电动汽车车载充电机与车载DC DC转换器 王正仕

基于LLC拓扑的宽电压输出车载电源研究马灵甫;王腾飞;戴凯奇;王正仕【摘要】针对电动汽车车载DC-DC变换器的设计问题,对车载DC-DC变换器的宽范围应用需求进行了分析,总结了使用LLC拓扑设计宽范围DC-DC变换器的面临的问题,传统的基波分析法设计理论在宽范围DC-DC变换器中引起的误差很大,通过空载的LLC增益分析对其进行了验证.提出了一种结合基波分析法的限制条件与仿真的新设计方法,使得增益分析的误差大大减小,且对效率优化十分有效.最后搭建了一台2 kW的实验样机对理论分析进行了验证,并根据所提出的设计方法给出了电路关键参数的设计流程.研究结果表明:所设计的样机在10％～100％负载下均能实现软开关,且最高效率达到97.1％.%Aiming at the design problem of DC-DC converter in electric vehicle, the wide range of application requirement of vehicle DC-DC converters was analyzed,and the problems of wide range DC-DC converter using LLC topology were summarized. The error caused by the tra-ditional fundamental wave analysis method in a wide range of DC-DC converters was very large, it was verified by no-load LLC gain analysis. A new design method combined with the limitation of fundamental wave analysis and simulation was proposed, which greatly reduced the error of gain analysis and was very effective for efficiency optimization. Finally, a 2kW experimental prototype was built to validate the theoretical analysis. Based on the design method proposed in this paper, the design steps of the key parameters of the circuit were given. The results in-dicate that the prototype can achieve soft -switching under 10％ -100％ load, and the maximum efficiency is 97. 1％.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2017(034)008【总页数】5页(P911-915)【关键词】宽范围LLC;DC-DC变换器;车载电源;【作者】马灵甫;王腾飞;戴凯奇;王正仕【作者单位】浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TM919随着人类发展和能源枯竭问题所产生的矛盾日益突出，传统燃油车作为一种不可再生能源的重要消耗途径，正在逐渐被电动汽车(EV)和混合动力汽车(HEV)所取代。

GB/T 24347《电动汽车DC/DC变换器》编制说明（一）工作简况（包括任务来源、主要工作过程、主要参加单位和工作组成员及其所做的工作等）1.任务来源随着电动汽车行业的发展，高压部件的技术水平随之提升，高电压平台的应用越来越多，不同电压之间的转换变的更加频繁，为保证电压之间转换效率和转换质量，对DC/DC产品技术水平提出了更高的要求。

GB/T 24347-2009自发布以来对DC/DC产品有了一定的规范，但该标准主要是以燃料电池电动汽车用DC/DC为主进行要求，目前电动汽车应用较多的高压转低压产品难以使用该标准进行要求，该标准已不能完全适用于当前产品的发展需求，因此全国汽车标准化技术委员会电动车辆分标委提出制定GB/T 24347《电动汽车DC/DC变换器》标准修订，以适应新的产业发展现状。

标准制定计划于2016年正式下达，计划编号20162459-T-339。

2.主要工作过程2.1前期研究与规划项目下达后分标委对该项目进行了充分调研，考虑到驱动系统对于DC/DC产品应用的更为广泛，因此在电动汽车用驱动电机标准研究工作组下开展了本项标准的研究工作，工作组包括了国内外主要整车、电机生产企业、DC/DC生产企业、燃料电池电动汽车生产企业以及检测中心，在充分调研的基础上，工作组在2018-2019年组织召开多次会议，同时召开了若干次小范围讨论会议，对标准文本进行起草讨论。

2.2工作组历次会议介绍2018年1月24日，在天津召开电动汽车用驱动电机标准研究工作组第八次会议，来着整车企业、电机生产企业、测试机构、高校在内的80余位专家出席了会议。

会上首次提出了对GB/T 24347《电动汽车DC/DC变换器》修订方案，确定了标准的主要修订点和标准修订框架，向工作组成员提交了首版标准修订草案，明确了下一步修订计划。

2018年5月21日，在天津召开电动汽车DC/DC变换器标准讨论会议，来自整车、DC/DC生产企业、燃料电池生产企业、电机生产企业、检测机构以及高校在内的17名专家参加了本次会议，会上明确了标准的制定方向：根据DC/DC产品的不同种类进行区别规定，同时兼顾电动汽车其他标准的协调；确定了标准编制的进度安排；并分配了编写任务，明确删除了“标志、包装、运输、贮存的要求和试验”以及删除了对DC/DC功能等级的规定。

st双向DCDC解决方案针对OBC、DCDC控制器的测试特点和问题，意昂神州结合多年的测试平台搭建经验，提供通用可靠的OBC、DCDC自动化测试系统。

并以中华人民共和国国家标准QC/T 895-2011电动汽车用传导式车载充电机”、GB/T 24347-2009 电动汽车DC/DC变换器”等法规为基准，提供高覆盖率的测试用例集和全面的测试服务。

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电动汽车动力电源系统DC／DC变换器的匹配和计算
马洪吉
【期刊名称】《汽车电器》
【年(卷),期】2011(000)010
【摘要】介绍新能源汽车DC／DC变换器在实际应用中的匹配、选型思路及方法。

【总页数】2页(P25-26)
【作者】马洪吉
【作者单位】华泰汽车研发中心,北京102218
【正文语种】中文
【中图分类】U463.63
【相关文献】
1.微型电动汽车DC/DC变换器的计算匹配 [J], 蒋志伟
2.某电动汽车DC/DC变换器的选型计算及匹配验证 [J], 郭静静;吴刚
3.基于储能的双向DC/DC变换器电源系统控制策略 [J], 冯兴田;万满满;韩立博;吴理心
4.应用于电动汽车动力系统的大功率双向DC／DC变换器 [J], 张立伟（译）;俞斌（译）
5.PHEV复合电源系统双向DC/DC变换器建模 [J], 段翔兮; 冯世林; 龙呈; 罗荣森因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

电动汽车车载充电机(OBC)与车载DC/DC转换器王正仕（wzs@）浙江大学电气工程学院电力电子技术研究所中国电源学会.世纪电源网工程师交流会上海，2017年7月8日内容一、高性能电动汽车车载充电机(OBC)二、双向充电机(Bi‐OBC）技术方案三、车载DC/DC转换器电路拓扑比较四、充电桩电路方案王正仕：wzs@ ,一、高性能电动汽车车载充电机On-Board-Charger (OBC)王正仕：wzs@ ,一、高性能车载OBC电路结构PFC—满足网侧要求：PF、THD、宽范围电网 DC/DC—电气隔离、电池端压宽范围每一级电路高效率电路拓扑：主流方案* PFC—满足网侧要求：PF、THD、宽范围电网* DC/DC —电气隔离、电池端压宽范围* 每一级电路高效率技术性能内容功率 3.3kW @220V(AC) ;1.6kW @110V(AC)。

6.6kW, 9.9kW 输入电压范围85-265V(AC)功率因数（PF）>0.99（典型值）输入电流THD<4%额定输出电压360V（DC）输出电压范围200-400V(DC)输出电流范围0-12A整机效率96.3% （典型值）工作模式恒压、恒流（@ BMS指令或预设充电曲线）保护功能OVP、OCP、OLP、OTP支持CAN通讯变换器工作状态与故障诊断电路方案1：传统桥式PFC+LLC桥式PFC适合高电网电压，不利于110Vac系统应用的高效率电路方案2：无桥式PFC+LLC无桥PFC适合宽范围电网电压，有利于110Vac应用的高效率差分采样——无桥PFC低成本方案电路方案3：无桥式PFC+LLC双变压器LLC，有利于提高功率密度（减低变压器高度） 电力电子电路调试的GUI界面，方便调试PFC控制框图I-V-PFC控制模型PFC网侧波形Vac& IsLmLC 串联谐振LLC 谐振？(Lm)频率范围太宽！LLC 软开关变换器Lm 为变压器磁化电感Lm 减小LLC 网络的(Vo/Vi)传输1o r r L C w =?Vo / Viw s / w om e m e s s m e me m e s s m e i o L j R L j R C j L j L j R L j R L j R C j L j L j R V ω+ω⨯+ω+ωω+ω⨯=ω+ω+ωω=1//1//V 1.可升/可降2.增益更陡f 2f 1LLC 设计要点2111/r r L C w =?1. 效率优化点频率位置f 22.变压器变比Np:Ns, Vi/Vo, fs@ f2,考虑电压与负载宽范围3. Lm:Lr, 结合宽范围要求4. Lr&Cr, 考虑谐振Q 值、Cr 耐压ZVSZCS性能：充电机效率二、双向充电机(Bi-OBC）技术方案王正仕：wzs@ ,二、6.6kW车载双向充电机(Bi-OBC ）电路拓扑特点：正向充电6.6kW 反向逆变3.3kW 供车220VAC 两个3.3kW 模块并联模块化汽车级器件数字化控制:400V /320V-400V内容指标内容指标输入电压85V ‐265V AC/45‐65Hz 电流纹波1A pk‐pk输入电流24‐30A （32A Max ）最大输出功率 6.6kW @230VAC ，3.3kW@115VAC 输出电压200V‐400V 充电方式恒流、恒压、根据电池容量可设定电压精度/分辨率±2 V保护过压、过流、短路、过温系统效率95% @ 220Vac 92% @ 115Vac接口CAN 通讯接口，变换器工作状态信息输出PFC 效率98%工作环境温度‐40～+85°C功率因数（PF ）>0.99 @120VAC,>0.98@230VAC冷却方式水冷（水温度‐40～+75°C ）最大输出电流32A Max 运行时间15000小时电流精度/分辨率3 % / 200mA <±0.2A防水等级建议IP67技术指标二、车载双向OBC （续）采用（英飞凌）器件serial number type Main characteristic Footprint quantity 1IKW40N65F5A IGBT 40A 650V TO‐24712 2TC234MCU 100M TQFP14413TLE4284DV Voltage Regulator 15V TO‐25224TLE4275V50Voltage Regulator 5V TO26315AUIRS2191S Half Bridge Drive SO‐1686AUIRB24427S Drive Two MOSs SO‐817IPW65R048CFDAIPW65R080CFDMOSFET48mohm650V/80mohm 650VTO‐24768IDW30E65D1Diode 30A 650V TO‐2476 9TLE7368Power manager1 10TLE6250CAN收发器1二、车载双向OBC （续）反向变换效率关键技术：双向LLC变换器、双向宽范围、双向高效率固有谐振频率(fr)计算王正仕：wzs@ ,：折算：总电容：固有频率：三、车载DC/DC转换器电路拓扑比较王正仕：wzs@ ,（1）全桥PWM 硬开关变换器特点硬开关工作，效率较低副边有电压过冲Co电感Ld大电流（220A！）一级变换宽范围调节输出纹波小，Co的ESR要求低典型效率：92%（2）移相全桥ZVS 变换器特点MOS：ZVS，有利高效率副边有电压过冲Co电感Ld大电流（220A！）Ip有环流，变压器发热一级变换宽范围调节输出纹波小，Co的ESR要求低典型效率：94%（3）LLC变换器（ZVS，ZCS）特点LLC MOS:ZVS；D:ZCS；有利高效率二级变换不需要大电流输出电感输出纹波大，Co的ESR要求高对二极管要求低（ZCS）典型效率> 95.5%王正仕：wzs@ ,主要指标内容功率3kW输入电压范围200-400VDC, 340V Normi 输出电压范围9-16VDC ，13.8V Normi 输出电流范围0-220A DC综合效率>95%@75%以上负载，>92%@50%负载，>90%@25%负载保护功能OVP 、OCP 、OLP 、OTP 支持CAN 通讯变换器工作状态与故障诊断信息冷却方式水冷技术指标三、车载DC/DC 转换器（续）采用器件实物样机照片3kW车载高效率DC/DC转换器90%91%92%93%94%95%96%97%98%3006009001200150018002100240027003000效率负载（W ）Vo=13.8V 效率曲线200V340V 400V效率vs 功率三、车载DC/DC 转换器（续）四、充电桩电路方案三相维也纳整流PFC 2个LLC DC/DC 串并联三相AC锂电池Vdc 400V 400V功率：15kW~60kW(120kW)采用多模块并联欢迎交流！2017年7月8日上海.兴华宾馆。

基于车载充电DC/DC变换器研究发布时间：2021-12-27T03:45:34.474Z 来源：《科学与技术》2021年27期作者：王孝红[导读] 随着我国经济、科技的快速发展，汽车动力系统也逐渐由传统燃油方式转为电动汽车车载充电形式王孝红浙江嘉科电子有限公司浙江嘉兴314000摘要：随着我国经济、科技的快速发展，汽车动力系统也逐渐由传统燃油方式转为电动汽车车载充电形式，提高汽车运行的可试用性和调配性，采取DC/DC变换器来研究滞后臂零电压开关丢失、输出整流管电压震荡、能源损耗过高等问题，使用同步整流技术结合变压器来分析二极管对电压能源损耗的影响，并计算技术应用效率，提高仿真和模拟性能，DC/DC变压器能够控制周围动态化的干扰，提高抗震性能，抑制变压器变幅的电压振动作用，扩宽复合空间和范围，提高负荷量，广泛应用于车载充电系统当中，带来更好的使用效益。

关键词：车载充电、变换器、研究与进展一、前言在现代化的社会发展背景下，计算机、互联网、大数据逐渐应用于新兴产业当中，整个发展体系逐渐出现能源匮乏、资源紧缺、环境污染等现状，各产业也逐渐追寻新兴生产形势，转变传统资源过度消耗、浪费的现状，利用各种可再生能源实现高效、节能、环保的优势，能够有效以电流直流变换器为核心部分，作为汽车电机的重要组成结构，有效提高能源转换效率并且实现高传输的目标，同时，相比于传统转换开关来讲能够有效减缓损耗高、震动强的问题，提高输出电流的匹配性和稳定性，减少二次损耗。

基于此进行研究，主要采取仿真模型的方式，利用同步整流技术，结合同步整流管来研究导通电阻的额度和功率，在建立仿真模型时有效结合实际应用数据，提高车载充电DC/DC变换器研究的有效性和科学性。

二、车载充电电源现阶段已经推广并应用的车载充电电源主要有两种，第一种是不控整流电路接DC/DC变换器，优势是拓扑谐波高，缺点是功率难以达到使用电流的传输需求。

其次，加入功率因数校准的DC/DC变换器，这种变换器的转换形式能够有效提高功率传输密度，并且能够减少对于周围环境抑制谐波的污染和干扰，有效提高输出精度和密度的要求，适用于不同电机材料电池的充电性能，满足主流市场的使用需求。

电动汽车车载充电机(OBC)与车载DC/DC转换器王正仕（wzs@）浙江大学电气工程学院电力电子技术研究所中国电源学会.世纪电源网工程师交流会上海，2017年7月8日内容一、高性能电动汽车车载充电机(OBC)二、双向充电机(Bi‐OBC）技术方案三、车载DC/DC转换器电路拓扑比较四、充电桩电路方案王正仕：wzs@ ,一、高性能电动汽车车载充电机On-Board-Charger (OBC)王正仕：wzs@ ,一、高性能车载OBC电路结构PFC—满足网侧要求：PF、THD、宽范围电网 DC/DC—电气隔离、电池端压宽范围每一级电路高效率电路拓扑：主流方案* PFC—满足网侧要求：PF、THD、宽范围电网* DC/DC —电气隔离、电池端压宽范围* 每一级电路高效率技术性能内容功率 3.3kW @220V(AC) ;1.6kW @110V(AC)。

6.6kW, 9.9kW 输入电压范围85-265V(AC)功率因数（PF）>0.99（典型值）输入电流THD<4%额定输出电压360V（DC）输出电压范围200-400V(DC)输出电流范围0-12A整机效率96.3% （典型值）工作模式恒压、恒流（@ BMS指令或预设充电曲线）保护功能OVP、OCP、OLP、OTP支持CAN通讯变换器工作状态与故障诊断电路方案1：传统桥式PFC+LLC桥式PFC适合高电网电压，不利于110Vac系统应用的高效率电路方案2：无桥式PFC+LLC无桥PFC适合宽范围电网电压，有利于110Vac应用的高效率差分采样——无桥PFC低成本方案电路方案3：无桥式PFC+LLC双变压器LLC，有利于提高功率密度（减低变压器高度） 电力电子电路调试的GUI界面，方便调试PFC控制框图I-V-PFC控制模型PFC网侧波形Vac& IsLmLC 串联谐振LLC 谐振？(Lm)频率范围太宽！LLC 软开关变换器Lm 为变压器磁化电感Lm 减小LLC 网络的(Vo/Vi)传输1o r r L C w =?Vo / Viw s / w om e m e s s m e me m e s s m e i o L j R L j R C j L j L j R L j R L j R C j L j L j R V ω+ω⨯+ω+ωω+ω⨯=ω+ω+ωω=1//1//V 1.可升/可降2.增益更陡f 2f 1LLC 设计要点2111/r r L C w =?1. 效率优化点频率位置f 22.变压器变比Np:Ns, Vi/Vo, fs@ f2,考虑电压与负载宽范围3. Lm:Lr, 结合宽范围要求4. Lr&Cr, 考虑谐振Q 值、Cr 耐压ZVSZCS性能：充电机效率二、双向充电机(Bi-OBC）技术方案王正仕：wzs@ ,二、6.6kW车载双向充电机(Bi-OBC ）电路拓扑特点：正向充电6.6kW 反向逆变3.3kW 供车220VAC 两个3.3kW 模块并联模块化汽车级器件数字化控制:400V /320V-400V内容指标内容指标输入电压85V ‐265V AC/45‐65Hz 电流纹波1A pk‐pk输入电流24‐30A （32A Max ）最大输出功率 6.6kW @230VAC ，3.3kW@115VAC 输出电压200V‐400V 充电方式恒流、恒压、根据电池容量可设定电压精度/分辨率±2 V保护过压、过流、短路、过温系统效率95% @ 220Vac 92% @ 115Vac接口CAN 通讯接口，变换器工作状态信息输出PFC 效率98%工作环境温度‐40～+85°C功率因数（PF ）>0.99 @120VAC,>0.98@230VAC冷却方式水冷（水温度‐40～+75°C ）最大输出电流32A Max 运行时间15000小时电流精度/分辨率3 % / 200mA <±0.2A防水等级建议IP67技术指标二、车载双向OBC （续）采用（英飞凌）器件serial number type Main characteristic Footprint quantity 1IKW40N65F5A IGBT 40A 650V TO‐24712 2TC234MCU 100M TQFP14413TLE4284DV Voltage Regulator 15V TO‐25224TLE4275V50Voltage Regulator 5V TO26315AUIRS2191S Half Bridge Drive SO‐1686AUIRB24427S Drive Two MOSs SO‐817IPW65R048CFDAIPW65R080CFDMOSFET48mohm650V/80mohm 650VTO‐24768IDW30E65D1Diode 30A 650V TO‐2476 9TLE7368Power manager1 10TLE6250CAN收发器1二、车载双向OBC （续）反向变换效率关键技术：双向LLC变换器、双向宽范围、双向高效率固有谐振频率(fr)计算王正仕：wzs@ ,：折算：总电容：固有频率：三、车载DC/DC转换器电路拓扑比较王正仕：wzs@ ,（1）全桥PWM 硬开关变换器特点硬开关工作，效率较低副边有电压过冲Co电感Ld大电流（220A！）一级变换宽范围调节输出纹波小，Co的ESR要求低典型效率：92%（2）移相全桥ZVS 变换器特点MOS：ZVS，有利高效率副边有电压过冲Co电感Ld大电流（220A！）Ip有环流，变压器发热一级变换宽范围调节输出纹波小，Co的ESR要求低典型效率：94%（3）LLC变换器（ZVS，ZCS）特点LLC MOS:ZVS；D:ZCS；有利高效率二级变换不需要大电流输出电感输出纹波大，Co的ESR要求高对二极管要求低（ZCS）典型效率> 95.5%王正仕：wzs@ ,主要指标内容功率3kW输入电压范围200-400VDC, 340V Normi 输出电压范围9-16VDC ，13.8V Normi 输出电流范围0-220A DC综合效率>95%@75%以上负载，>92%@50%负载，>90%@25%负载保护功能OVP 、OCP 、OLP 、OTP 支持CAN 通讯变换器工作状态与故障诊断信息冷却方式水冷技术指标三、车载DC/DC 转换器（续）采用器件实物样机照片3kW车载高效率DC/DC转换器90%91%92%93%94%95%96%97%98%3006009001200150018002100240027003000效率负载（W ）Vo=13.8V 效率曲线200V340V 400V效率vs 功率三、车载DC/DC 转换器（续）四、充电桩电路方案三相维也纳整流PFC 2个LLC DC/DC 串并联三相AC锂电池Vdc 400V 400V功率：15kW~60kW(120kW)采用多模块并联欢迎交流！2017年7月8日上海.兴华宾馆。

毕业设计(论文)题目用于电动汽车的双向DC-D C交换器研究与仿真专业学生姓名班级学号指导教师指导单位日期: 年月日至年月日毕业设计(论文)原创性声明本人郑重声明:所提交的毕业设计(论文)，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

除文中己注明引用的内容外，本毕业设计(论文)不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

对本研究做出过重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明并表示了谢意。

论文作者签名:日期:年月日摘要随着能源、环保等问题的日益突出，电动汽车成为近年来发展迅速的一种新型汽车，是21 世纪最具有发展前途的绿色清洁汽车。

电动汽车是用电池替代传统的汽油作为车载能源的，然而在现有的技术条件下，动力电池的性能是电动汽车发展的主要瓶颈。

双向DC-DC 变换器可以优化电动机控制、提高电动汽车整体的效率和性能。

针对双向DC-DC 变换器存在的开关损耗高等问题，本文研究了一种隔离型双向软开关DC-DC 变换器。

在介绍变换器工作原理的基础上，本文着重分析了电压、电流的变化规律，特别是推导出各开关元件实现软开关的条件及其数学表达式，并得到了实现软开关的通用条件。

最后通过Sab e r 软件对电路在两种模式下的稳态工况和软开关特性进行仿真研究，仿真结果证明根据该通用条件设计的变换器能够在大负载范围内实现软开关。

关键词: 双向DC-DC 变换器;PWM 控制:移相控制:软开关ABSTRACTEl ec tric Vehicl e(E V) b ec ome s a kind of n ew，fast-developing vehicle in th e last years，which ha s th e b est futureωa green vehicle，as 由e problems of energy and environment are b ecoming more and mor e se riou s in th e 21st centur予The energy in EV i s provid e d by storage batt eries instead of traditional gasoline and the d eve lopm en t of EV 町e limit e d by th e capacity of it s s tora ge batt eries with current t ec hnologi es. It can improv e 由e p er formance of th e s torage batteri es and th e working effi ci e ncy of driving sys t e m s by u s in g bidir ec tional DCIDC converter in El ec tric Vehicl e a t pr ese nt.A s oft sw itchin g bi-dir ec tional DCIDC converter was dev e loped to reduc esw itching lo sses. Op e ration principl e of the proposed converter i s introduced. Th e s oft sw itching principle i s also introduced briefly. On th e ba s i s of the operational analy s i s，th e characteristic of the voltage and current i s illu s trat e d and the ZVS conditions of th e diff e r e nt s witch es ar e al so given in d e tail. Wh at i s more，th e formula of th e univer s al ZVS condition for all th e sw itch es i s speci ally d e duced to s扫nplify th e four ZVS conditions into one formula for the convenience of th e de s ign. An d the s t ea dy s tate conditions and s oft sw itchin g characteristic of the circuit in tho se two op e rating mode，are d em on s trated by the Sab e r，expe rimental results obtain e d from th e converter ares hown to veri句r the validity of th e univ e r s al ZVS condition.Key words: Bi-Dir ec tional DCIDC converter; PWM control; Pha se-s hlft control;Soft sw itching目录第一章绪论...................................................."11.1课题背景和意义.................................................11.2双向DC-DC变换器概述..........................................21.2.1双向DC-DC变换器的原理 (2)1.2.2双向DC-DC变换器的拓扑结构 (3)1.2.3双向DC-DC变换器的控制方式 (5)1.3双向DC-DC变换器在电动汽车上的应用 (6)1.4 论文的主要研究内容和结构.......................................9第二章双半桥双向DC-DC 变换器工作原理与结构分析 (11)2.1电动汽车双向DC-DC变换器.....................................112.1.1燃料电池电动汽车能量管理系统..............................112.1.2蓄电池燃料电池电动汽车动力系统工作模式分析 (12)2.2双半桥双向DC-DC拓扑结构的选择与分析 (12)主功率拓扑的选择 (12)2.2.2控制方案选择 (13)2.2.3拓扑电路的分析 (13)2.3变换器等效电路 (14)2.4变换器换流分析 (16)正向工作模式 (16)2.4.2反向工作模式 (18)正向/反向模式下的软开关条件 (19)2.6本章小结 (19)第三章双半桥双向DC-DC 变换器稳态特性分析与设计 (20)3.1双向变换器输出特性分析 (20)3.2变换器设计....................................................22变压器漏感选择 (22)3.2.2开关管应力分析 (23)3.2.3输入电感设计 (24)3.3本章小结 (24)第四章仿真验证 (25)结束语 (28)致谢 (29)参考文献 (30)第一章绪论1.1课题背景和意义当今世界，环境和能源问题成为世界各国关心的热点问题。

车载充电机、DCDC转换器的市场、技术、供应商、整车配套全⾯剖析本⽂主要从市场、技术、供应商、整车配套关系等⾓度对新能源汽车车载充电机、新能源汽车车载充电机、DC/DC本⽂主要从市场、技术、供应商、整车配套关系等⾓度对转换器进⾏分析。

⽂章分为三部分：车载充电机技术及市场DC/DC转换器技术及市场主流供应商及整车配套关系第⼀部分车载充电机技术及市场车载充电机是新能源汽车必不可少的核⼼零部件，其市场规模随着新能源汽车市场的快速增长⽽扩⼤。

2016年，电动汽车车载充电机市场规模18亿元，未来⼏年随着新能源汽车产量的逐年提升，⼀览众咨询预计到2020年国内电动汽车车载充电机市场规模将达到77亿元。

01车载充电机⼯作原理与传统汽车相⽐较，新能源汽车有三⼤核⼼部件，分别是：“电池”总成：指电池和电池管理系统；“电机”总成：指电动机和电动机控制器；⾼压“电控”总成：包含车载 DC/DC 变换器、车载充电机、电动空调、PTC、⾼压配电盒和其他⾼压部件，主要部件是车载DC/DC 变换器和车载充电机。

电动汽车车载充电机（OBC）是指固定安装在电动汽车上的充电机，具有为电动汽车动⼒电池，安全、⾃动充满电的能⼒，充电机依据电池管理系统（BMS）提供的数据，能动态调节充电电流或电压参数，执⾏相应的动作，完成充电过程。

车载充电机作为⼀个电⼒电⼦系统，主要由功率电路和控制电路组成。

对于功率电路，由变压器和功率管组成的DC/DC变换器是其重要组成部分。

对于控制电路，它的核⼼是控制器，⽤来实现与BMS的CAN通信，并控制功率电路按照三段式充电曲线给锂电池组充电。

当车载充电机接上交流电后，并不是⽴刻将电能输出给电池，⽽是通过BMS 电池管理系统⾸先对电池的状态进⾏采集分析和判断，进⽽调整充电机的充电参数。

图表 1 某车型HV 电⽓系统及CAN ⽹络连接图车载充电机有两⼤部分，电源部分（主回路）和充电机控制主板。

充电机控制住主板主要是对电源部分进⾏控制、监测、计量、计算、修正、保护以及与外界⽹络通信等功能，是车载充电机的“中枢⼤脑”，电源部分主要作⽤是将220伏交流电转化为300多伏的直流电，电源部分⼜分为PFC和LLC两部分，实际上我们可以把PFC看作是AC/DC,⽽把LLC看作是DC/DC。

车充、车载直流电源的拆解测试(2)
新能源是当今的一个热词，全球很多企业都在很投入地忙碌着相关的新产品研发。

我们还是接着聊聊小东西，属于电源类别里的小东西----车充、车载直流电源，这些产品实际上采用的是DC-DC 的开关电源技术，这种技术本质上
是模拟技术，貌似”很成熟”，但，想把模拟技术搞好，业界工程师们应该会很
有体会----不容易，需要理论，实践更需要沉淀。

通过EDN 这个平台，希望能够跟广大业界朋友共同探讨这种电源技术，希望业界大拿多拍砖头，多提具有正能量的建设性技术建议，以小见大，也希望中国制造的电源产品能越做越精致。

上一篇我们拆解了白，接着拆！拆解测试使用的仪器，同样是RIGOL 的DSA815 频谱仪，自制的近场探头，RIGOL 的DP832 直流电源,和一台数字示波器，RIGOL 的DS1104Z,它有100MHz 的测量带宽，4 个测量通道，存储深度标配达12M 个采样点，选配达24M 个采样点，开关电源测试，需要捕获长时间的信号，存储深度很重要。

使用DP832 对被测物提供12V 的直流供电，由于电源在空载和带载时的工作状态会有不同，输出特性也会有所不同，我把这个车载电源的5V 输出接到
行车记录仪作为负载，以便观察实际工作情况。

作为开关类电源，负载不同，对输出也会有些影响，业界在平常测试时通常在使用电阻作为测试负载，也有用电子负载的。

时域+频域测量的设置如下图所示：
时域+频域测量的设置
接着拆解第二个，黑色的，标记为黑1。

它采用的是另一套电路方案，是由另一种单片集成电路和外围电路组成，也是一种降压开关型的DC 到DC 变换器，芯片可工作的开关频率介于100kHz ~。