电动汽车非车载式充电机系统研制
非车载双向充电机技术
205电力电子Power Electronic电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering1 非车载双向充电机简介非车载充电机一般布置在社会充电场站或公交专用充电场站，用于电动汽车的快速充放电。
非车载充电机功率较大，一般采用三相电路实现。
图1给出了非车载双向充电机应用示意图，电池组与电网的能量可以双向互动。
2 充电机主电路工作原理非车载双向充电机主电路如图2所示，采用两级式架构，前级采用双向三相三电平PWM 变换电路，后级采用串-并架构的双向全桥电路。
常用的三相三电平AC/DC 电路主要有两种拓扑，一种非车载双向充电机技术严振东（数源科技股份有限公司 浙江省杭州市 310012）是NPC-I 型三电平架构，另一种是NPC-T 型三电平架构。
NPC-I 型需要10路独立驱动电源，而NPC-T 型因共发射极结构仅需要7路，而共集电极仅需要5路；另在元器件数量上，T 型比I 型少了六个二极管，更节省空间，故NPC-T 型三电平架构更有利于功率密度的提升，建议优先选用NPC-T 型三相三电平电路作为高频隔离AC/DC 模块的前级电路。
后级可实现高频隔离，其原边和副边均采用全桥电路以实现能量的双向流动，即实现电动汽车电池的充放电。
项目中的电网侧NPC-T 型三相三电平电路除了从电网吸收能量为电池充电外还须并网运行。
摘 要：本文旨在探讨一种非车载双向充电机技术，满足非车载充电机具备能量双向流动的功能。
随着电动汽车保有量的不断增长，电动汽车大规模接入电网将成为必然，运用非车载双向充电机技术，充电汽车一方面可以由电网获得能量，另一方面也可以向微电网送电，供给当地负载，确保有效、安全地为充电场站服务。
关键词：充电技术；充电机；电子系统图2：非车载型双向充电机主电路原理图图1：非车载充电机原理框图电力电子Power Electronic电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering2.1 T型三相三电平电路工作原理图3为NPC-T型三相三电平可逆变主电路图。
《电动汽车充电系统技术规范 第3部分：非车载充电机》
ICS43.080T 47 SZDB/Z 深圳市标准化指导性技术文件SZDB/Z 29.3—2010电动汽车充电系统技术规范第3部分：非车载充电机Technical specification of electric vehicle charging systemPart 3: Off-Board Charger2010-05-18发布2010-06-01实施深圳市市场监督管理局发布SZDB/Z 29.3—2010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 (3)5 使用条件 (3)6 技术要求 (4)7 检验和试验项目 (8)8 标志、包装、运输和储存 (11)附录 A （规范性附录）充电机遥测、遥信、遥控量 (12)ISZDB/Z 29.3—2010II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3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。
电动汽车充电系统技术规范第3部分非车载充电机
电动汽车充电系统技术规范 第3部分：非车载充电机深圳市标准化指导性技术文件（SZDB/Z 29.3—2010）1范围SZDB/Z 29-2010的本部分规定了深圳地区充电站电动汽车非车载充电机(以下简称“充电机”)的技术要求、检验规则、试验方法、标志、包装和贮运等的要求。
本部分适用于深圳地区采用传导式充电方式的电动汽车非车载充电机的的配置、订货和检验，亦适用于深圳地区电动汽车充电站新建、扩建和改建工程。
2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 4797.5-2008电工电子产品自然环境条件 降水和风GB/T 4797.6-1995电工电子产品自然环境条件 尘、沙、盐雾GB/T 13384-2008机电产品包装通用的技术条件GB 17625.1-2003低压电器及电子设备发出的谐波电流限制（设备每相输入电流不大于16A）GB/Z 17625.6-2003电磁兼容限值 对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限制GB/T 18487.1-2001电动车辆传导充电系统一般要求GB/T 19826-2005电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求3术语和定义SZDB/Z 29.1-2010界定的术语和定义适用于本文件。
为了便于使用，以下重复列出了SZDB/Z29.1-2010中的一些术语和定义。
3.1电动汽车Electric Vehicle（EV）用于在道路上使用，由电动机驱动的汽车，电动机的动力电源源于可充电电池或其他易携带能量存储的设备。
不包括室内电动车、有轨电车、无轨电车和工业载重车等车辆。
3.2充电站EV Charging Station具有特定控制功能和通信功能，将直流电能量传送到电动汽车上的设施总称。
3.3非车载充电机Off-Board Charger固定安装在电动汽车外、与交流电网相连接，为电动汽车动力电池提供直流电能的充电机。
【汽车行业类】电动汽车非车载充放电装置通用技术要求
（汽车行业）电动汽车非车载充放电装置通用技术要求Q/ —8 Q/ —2010 x x 发布前言在智能电网体系中，电动汽车的蓄电池组除接受电网充电外仍可根据电网需求向电网提供电能。
电动汽车非车载充放电装置是实现电动汽车和电网双向能量转换的关键环节。
通过本标准的制定，为电动汽车非车载充放电装置的研制和使用提供技术依据。
本标准在Q/GDW233-2009《电动汽车非车载充电机通用要求》的基础上进行编制。
和Q/GDW233相比，本标准定义了充放电装置，对其功能做出了规定，且提出电网异常响应和孤岛检测等要求。
本标准和Q/GDW233且行使用，分别作为电动汽车非车载充放电装置和电动汽车非车载充电机的壹般性技术要求。
本标准是国家电网X公司电动汽车充放电站系列标准之壹。
该系列标准目前包括以下标准：Q/GDWXXX-2010电动汽车非车载充放电装置通用技术要求Q/GDWXXX-2010电动汽车非车载充放电装置电气接口规范Q/GDWXXX-2010电动汽车交流供电装置电气接口规范Q/GDWXXX-2010电动汽车充放电计费装置技术规范本标准由国家电网X公司智能电网部提出和归口。
本标准的起草单位：中国电力科学研究院、上海市电力X公司、湖北省电力X公司、湖南省电力X公司。
本标准的主要起草人：吴尚洁、武斌、廉国海、罗伟明、于文斌、潘景宜、田立亭、吴巍、曹基华。
本标准由中国电力科学研究院负责解释。
本标准于20XX年X月首次公布。
电动汽车非车载充放电装置通用技术要求范围本标准规定了国家电网X公司系统使用的电动汽车用非车载充放电装置（以下简称充放电装置）的基本构成、功能要求、技术要求、电网接入要求、和电动汽车蓄电池系统的连接以及充放电装置的标识。
本标准适用于国家电网X公司系统使用的采用传导式充放电方式的电动汽车用非车载充放电装置。
规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统
电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统1 范围本标准规定了电动汽车非车载传导式充电机（以下简称充电机）与电池管理系统（Battery Management System，以下简称BMS）之间基于控制器局域网（Control Area Network，以下简称CAN）的通信物理层、数据链路层及应用层的定义。
本标准适用于采用GB/T 18487.1规定的充电模式4的充电机与BMS之间的通信，也适用于充电机与具有充电控制功能的车辆控制单元之间的通信。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 19596 电动汽车术语GBT18487.1电动汽车传导充电系统第1部分通用要求ISO 11898-1:2003道路车辆控制器局域网络第1部分：数据链路层和物理信令（Road vehicle –Control area network (CAN) Part 1: Data link layer and physical signaling）SAE J1939-11:2006商用车控制系统局域网CAN通信协议第11部分：物理层，250K比特/秒，屏蔽双绞线（Recommented practice for serial control and communication vehicle network Part 11: Physical layer – 250K bits/s, twisted shielded pair）SAE J1939-21:2006商用车控制系统局域网CAN通信协议第21部分：数据链路层（Recommented practice for serial control and communication vehicle network Part 21: Data link layer）SAE J1939-73:2006商用车控制系统局域网CAN通信协议第73部分：应用层—诊断（Recommented practice for serial control and communication vehicle network Part 73: Application Layer – Diagnostics）3 术语和定义GB/T 19596、SAE J1939界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
SZDBZ 29.3-2010 电动汽车充电系统技术规范 第3部分非车载充电机
SZDBZ 29T 47SZDB/Z深圳市标准化指导性技术文件SZDB/Z 29.3—2010电动汽车充电系统技术规范第3部分：非车载充电机Technical specification of electric vehicle charging system Part 3: Off-Board Charger2010- 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I1 范畴12 规范性引用文件13 术语和定义14 总则45 使用条件46 技术要求57 检验和试验项目108 标志、包装、运输和储存13附录 A （规范性附录）充电机遥测、遥信、遥控量14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3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。
电动汽车充电系统技术规范第3部分：非车载充电机范畴SZDB/Z 29-2010的本部分规定了深圳地区充电站电动汽车非车载充电机(以下简称“充电机”)的技术要求、检验规则、试验方法、标志、包装和贮运等的要求。
电动汽车的一种非车载充电机[实用新型专利]
![电动汽车的一种非车载充电机[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/dc2df1dff111f18582d05a78.png)
专利名称：电动汽车的一种非车载充电机专利类型：实用新型专利
发明人：刘春元,袁国庆
申请号：CN201320829472.9
申请日：20131212
公开号：CN203840041U
公开日：
20140917
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型是电动汽车的一种非车载充电机，本充电机采用两组交替充放电的超级电容储能器形成低频大电流连续充电脉冲，因此能够满足电动汽车大容量电池大电流充电的要求，并且本充电机输入功率较低。
通过对本实用新型的一个实施例的测试说明，充电脉冲电压和脉冲电流分别为125V、32A的两组电容储能器交替充放电可以对16kwh磷酸铁锂电池组进行可靠充电，电池组从极限低电压至充电完毕的充电时间为9.5小时，充电机供电电压和电流分别为220V、2A，即仅为
440W，耗电约4.2度。
可见，本实用新型适用于家庭对家用轿车的传导充电机，也可以用于充电站和充电桩等公共充电设施使用，具有显著的节能特点。
申请人：天津市亚博科技发展有限公司
地址：300251 天津市南开区红日南路42号632室(科技园)
国籍：CN
代理机构：天津盛理知识产权代理有限公司
代理人：江增俊
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电动汽车非接触式充电系统设计探讨
电动汽车非接触式充电系统设计探讨电动汽车非接触式充电系统，也被称为无线充电系统或电磁感应充电系统，是一种通过电磁感应原理实现的充电方式。
相比传统有线充电系统，非接触式充电系统具有更高的安全性、便捷性和可靠性，因此被广泛应用于电动汽车充电领域。
本文将对电动汽车非接触式充电系统的设计进行探讨。
首先，电动汽车非接触式充电系统的设计需要考虑以下几个方面。
一、电磁感应原理电磁感应是电动汽车非接触式充电系统的基本原理。
系统中包含两个主要部分：发射器和接收器。
发射器通过向一对线圈传递交变电流，产生一定的频率和强度的磁场。
接收器中的线圈被放置在电动汽车的底座上，当接收线圈和发射线圈之间有一定的距离时，接收线圈会感应到磁场并产生电压。
这个电压经过整流和调整后，可以用来为电动汽车的电池充电。
二、线圈的设计为了实现高效的电磁感应和传输能量，线圈的设计尤为重要。
一般来说，线圈应该采用多层设计，以增加能量传输的效率。
此外，线圈的内部应采用低电阻材料，以减少能量的损耗。
同时，线圈之间的距离需在一定范围内，以保持最佳的电磁耦合效应。
三、发射器和接收器之间的通信发射器和接收器之间的通信是实现非接触式充电系统的关键。
通过通信，可以实时监测发射器和接收器之间的距离和电流，以调整能量传输的效率。
此外，系统还需要根据接收器的需求实时调整传输的频率和强度，以确保能量的有效传输。
四、安全性和维护非接触式充电系统的设计还需要考虑安全性和维护问题。
例如，系统应具有过电流和过温保护功能，以避免电动汽车充电时发生过热和过载的情况。
同时，系统还应实现电池充放电管理，以延长电池的使用寿命。
总之，电动汽车非接触式充电系统是一种高效、便捷和安全的充电方式。
通过合理设计电磁感应原理、线圈结构、通信系统以及安全维护功能，可以实现非接触式充电系统的有效运行。
未来，随着科技的发展，非接触式充电系统将进一步完善和普及，为电动汽车的广泛应用提供更便利的充电解决方案。
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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。
参考文献
[1] 王宇宁，姚磊，王艳丽.国外电动汽车的发展战略[J].汽车工业研究，2005（9）：
35⁃40.
[2] 陈志鑫，汪晓健.我国电动汽车产业化发展策略研究[J].上海节能，2010（8）：1⁃6.
[3] 王兆安，刘进军.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2009.
[4] 许峰，徐殿国，王健强，等.软开关大功率全桥PWM变换器拓扑结构的对比分析[J].电力电子技术，2002，36（12）：51⁃53.
[5] 胡红林，李春华，邵波.移相全桥零电压PWM软开关电路的研究[J].电力电子技术，2009，43（1）：12⁃14.
[6] CHOI Hang⁃Seok， KIM J W， CHO B H. Novel zero⁃voltage and
zero⁃current⁃switching （ZVSZCS） full⁃bridge PWM converter using coupled output inductor [C]// 2001.Sixteenth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition. [S.l.]：APEC， 2001， 2： 967⁃973.
[7] 张哲，沈虹，王晓寰.基于UCC3895的移相全桥变换器的设计 [J].电源技术应用，2006（3）：17⁃20.。