充電機是采用高頻電源技術，運用先進的智能動態(tài)調(diào)整充電技術。它采用恒流/恒壓/小恒流智能三個階段充電方式，具有充電效率高，操作簡單，重量輕，體積小等特點，并具有反接、過載、短路、過熱等多重保護功能及延時啟動，軟啟動、斷電記憶自啟動功能等。

純電動汽車以鋰電池為動力源，充滿電后，以電力做功推動汽車。不同于汽油發(fā)動機汽車需要添加汽油，純電動汽車在電力耗光后通過外置電源對其進行充電，通常單次行駛里程在100～200公里。與傳統(tǒng)汽車相比，純電動車在使用成本上有著無以比擬的優(yōu)勢，百公里約消耗15度電，成本8元，僅相當于汽油發(fā)動機汽車成本1/10。

充電模式

電動汽車能源供給系統(tǒng)主要由供電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)和動力蓄電池構成。另外，還包括充電監(jiān)控、電池管理和煙霧報警監(jiān)控等。充電機是充電系統(tǒng)的重要組成部分。充電站給汽車充電一般分為三種方式：普通充電、快速充電、電池更換。普通充電多為交流充電，對于容量不超過5kw的交流充電機，輸入為額定電壓220v、50hz的單相交流電，對于容量大于5kw的交流充電機，輸入為額定線電壓380v、50hz的三相交流電。將交流插頭直接插在電動汽車充電接口，充電時間大約需要4～8小時?？焖俪潆姸酁橹绷鞒潆姡绷鞒潆姍C輸入為額定線電壓380v、50hz的三相交流電，輸出電壓一般不超過700v，輸出電流一般不超過700a。交流輸入隔離型ac/dc充電機的輸出電壓為額定電壓的50%～100%，并且輸出電流為額定電流時，功率因數(shù)應大于0.85，效率應不小于90%。

充電機應能夠保證在充電過程中動力蓄電池單體電壓、溫度和電流不超過允許值。充電機應具備防輸出短路和防反接功能。充電機至少能為以下三種類型動力蓄電池中的一種充電：鋰離子蓄電池、鉛酸蓄電池、鎳氫蓄電池。

動力電池組充電模式采用“恒流―恒壓”兩階段充電模式。充電開始階段，一般采用最優(yōu)充電倍率進行恒流充電。在這一階段，由于電池的電動勢較低，即使電池充電電壓不高，電池的充電流也會很大，必須對充電電流加以限制。所以，這一階段的充電叫“恒流”充電，充電電流保持在限流值。隨著充電的延續(xù)，電池電動勢不斷上升，充電壓也不斷上升。當電池電壓上升到允許的最高充電電壓時，保持恒壓充電。在這一階段，由于電池電動勢還在不斷上升，而充電電壓又保持不變，所以電池的充電流呈雙曲線趨勢不斷下降，一直下降到零。但在實際充電過程中，當充電電流減小到0.015c時，說明充電已滿就可停止充電。這一階段的充電叫“恒壓”充電。此外，充電系統(tǒng)還必須具有自動調(diào)節(jié)充電參數(shù)、自動控制和自動保護功能。充電過程及充電電壓、電流的變化如圖1所示。

圖1 充電曲線（n為電池組中串聯(lián)的單體電池個數(shù)）

常用充電設備為充電機，可分為直流充電機和脈沖充電機兩類。目前使用最多的直流充電機是高頻開關電源充電機。它具有體積小、重量輕、工作可靠、效率高、功率因數(shù)高、電網(wǎng)適應能力強、功率可小可大，容易實現(xiàn)智能化等優(yōu)點。脈沖充電機可以減少電池在充電時產(chǎn)生的極化現(xiàn)象，從而提高電池的充電效率，減少充電時間，實現(xiàn)快速充電，但脈沖充電器技術有待進一步研究。

電動汽車充電時間長，充電難是電動汽車推廣應用的一個難題。目前，電動汽車的充電還是采用普通充電為主、快速補充充電為輔的充電方式。對于電動公交車而言，充電站設在公交車總站內(nèi)。在晚間下班后利用低谷充電，時間5～6小時。全天運行的車輛，續(xù)駛里程不夠時，可利用中間休息待班時間進行補充充電。充電器的數(shù)量和容量根據(jù)車隊的規(guī)模而定，充電站由車隊管理。按照上述充電機的最大功率配置，電力變壓器有效總功率約為3000kw以上。

目前汽車各大廠商紛紛研制上產(chǎn)油電混合動力車和純電動汽車。

系統(tǒng)結構

大功率電動汽車充電機的輸入為額定線電壓380v、50hz的三相交流電，輸出額定電壓700v，額定電流600a。系統(tǒng)采用19"標準機架，結構緊湊、布局合理、外型美觀大方。外型尺寸：高×寬×深為2200mm×600mm×600mm。采用60個模塊并聯(lián)，每個模塊10a/700v，模塊尺寸：高×寬×深為133mm×425mm×270mm，15層4列，分四個柜體安放，四個柜體可分開運輸，使用時緊湊左右排列。機架前門、后門均為雙開門，方便檢修。電源進線和匯流排輸出位置均在底部輸入。電源輸入斷路器及監(jiān)控單元觸摸屏安裝在主機中間控制柜前部。充電機控制結構示意圖如圖2所示。

圖2 充電機控制結構示意圖

開關電源主回路設計

電動汽車充電機采用的大功率高頻開關電源的原理框圖如圖3所示，由三相橋式不可控整流電路對三相交流輸入進行濾波整流，功率因數(shù)校正預穩(wěn)壓800v后經(jīng)高頻dc/dc半橋功率變換器，濾波輸出直流700v為動力蓄電池充電。經(jīng)過分析計算，變壓器采用雙e65磁芯，初級線圈12匝，則根據(jù)輸出電壓最高700v、輸入電壓最低780v、最大占空比0.95可求得次級繞組圈數(shù)n2，n2=(12/780)×(700/0.95)=11.33，考慮漏感、次級整流壓降等因素取n2為12匝。

圖3 充電機電源的原理框圖

由于電動汽車充電機為非線性負荷，會產(chǎn)生諧波，必須采取有效措施。為提高功率因數(shù)，降低輸入電網(wǎng)諧波，采用有源功率因數(shù)校正電路，如圖4所示。它采用三相三開關三電平boost電路，工作在連續(xù)模式，開關采用兩個mosfet組合成的雙向開關。圖中，開關s1，s2，s3是雙向開關。電容中點電位vm與電網(wǎng)中點的電位近似相同，因而通過雙向開關s1、s2、s3可分別控制對應相上的電流。開關合上時對應相上的電流幅值增大，開關斷開時對應橋臂上的二極管導通(電流為正時，上臂二極管導通；電流為負時，下臂二極管導通)。其控制電路采用三個控制芯片uc3854a，相電壓通過三相隔離變壓器向uc3854a提供同步信號和預校正信號，電流反饋采用霍爾電流互感器，分別控制三個開關，形成三個電流反饋內(nèi)環(huán)和一個電壓反饋外環(huán)的多閉環(huán)系統(tǒng)。該電路的優(yōu)點在于結構簡單，每相僅需一個功率開關。

圖4 三相三開關三電平apfc電路拓撲圖

dc/dc功率變換器采用半橋電路拓撲，功率器件少，控制簡單，可靠性高。如圖5所示，采用mosfet和igbt并聯(lián)技術，充分利用了mosfet開關速度快和igbt導通壓降低的優(yōu)點。由于輸出電壓較高，全橋整流對變壓器利用率高，比較適合用于這種場合。

圖5 mosfet/igbt并聯(lián)組合開關電路

圖6 pwm強迫均流法工作框圖

系統(tǒng)采用pwm強迫均流法，工作框圖如圖6所示。這是一種系統(tǒng)電壓控制和強迫均流相結合的改進方法，其工作原理是將系統(tǒng)母線電壓us和系統(tǒng)的基準電壓ur相比較產(chǎn)生誤差電壓ue，用該誤差電壓控制pwm調(diào)制器，得到的pwm信號去控制每一模塊的電流。這樣，每個模塊都相當于電壓控制的電流源。這種均流方式精度高，動態(tài)響應好，可控制模塊多，可以很方便地組成冗余系統(tǒng)。 來源:lidy