要包括充电装置、充电控制以及充电方式。未来电动汽车充电装置会向集成化、大功率化、无线化方向发展。 作者简介：孙志飞，就职于重庆长安新能源汽车科技有限公司。 21
四种电动汽车充电方式的区别 车载充电 常规充电即是采用随车配备的便携式充电设备进行充电，可使用家用电源或专用的充电桩电源。充电电流较小一般在16-32A左右，电流可直流或者两相交流电和三相交流电，因此视乎电池组容量大小充电时间为5至8小时。 常规充电模式缺点非常明显，充电时间较长，但其对充电的要求并不高，充电器和安装成本较低；可充分利用电力低谷时段进行充电，降低充电成本；更为重要的优点是可对电池深度充电，提升电池充放电效率，延长电池寿命。因充电时间较长，可大大满足白天运作，晚上休息的车辆 地面充电（快速充电） 顾名思义为能快速充满电的充电方法，通过非车载充电机采用大电流给电池直接充电，使电池在短时间内可充至80%左右的电量，因此也称为应急充电。快速充电模式的代表为特斯拉超级充电站。快速充电模式的电流和电压一般在150～400A和200～750V，充电功率大于50kW。此种方式多为直流供电方式，地面的充电机功率大，输出电流和电压变化范围宽。 快速充电的充电速度非常高，其充电时间接近内燃机注入燃油的时间。可是其充电方法是采用脉冲快速充电。脉冲快速充电的最大优点为充电时间大为缩短；且可增加适当电池容量，提高启动性能。可是脉冲充电电流较大充电设备安装要求和成本非常高。并且快速充电的电流电压较高，短时间内对电池的冲击较大，容易令电池的活性物质脱落和电池发热，因此对电池保护散热方面要求有所更高的要求，并不是每款车型都可快速充电。无论电池再完美，长期快速充电终究影响电池的使用寿命。 快速充电模式实质上为应急充电模式，其目的是短时间内给电动汽车充电。总体使用层面来说，并不建议常使用快速充电模式进行充电。而且快速充电模式仅部分车型支持。 机械充电 除了常规的直接给车辆充电外，还可以采用更换动力电池的方式给电池充电。即在动力电池电量耗尽时，用充满电的电池组更换电量过低的电池组。将电池组从车上更换下来的方式有：纯手动形式、半自动形式和机械人更换三种模式。
车载充电机解决方案 车载充电机对所有电动汽车和插电式混合动力车以及增程式电动车来说都是必不可少的装备，即使是换电为主的电动汽车，通常也需配备一个车载充电机。 未来汽车发展的三大趋势是：电气化、智能化及信息化。汽车电气化首先要解决的是能量的存储与补给。与传统汽车加油方式不同，电动汽车的能量补给方式是靠给其能量储存单元——动力电池补充足够的能量来实现，因此，电能补给方式的高效、安全和便捷对于电动汽车的普及至关重要。 车载充电机的应用 电动汽车能量补给方式有很多，主要有换电和充电两种。充电式按照充电机的位置可分为车载充电和非车载充电，即人们常说的慢充和快充。按照充电设备与电动汽车的接触方式可分为传导式和感应式。 慢充所依赖的基础设施成本较低，IEC61851中MODE1和MODE2用普通的家用插座就可以充电。对于私家车主来说，慢充不仅方便，而且有利于延长电池的使用寿命。表1所示为慢充系统的基本参数。
整车厂对于车载充电机的期望通常是：低廉的成本、尺寸小、重量轻、高效率、高寿命、高可靠性和安全性，另外最好还有成功的配套经验。目前市场上主流的充电机功率分别是3.3kW和6.6kW，与充电设备的电压和电流等级相关。 新型充电机技术特点和优势 1. 广泛的适应性 该充电机几乎能满足世界各地的充电电网及充电设备接口要求（见图1），其输入电压及工作频率范围较宽，与世界不同地区的电网都能匹配工作。该充电机预留了较多的通信功能，其中包含三路CAN通信、PLC通信以及CHAdeMO通信功能，能与不同的充电设备进行通信从而实现充电管理功能。因此，无论是欧美常用的Combo PLC通信还是日本常用的CHAdeMO CAN通信，该充电机都支持。 值得一提的是，目前欧美多数整车厂正将PLC的通信媒介从220 V低压配电线改成Control Pilot通信线，此举可以省略PLC解耦变压器，而且无论是快充还是慢充，PLC都能正常通信，便于智能电网的集成和提供其他的一些增值服务功能。 2.易于扩展的架构及全数字化控制系统 车载充电机的系统架构基本类似，主要包括以下几个部分：输入EMI滤波、整流及PFC、DC/DC转换以及系统控制板，具体如图2所示。基于传统电源行的技术积累，国内所做的充电机多采用模拟电源的控制方式，而该充电机实现全数字的控制方式，及PFC和DC/DC 均用单独的DSP控制，更好地满足了车辆自诊断、易维护的要求，而且数字电源更易于扩展和升级，控制起来更加灵活方便，可以实现更高级的控制算法。
电动汽车车载充电机生产基地建设项目 可行性研究报告 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间：https://www.doczj.com/doc/461912392.html, 高级工程师：高建
目录 第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目负责人 (1) 1.1.6项目投资规模 (1) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (3) 1.1.9项目建设期限 (3) 1.2项目承建单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (4) 1.5研究范围 (4) 1.6主要经济技术指标 (5) 1.7综合评价 (5) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2本次项目发起缘由 (7) 2.3项目建设必要性分析 (8) 2.3.1顺应我国新能源汽车产业快速发展的需要 (8) 2.3.2摆脱目前能源束缚、推动电动汽车行业快速发展的需要 (9) 2.3.3实现经济、社会和环境可持续发展的需要 (9) 2.3.4提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (10) 2.3.5增加就业带动相关产业链发展的需要 (10) 2.3.6促进项目建设地经济发展进程的的需要 (11) 2.4项目可行性分析 (11) 2.4.1政策可行性 (11) 2.4.2市场可行性 (12) 2.4.3技术可行性 (12) 2.4.4管理可行性 (13) 2.5分析结论 (13) 第三章行业市场分析 (14) 3.1国外电动汽车发展现状和发展趋势分析 (14) 3.2国内电动汽车发展现状和发展趋势分析 (15) 3.3我国电动汽车产业发展分析 (17) 3.4电动汽车驱动电机发展趋势分析 (18)
车载充电机与BMS电池管理方案设计详解 [导读]车载充电机作为电动汽车关键零部件之一，对于电动汽车的普及起到了至关重要的作用。而在车载充电机测试方案方面，能提供专业方案的供应商并不多。 关键词：车载充电机电源管理汽车电子 2015年第一季度，在多重利好政策的刺激下，国内新能源汽车市场增长加快，仅第一季度新能源汽车乘用车销售达到26581辆。当然电动汽车在发展的同时，离不开与之配套的基础设施的建设。车载充电机作为电动汽车关键零部件之一，对于电动汽车的普及起到了至关重要的作用。而在车载充电机测试方案方面，能提供专业方案的供应商并不多。艾德克斯作为在新能源领域的领先测试测量方案供应商，提供的测试方案不仅能够完全满足不同型号的车载充电机测试的需求，还能通过一套软件来控制测试过程与充电机本身，具有其他厂商的测试方案所不具备的独特且重要的功能。 车载充电机与BMS电池管理系统 充电机主要应用给电动汽车上的动力电池充电，按是否安装在车上，充电机可分为车载式（随车型）和固定式。固定式充电机一般为固定在充电站内的大型充电机，主要以大功率和快速充电为主。而车载充电机安装在车辆内部，其优势就是可以在车库，路边或者住宅等任何有交流电源供电的地方随时充电，功率相对较小。 目前绝大多数的车载充电机都采用智能化的工作方式给动力电池充电，这直接关系着动力电池的寿命和充放电过程中的安全性。作为电动汽车最核心的动力电池，它是一个由多个单体电池封装成的电池组，虽然通过单体电池的电流相同，但是放电的深度会有所不同，深度放电是对电池的一种损耗；并且如果深度放电后的电池还被按照常规的电流值充电，则是对电池的进一步损耗。因此，BMS电池管理系统是电动汽车的一个重要部分，实现对动力电池电压及剩余容量（SOC）等数据的监控和管理。下图中简单表示了车载充电机和BMS
电动汽车充电机有哪几种 充电机是新能源汽车上必不可少的核心部件，车载充电机对所有电动汽车和插电式混合动力车以及增程式电动车来说都是必不可少的装备，即使是换电为主的电动汽车，通常也需配备一个车载充电机，车载充电机可以用普通插座或充电桩充电。充电桩一般指交流充电桩，只提供交流电力输出，没有充电功能，需要车载充电机连接上对车辆充电。电动汽车充换电站可为不同型号的车辆电池进行普通和快速充电。 电动汽车充电机根据不同的分类标准可以分成多种类型。若按安装位置分，可以分为车载充电机和地面充电机；按输入电源分，可以分为单相充电机和三相充电机；按连接方式分，可以分为传导式充电机和感应式充电机；按充电机的使用功能分，可以分为普通充电机和多功能充电机；若按所采用的功率变换元件及控制原理的不同，可以分为磁放大型充电机、相控型充电机及高频开关模块型充电机。 一、车载充电机 车载充电机又称交流充电机，安装于电动汽车上，通过插座和电缆与交流插座连接，以三相或单相交流电源向电动汽车提供充电电源。车载充电机的优点是不管车载蓄电池在任何时候、任何地方需要充电，只要有充电机额定电压的交流插座，就可以对电动汽车进行充电。车载充电机的缺点是受电动汽车的空间所限，功率较小，输出充电电流小，蓄电池充电的时间较长。车载充电机与充电电源连接如图6-1所示。 二、地面充电机 地面充电机又称直流充电机，指采用直流充电模式为电动汽车动力蓄电池总成进行充电的充电机。直流充电模式是以充电机输出的可控直流电源直接对动力蓄电池总成进行充电。
地面充电机安装于固定的地点，充电机的交流输入电源已事先连接完成。充电机的直流输出端在充电操作时再与电动汽车连接。地面充电机的功率较大，可以提供几百千瓦的充电功率，可以为电动汽车进行快速充电。电动汽车与地面充电机充电连接如图6-2所示。 三、单相充电机 充电机的交流输入电源为单相电源，功率较小，一般用于车载充电机。 四、三相充电机 充电机的交流输入电源为三相电源，功率较大，一般用于地面充电机。 五、传导式充电机 传导式充电机的输出直接连接到电动汽车上，两者之间存在实际的物理连接，电动汽车上不装备电子电路。 六、感应式充电机 感应式充电机利用电磁感应耦合方式向电动汽车传输电能，两者之间没有物理连接。充电机分为地面部分和车载部分。 七、普通充电机 普通充电机只提供对蓄电池的充电功能，无自动控制、对电网谐波的抑制及无功补偿等功能。对蓄电池的充电由人工手动控制。 八、多功能充电机 多功能充电机除提供对电动汽车蓄电池的充电功能外，还能够提供诸如对电动汽车蓄电池进行容量测试、对电网谐波的抑制、无功补偿及负载平衡等功能。 九、磁放大型充电机 磁放大型充电机由饱和电抗器和整流变压器构成，利用饱和电抗器的调整绕组进行调压，接线简单，调试方便，但容量较小。 十、相控型充电机
车载充电机OBC功率级HiL OBC功率级HiL测试台架主要由交流模拟器（模拟交流充电桩），直流模拟器（模拟电池），CDS（充电测试系统）以及自动化测试系统（HiL），环境仓（模拟DUT的环境温度和湿度），DUT conditioning Unit（如果DUT是液冷，那么就控制DUT的流量和温度）。测试台架的系统框图如下： 交流模拟器 为了对On Board Charger功能进行测试，Scienlab提供了一个高灵活性的高动态高功率双向的交流模拟器SL480/32/22ACE1C，可以作为电网模拟器，也可以模拟充电。除了交流输出外，还可以直流输出。HiL与模拟器之间的通信是通过实施车载以太网连接实现的。
电池模拟器 电池模拟器模拟各种电池、能量存储设备和高压直流母线上的电子负载的电气特性。电池模拟器的输出电压和电流的变化具有出色的动态特性。电池模型是在电池模拟器内实现的。模型类型、相关参数和安全限值都是由客户通过HiL定义的。HiL与模拟器之间的通信是通过实施车载以太网连接实现的。 充电测试系统 德国Scienlab 公司作为全球领先的汽车电力电子测试方案提供商，为了满足客户对新能源车充电过程的功能性、符合规范性及互操作性测试的要求，开发了ChargingDiscoverySystem（CDS）系统，其便携式的设计方便客户在实验室或者用户现场进行测试。Scienlab 充电过程测试系统基本构成如下图所示：
基于这种系统架构，CDS可以方便的连接于EV和EVSE之间，进行充电过程的功能性、符合规范性及互操作性测试。充电过程中的所有高压量都可以通过CDS进行测量，所有的通信信号同样可以以同一时间戳进行测试量或模拟。由于系统内置的不同充电通信标准及接口适配器配置，CDS可以完成对充电设备（EVSE）和车辆（EV）的充电过程测试。 环境模拟 如果用户需要对环境的模拟，Scienlab可以在Power-HiL测试台架中提供和集成各种类型的环境仓。这些也包括与所有HiL部件的连接工作。交流和直流电源的所有电器连接器，以及传感器/通信信号、低压温度信号和冷却水源都是在环境仓内与被测件进行连接的。 DUT液冷调节 如果用户需要对被测件进行温度调节，Scienlab可以在Power-HiL测试台架中提供和集成各种类型的温度调节模块。这些也包括与所有HiL部件的连接工作。 自动化控制系统
大功率电动汽车充电机的设计 发布: 2010-10-09 14:38 | 作者: —— | 来源: EDN TAG:电动汽车 纯电动汽车以锂电池为动力源，充满电后，以电力做功推动汽车。不同于汽油发动机汽车需要添加汽油，纯电动汽车在电力耗光后通过外置电源对其进行充电，通常单次行驶里程在100～200公里。与传统汽车相比，纯电动车在使用成本上有着无以比拟的优势，百公里约消耗15度电，成本8元，仅相当于汽油发动机汽车成本1/10。目前，国家已着手进行电动汽车和新能源汽车的示范推广，电动汽车充电站则是主要环节之一，必须与电动汽车其他领域实现共同协调发展。 充电模式 电动汽车能源供给系统主要由供电系统、充电系统和动力蓄电池构成。另外，还包括充电监控、电池管理和烟雾报警监控等。充电机是充电系统的重要组成部分。充电站给汽车充电一般分为三种方式：普通充电、快速充电、电池更换。普通充电多为交流充电，对于容量不超过5kW的交流充电机，输入为额定电压220V、50Hz的单相交流电，对于容量大于5kW的交流充电机，输入为额定线电压380V、50Hz的三相交流电。将交流插头直接插在电动汽车充电接口，充电时间大约需要4～8小时。快速充电多为直流充电，直流充电机输入为额定线电压380V、50Hz的三相交流电，输出电压一般不超过700V，输出电流一般不超过700A。交流输入隔离型AC/DC充电机的输出电压为额定电压的50%～100%，并且输出电流为额定电流时，功率因数应大于0.85，效率应不小于90%。 充电机应能够保证在充电过程中动力蓄电池单体电压、温度和电流不超过允许值。充电机应具备防输出短路和防反接功能。充电机至少能为以下三种类型动力蓄电池中的一种充电：锂离子蓄电池、铅酸蓄电池、镍氢蓄电池。 动力电池组充电模式采用“恒流―恒压”两阶段充电模式。充电开始阶段，一般采用最优充电倍率(锂离子电池为0.3C)进行恒流充电。(C是电池的容量，如C="800mAh"，1C充电率即充电电流为800mA）在这一阶段，由于电池的电动势较低，即使电池充电电压不高，电池的充电流也会很大，必须对充电电流加以限制。所以，这一阶段的充电叫“恒流”充电，充电电流保持在限流值。随着充电的延续，电池电动势不断上升，充电压也不断上升。当电池电压上升到允许的最高充电电压时，保持恒压充电。在这一阶段，由于电池电动势还在不
电动汽车非车载式充电机系统研制 作者：李小伟王知学张晓鹏解兆延王平来 来源：《现代电子技术》2013年第08期 摘要：针对我国电动汽车成为国家十二五重点发展战略性新兴产业的实际情况，为了实现基于IGBT器件的非车载充电机，采用了ADUC813为控制板核心、模块化设计的方案，主回路电路采用国产IGBT器件作为逆变控制器件，控制板电路包括信号采集、反馈及UCC3895移相控制电路，采用ZVSZCS软开关技术降低开通损耗，解决了IGBT器件的电流拖尾，提高电路效率，通过试验采集ZVZCS波形结果，验证了该系统方案满足研制要求。 关键词：电动汽车； IGBT；非车载充电机； ZVSZCS 中图分类号： TN710?34； U469.7 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013） 08?0169?02 目前随着能源消耗日益增多，绿色节能逐渐受到全球的重视，欧美等国家大力发展新能源，大力扶持新能源汽车的发展，在国内节能减排已成为我国汽车工业发展的首要任务，发展电动汽车被列入我国“十二五”汽车工业发展的战略方向[1?2]。作为推动电动汽车发展的重要因素，电动汽车充电站这一基础设施的建设显得尤为重要，没有充电站就相当于现在没有加油站，充电站的建设对于提供电动汽车远程旅行，提高续航里程，具有非常重要的作用。而作为充电站的核心，非车载直流充电机是必不可少的。 1 方案设计 本非车载充电机系统由控制板、主回路、显示单元及通信系统等组成。系统结构框图如图1所示。 1.1 主回路电路部分 该电路部分包括了滤波、整流、逆变等所有的功率器件，通过插针接收主控制板传送的控制信号实现电压、电流的控制，并将采集到的信号传送给主控制板，该板还包括了给所有控制回路供电的辅助电源。前端滤波校正电路。该电路包括前端整理、滤波、稳压、功率因素校正电路，整流电路采用电容输入性，三相全波整流方式，为了限制启动时电容的充电电流，防止损坏保险和其他器件，需要设置软启动电路。冲击电流采用在PFC电感两端并接一压敏电阻，以限制因冲击电流过大导致PFC电感两端的感应电压，从而达到抑制冲击电流的目的。高频逆变电路。设计充电机功率为10 kW，采用了国内知名半导体企业设计的1 200 V 25 A IGBT单管，目前在5 kW以下的充电机中，主要采用小功率功率场效应管等器件进行主回路逆变部分的设计，而在10 kW充电设备中，功率场效应管器件已经无法满足使用要求，需要高电压大功率IGBT器件来设计大功率充电机逆变部分。IGBT属于全控型器件，集载流能力
一、引言 动力电池是的能量源泉。充电系统是其动力电池获得能量的主要途径。良好的充电系统是正常使用不可缺少的部分。 目前国家已出台电池管理系统与非车载充电机（充电桩）之间的通信协议标准，并且在国家推出的多项优惠政策推动下，各地政府都在积极建设作为配套设施的大型充电站。而针对BMS与车载充电机的通信协议并没有明确的标准提出。作为2种不同的充电方式，非车载充电和车载充电都是十分重要的充电方式。随着电动不断进步，物流车及客车企业会根据客户需求引入多种不同的电池包及单体供应商，这样就对车载充电系统提出了更多的需求，需要车载充电机也具备一定的识别和判断能力。 在参考已有的通信协议标准的基础上，本文深入研究车载充电系统策略，设计出一套基于电池管理系统与车载充电机的CAN通信协议，可供设计人员参考借鉴。 二、充电系统通讯网络 整车控制系统中采用的是CAN总线通信方式，由一个整车内部高速CAN网络、内部低速CAN网络和一个充电系统CAN网络组成。内部高速CAN网络挂接的设备主要有电池管理系统、电机控制器、车载显示系统等实时性要求很高的设备。内部低速CAN网络设备有灯光控制器、空调控制器、车门及车窗控制器等对实时性要求相对较低的设备。充电系统CAN网络是专门用于充电机与电池管理系统通信的高速CAN网络，此CAN网络采用的是扩展数据帧格式，仲裁域有29位标示符（11位标准标示符和18位扩展标示符）。 充电系统的通信网络挂接的设备有非车载充电机、车载充电机、电池管理系统和监控设备等。通信系统结构如图1所示。 在充电系统中，非车载充电机属于整车之外的设备，只有行驶到充电站的时候才将其通过专用充电电缆接入到充电网络当中来，而车载充电机一直与充电通信网络连接，属于整车系统的一部分。监控系统用于对充电系统的调试或者维修，一般情况下不接入通信系统当中，只有在系统需要调试或者维修时将此设备接入通讯网络。 表1是对充电网络设备节点的地址分配。
第39卷第4期长春工业大学学报 V o l.39N o.4 2018年08月J o u r n a l o f C h a n g c h u nU n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y A u g.2018 D O I:10.15923/j.c n k i.c n22-1382/t.2018.4.07 电动汽车车载充电机的研究与设计 王虎,高桂芬 (上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心,广西柳州545007) 摘要:分析了应用于电动汽车的车载充电机系统结构,制作了2k W车载充电机样机三试 验结果表明,基于B O O S T电路的有源校正功率因数达到了0.9879,充电恒流二恒压二恒功率 指标满足要求三 关键词:车载充电机;有源功率因数校正;L L C串联谐振全桥 中图分类号:T M921文献标志码:A 文章编号:1674-1374(2018)04-0356-06 T h e r e s e a r c ha n dd e s i g no n t h eo n-b o a r dc h a r g e r o f e l e c t r i c v e h i c l e s WA N G H u, G A O G u i f e n (S A I C-GM-W u l i n g A u t o m o b i l eC o.,L t d.T e c h n o l o g y C e n t e r,L i u z h o u545007,C h i n a) A b s t r a c t:Ak i n d o f o n-b o a r d c h a r g e r s t r u c t u r e f o r e l e c t r i c v e h i c l e i s a n a l y z e d f i r s t,a n d t h e n a2k Wo n-b o a r dc h a r g e r i s d e s i g n e d.T h e t e s t r e s u l t s s h o wt h a t t h e a c t i v e p o w e r c o r r e c t i o n f a c t o r i s0.9879b a s e d o n B O O S T c i r c u i t.T h ec h a r g i n g i n d e x e ss u c ha sc o n s t a n tc u r r e n t,c o n s t a n tv o l t a g ea n dc o n s t a n t p o w e rm e e t s t h en e e d s. K e y w o r d s:o n-b o a r dc h a r g e r;A c t i v eP o w e rF a c t o rC o r r e c t i o n(A P F C);L L Cs e r i e sr e s o n a n tf u l l b r i d g e. 0引言 随着社会的发展与科技的进步,机动车辆数量急速上升,人类对能源的需求也越来越大,而石油二天然气等非可再生资源随着持续消耗日益呈现短缺,同时带来了环境污染二生态破坏等严峻问题,这一矛盾促使发展新型二洁净二可再生能源成为必然趋势三电动汽车以零污染二能源利用率高,以及夜晚充电有助于平复电网峰谷差二减少谷电浪费等优点成为了新能源汽车发展的主流三充电机是将交流市电转换为电动汽车动力电池需求电能的关键设备,根据位置不同可分为非车载充电机与车载充电机,非车载充电机一般安装在充电站等固定位置,可对多种动力电池充电,但限制了电动汽车的活动范围,不具有便利性;车载充电机安装在电动汽车上,匹配动力电池,具有 收稿日期:2018-05-20 作者简介:王虎(1982-),男,汉族,河南周口人,上汽通用五菱汽车股份有限公司工程师,硕士,主要从事新能源电动汽车方向研究,E-m a i l:h e n r y_w a n g2010@163.c o m.
SZDBZ 29 T 47 SZDB/Z 深圳市标准化指导性技术文件 SZDB/Z 29.4—2010 电动汽车充电系统技术规范 第4部分：车载充电机 Technical specification of electric vehicle charging system Part 4: On-Board Charger
2010- 05-18公布 2010- 06-01实施 深圳市市场监督治理局公布
目次 前言II 1范畴1 2规范性引用文件1 3术语和定义2 4技术要求2 5测试方法9 6检验规则11 7标志、包装、运输和贮存13 前言 为贯彻落实国家节能环保政策，促进电动汽车推广应用，延伸供电服务价值链，指导和规范深圳市电动汽车配套充电设施建设，特制定本指导性技术文件。 SZDB/Z 29-2010 《电动汽车充电系统技术规范》分为九个部分： 第1部分：通用要求； 第2部分：充电站及充电桩设计规范； 第3部分：非车载充电机； 第4部分：车载充电机； 第5部分：交流充电桩； 第6部分：充电站监控治理系统； 第7部分：非车载充电机电气接口； 第8部分：非车载充电机监控单元与电池治理系统通信协议； 第9部分：都市电动公共汽车充电站。 本部分为SZDB/Z 29-2010的第4部分。 本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本部分由深圳市进展与改革委员会提出并归口。 本部分起草单位：深圳市都市进展研究中心、中国南方电网有限责任公司、比亚迪股份有限公司、普天海油新能源动力有限公司、深圳市奥特
迅科技有限公司、深圳市五洲龙汽车有限公司、深圳市计量质量检测研究院、深圳市科陆电子有限公司。
电子设计工程 EleｃtroniｃDesign Engineering 第25卷Vol.25第2期No.22017年1月Jan.2017 收稿日期：201６－01－22 稿件编号：201６01212 作者简介：赵子睿（1992—），女，黑龙江齐齐哈尔人，硕士。研究方向：电力电子与电力传动控制、电动汽车充 电系统。 在能源紧缺和环境污染的巨大压力下，以电力作为驱动系统动力源的电动汽车逐渐替代传统汽车已成为必然趋势，续航里程是判断电动汽车性能的重要指标之一[1]，大容量的电池要想在较短时间内获得足够的能量需要车载充电机提供，因此，车载充电机的优良性能决定着电动汽车的续航里程[2]。 文中重点分析了车载充电机功率因数校正的原理、主电路设计，最后组装了一台样机，对电池实现了快速平稳充电。实验结果显示该充电策略可实现对电池直流脉冲充电，而直流脉冲充电比较适合锂离子动力电池的充电，它能有效的消除电池极化的影响[3]，提高充电电流和充电效率，实现快速充电。 1功率因数校正原理分析 功率因数校正（Power Faｃtor Correｃtion ，PFC ）可 将输入电流波形校正为正弦波或接近正弦波，且使输入电流与输入电压同相位[4]。Boost 型电路结构简单，整流桥输出端接升压电感，升压电感可作为滤波器抑制干扰噪声，还可防止电网浪涌电流的高频瞬态冲击[5]；输出电压高于输入电压峰值，可允许较大范围的输入电压；开关器件的电压应力小于输出电器件选择上成本变低[６]。因此为了使输入电流谐波满足要求，采用Boost 型升压电路，可兼顾功率因数校正 及升压两种功能[7]，其典型应用如图1所示。 2功率因数校正控制策略 在Boost 电路中，流过电感的电流有连续和断续 两种不同的形式，因此电流波形的控制也对应两种不同的方法：采用电压跟随器控制电感电流不连续的导通模式（DCM ）；采用乘法器控制电感电流连续 基于boost 电路的车载充电机系统设计 赵子睿，王艳，刘湘 （北京交通大学电气学院，北京100044） 摘要：本文以实现车载充电机对电池快速充电为目的，应用简单的boost 电路，设计了充电机功率因数校正控制策略，并计算出电路参数，最后研制了一台额定输出功率为８kW 的样机，实现了对电池的直流脉冲充电.样机具有性能优良，安全可靠的特点。 关键词：车载充电机；boost 电路；功率因数校正；直流脉冲充电中图分类号：TN99 文献标识码：A 文章编号：1６74－６23６（2017）02－0101－04 The design of vehicle charging system based on the boost circuit ZHAO Zi -rui ，WANG Yan ，LIU Xiang （School of Electrical Engineering ，Beijing Jiaotong University ，Beijing 100044，China ） Abstract:The purpose of the paper is to aｃhieve on -board ｃharger of battery fast ｃharging.Applied to the simple ｃirｃuit of boost ，the paper designed a ｃharager power faｃtor ｃorreｃtion ｃontrol strategy ，ｃalｃulated the ｃirｃuit parameters ，finally developed a rated output power of ８kW prototype ，and aｃhieved the battery DC pulse ｃharging.The prototype has exｃellent performanｃe ，safe and reliable ｃharaｃteristiｃs.Key words:on -board ｃharger ；boost ｃirｃuit ；power faｃtor ｃorreｃtion ；DC pulse ｃharging 图1典型的Boost 有源PFC 电路 －101－ 万方数据