6.6kW单级三相PFC DC-DC车载充电机设计研究
新能源汽车车载充电机OBC产业发展研究报告
新能源汽车车载充电机OBC产业发展研究报告01车载充电机概述新能源汽车车载充电机概念车载充电机将交流充电桩的交流电转换为动力电池所需的直流电，实现对动力电池的充电；使用交流充桩充电的新能源汽车需要搭载车载充电机。
新能源汽车车载充电机分类车载充电机根据结构分类可分为单向车载充电机、双向车载充电机和集成式车载充电机。
新能源汽车充电系统的组成新能源汽车充电系统包括车载充电机、高压动力电池、电池管理系统、整车控制器和充电桩五个部分；交流充电桩对动力电池进行充电时，需要通过车载充电机与BMS、VCU通并动态调整充电电压和电流。
新能源汽车车载充电机功能车载充电机具有与BMS、车辆监控系统通以及完备的安全防护等功能。
新能源汽车车载充电机的构成车载充电机由交流输入端口、功率单元、控制单元、低压辅助单元和直流输出端口五部分构成。
新能源汽车车载充电机技术参数车载充电机的技术参数主要包括输入电压、工作效率、功率因素、谐波、输出纹波、输出电压和输出电流等，QC/T 895-2011标准中对输入电压、电流及输出电压推荐值等提出明确要求。
新能源汽车车载充电机国内外标准体系国内外对车载充电机分别出台了相关技术规范、测试标准等，我国已发布行业推荐标准和国家标准征求意见稿。
新能源汽车车载充电机国内外标准体系车载充电机生产测试标准行业推荐标准已发布，因整车充电及安全标准的更新，目前国家正在制定国家推荐标准以适应市场需求，国家推荐标准的征求意见稿已发布，在行业标准的基础上进行了删减和增加。
2车载充电器技术分析新能源汽车车载充电机技术发展动力电池技术的快速发展推动了车载充电器的技术创新，车载充电器在大功率、新功能、一体化、新材料等方面取得了长足的进步。
新能源汽车车载充电机主流电路拓扑结构车载充电器的主流拓扑结构是两级结构。
高频、高功率因数和高效率是车载充电器的设计目标。
前级结构多采用buck 或boost等非隔离拓扑，后级结构多采用全桥移相或llc等隔离拓扑。
6.6KW车载充电机(GA037)
AC-DC 车载充电机，85-265Vac 输入， 366Vdc 输出，功率 6600W
“☆”表示产品重要特性特殊符号（指影响功能、性能、装配性或后续加工的产品特性参数） 。
备注
2000Vac/15mA/ 1min 2000Vac/15mA/ 1min 2828Vdc/1mA/ 1min, ≥20MΩ@1000Vdc ≥20MΩ@1000Vdc ≥20MΩ@1000Vdc ≤0.1Ω 40A/2min 265Vac/60Hz 输入 输入对输出，输入对机壳加 1000Vdc& 正常气压，相对湿度 90%中测试 ★ 无击穿或飞弧现象 ★
GAD662M366-2M3
整机效率 启动冲击电流 95 32
AC-DC 车载充电机，85-265Vac 输入， 366Vdc 输出，功率 6600W
% A 220Vac 输入
☆
3、输出特性
额定输出电压 输出电压范围 输出电流范围 输出额定功率 200 0 366 415 18 6.6 Vdc 1、110Vac 输入条件下，输出功率自动 减半运行。 2、输入≥220Vac 条件下输出功率，输出电 A KW
备注: “★”表示产品关键特性特殊符号（指影响安全性、法规符合性的产品特性参数） 。 第 4 页 共 11 页
GAD662M366-2M3
5、安规特性
项目 输入—高压输出 抗电强度 输入—低压输出、 大地 高压输出—低压输出、 大地 输入—高压输出 绝缘电阻 输入—低压输出、 大地 高压输出—低压输出、 大地 接地电阻 接触电流 输入地-外壳 输入地-输出 技术指标
2、主要特性：
外形尺寸：长 320mm×宽 256mm×高 100mm 整机重量：8.9 KG±0.5 整机效率：95% 防护等级：IP67 风冷散热 CC 唤醒、识别功能 根据 CC 电阻自动限制交流输入电流 CP 检测功能，带 S2 使能控制 14V/98W 辅助输出 输入 318Vac 不损坏 输入 5KA 防雷保护 工作温度：-40 — +85℃ MTBF：≥ 300,000 H
车载充电机在新能源汽车拆解应用分析
车载充电机在新能源汽车拆解应用分析消费者关注（新能源）汽车的两类体验：驾驶体验（动力、舒适、娱乐、安全）、充电（速度）。
1车载OBC简介从（产品）/系统角度看OBC及在新能源汽车的作用。
威迈斯的OBC车载充电机，威迈斯今年刚上市，是OBC和（DC/DC）的领先企业。
车载充电机OBC(On-Board Charger)属于安装在新能源电动车内的零部件，它将交流（充电桩）输出的交流电转化为（高压）直流电，给整车高压动力电池充电。
图片来源：mobility f（or）esight新能源汽车的核心零件可分为三部分：动力电池，电驱（（控制器）、（电机）、减速器），小三电（PDU+（DC）-DC+OBC）。
OBC 也是电动汽车设计及其性能最关键的方面之一。
图片来源：《小三电系统的技术研究》新能源汽车的OBC分为单向OBC和双向OBC，电路包括功率电路（（PFC）+ 移相全桥/LLC）和（控制电路）组成。
单向OBC只能给动力电池充电，双向OBC可以把动力电池的直流电逆变成为家用220V交流电。
产品特性：• 额定输出功率：6.6kW• 交流输入电压：85V（ac）~ 265Vac• 最大交流（电流）：32A• 直流输出电压：230Vdc ~ 450Vdc• 最大输出电流：22A•功率因素：≥ 0.99• 峰值效率：≥ 94%2车载OBC指标OBC的部件主要有以下的技术指标：图片来源：OBC技术指标，来自浙江大学电气工程学院功率等级：国内和海外的新能源汽车充电功率不同。
常见的OBC 充电功率为3.3 kW、6.6 kW、11 kW 和22 kW。
11kW的OBC，意味着充满66kWh的动力电池需要6h。
转换效率：效率是很重要的目标，与整个单元的散热方式息息相关。
图：wolfspeed某6.6KW 双向OBC的主要设计参数。
容积&重量&功率密度：汽车对于部件的体积和重量都有着严格的要求，设计要求比较高；目前趋势是DC/DC、OBC二合一集成，或者DC/DC和OBC,PDU做三合一集成，功率密度大幅提升，体积降低。
浅究电动汽车车载大功率快速充电机
浅究电动汽车车载大功率快速充电机充电机作为电动汽车的充电设备，在电动汽车应用中发挥着重要的作用，是电动汽车不可缺少的子系统之一。
与传统汽车加油方式不同，电动汽车的能量补给方式是将电网的电能转化为电动汽车车载蓄电池的电能，电能补给方式的高效、安全和便捷对于电动汽车的推广至关重要，因此发展车载大功率快速充电机是电动汽车产业发展壮大的基础，具有十分重要的意义。
1 快速充电技术的原理对充电机实际充电性能的研究应该是根据车载锂电池的充放电曲线，应用合适的充电方法，从而有效控制充电电压、电流及时间等参数，实现对电动汽车动力锂电池安全、快速、可靠地充电。
大功率智能化快速充电机由三相三开关三电平PFC、全桥逆变器、LC滤波器、PWM图腾驱动与反馈环节、充电控制系统及相关的通讯接口组成。
输入三相交流电经过三相三开关三电平PFC作为全桥逆变器的输入，控制系统采集到相关的反馈信号，经过处理后，并以此为依据输出PWM信号，此信号经过PWM图腾驱动，进而驱动移相全桥逆变的MOS管。
全桥逆变器的输出经过整流和LC滤波获得直流电压，配合防反接电路给电池充电，其技术原理图如图1所示：2 快速充电技术策略研究影响充电系统的实际充电性能的主要因素是如何有效控制充电电压、电流及时间等参数，安全、可靠、快速地完成对电动汽车动力电池的充电。
不同种类的蓄电池具有不同的充放电曲线，其相应的充电方法也有很大的不同。
传统的蓄电池充电方法可分为三种，即恒流恒压充电、多级恒流充电和脉冲充电，一些新型的快速充电策略也是建立在这三种传统充电方法的基础之上，通过改进、演化并加入新的理论、思想得到的。
针对锂电池的充放电曲线及不同充电方法存在的优缺点，我们对车用锂电池实现快速充电提出了新的技术策略，主要包括两个方面的内容：（1）通过多级恒流充电与脉冲充电相结合的方式，实现快速充电。
所谓多级恒流充电与脉冲充电相结合的方式，就是在充电的初期以较大的电流进行充电，随着蓄电池端电压的升高逐渐降低充电电流，当蓄电池端电压达到一定电压阀值时采用脉冲充电的方式进行充电。
单三相兼容车载充电机的研究
单三相兼容车载充电机的研究电动汽车作为一种低碳环保的新能源汽车，可以很好的解决燃油汽车所引起的环保和能源危机的问题。
作为给电动汽车充电的车载充电机的应用也越来越来越广泛。
为了满足电动汽车多种充电时间的要求，本课题设计了一种多输入型的车载充电机。
可实现单相与三相输入工况切换，实现不同的输出功率等级目标，满足对不同充电时间要求的应用场景。
为了满足单相和三相输入工况兼容的要求，完成了对单相和三相兼容的多输入型车载充电机的整机设计。
采用前级APFC变换器级联后级DC-DC变换器的二级结构，前级可对单相和三相交流输入实现功率因数校正，后级采用高效率的全桥LLC变换器实现高效率、高功率密度和大功率的要求。
在单相工况下，采用两相交错并联图腾柱PFC电路拓扑，实现高功率、高效率、低纹波的目标。
针对交错电路出现的不均流问题，详细分析了产生两相不均流问题的影响因素并提出了一种优化控制策略完成对两相交错电路均流目标的实现。
对三相工况下的电路拓扑进行了建模分析，并完成其控制策略和参数设计，并针对单三相兼容的电路拓扑参数进行了最优化设计。
搭建相关仿真模型进行分析验证。
分别对时域和频域下的全桥LLC变换器进行工作特性分析，绘制出其增益曲线。
完成了其电气参数的设计并提出可实现恒压、恒流充电的控制策略。
完成闭环控制系统参数设计并搭建仿真模型进行分析验证理论的正确性。
关键词：车载充电机；多输入；功率因数校正；交错并联第1章绪论1.1 课题研究的背景和意义化石能源的探索与运用引发了人类社会的第三次工业革命，导致大量的机器走进人类社会代替人类进行机械化的工业生产。
汽车、火车、轮船和飞机等交通运输工具的发展也给人类带来了极大的便利。
同时，燃油汽车作为人们日常的出行的重要交通工具之一，其保有量逐年增加。
然而，传统的燃油汽车会排放大量的有害汽车尾气，这对环境造成非常严重的污染，严重影响社会的可持续性发展。
因此，对于风能、太阳能和核能等可再生的清洁能源的研究和利用也引起了越来越大的重视。
电动汽车车载充电器Boost PFC AC-DC变换器设计
电动汽车车载充电器Boost PFC AC/DC变换器设计随着能源危机、资源枯竭以及大气污染等危害的加剧，我国已将新能源汽车确立为战略性新兴产业，车载充电器作为电动汽车的重要组成部分，其研究兼具理论研究价值和重要的工程应用价值。
采用前级AC/DC 和后级DC/DC 相结合的车载充电器结构框图如图1 所示。
当车载充电器接入电网时，会产生一定的谐波，污染电网，同时影响用电设备的工作稳定性。
为了限制谐波量，国际电工委员会制定了用电设备谐波限制标准IEC61000-3-2，我国也发布了国标GB/T17625。
为了符合上述标准，车载充电器必须进行功率因数校正（PFC）。
PFC AC/DC 变换器一方面为后级DC/DC 系统供电，另一方面为辅助电源供电，其设计的好坏直接影响车载充电器性能。
图1 电动汽车车载充电器结构框图鉴于纯电动汽车车载充电器对体积、谐波有着苛刻的要求，本设计采用有源功率因数校正（APFC）技术。
APFC 有多种拓扑结构，由于升压式拓扑具有驱动电路简单、PF 值高和具有专门控制芯片的优点，选取Boost拓扑结构的主电路。
考虑各种基本控制方式，选取了具有谐波失真小、对噪声不敏感和开关频率固定技术优势的平均电流控制方式。
本文针对功率为2 kW 的纯电动汽车车载充电器，考虑谐波含量、体积及抗干扰性能等方面的设计需求，重点研究PFC AC/DC 变换器，包含系统主电路和控制电路设计，并在上述研究的基础上，开展系统仿真和实验测试验证研究，电路图见图2。
图2 Boost PFC AC/DC 变换器电路原理图1 Boost PFC AC/DC 变换器本文针对功率为2 kW 的车载充电器PFC AC/DC 变换器，采用基于Boost拓扑的主电路结构，以及连续模式下的平均电流控制控制策略。
主电路由整流电路和Boost升压电路构成；控制电路采用电流内环、电压外环的双闭环控制方式，原理框图见图3 。
电动汽车车载充电机与车载DC DC转换器-王正仕
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。
3.3KW -6.6KW汽车车载充电机充电桩原理及设计
DC/DC部分采用的是氮化镓MOS 此部分是采用氮化镓MOS的•输出电压170 to 500 V DC •输出功率: 3.3kW max•输出电流: 12 A DC max •效率: > 96%输出•输入电压: 85 to 265 V AC •频率: 45 to 70 Hz•输入电流: 20 A RMS max •PFC:≥0.99输入•输出电压: 12V—24V DC •输出功率: 2.0kW max•输出电流: 12 A DC max •效率: > 97%输出•输入电压: 200-500 Vdc•输入电流: 15 A RMS max输入充电机部分：高达99%效率（PFC)车载DC/DC 部分高效率，要求我们PFC 部分及DC/DC 部分均达98%以上效率方可，这里介绍采用氮化镓的无桥PFC （效率高达99%）及采用氮化镓的全桥DC/DC ，效率亦达99%。
方可使整机方案0.99*0.99=98%效率PFC电路升级传统单级PFC，有整流桥交错式PFC，有整流桥适合中小功率含有整流桥，当大功率输出时，桥上损耗较大。
MOSFET及二极管损耗较大单电感。
大功率常会选此电路含有整流桥，当大功率输出时，桥上损耗较大。
MOSFET及二极管损耗较大需要二个电感，二个SIC二极管体积较大Coolmos无桥PFC，没有整流桥氮化镓MOS无桥PFC，无整流桥，采用SIC二极管氮化镓MOS无桥PFC，无整流桥，采用同步整流目前主流的无桥PFC无整流桥，通过DSP/MCU控制S1,S2实现无桥PFC。
节省了整流桥上的损耗，效率大大提高。
但需需二个电感，二个SIC二极管，二个MOSFET。
体积相对交错PFC，一样较大采用氮化镓MOS的无桥PFC只要一个电感，二个MOSFET，二个硅二极管实现99.0%的效率，PF>99相对Coolmos方案。
效率提高，成本下降，体积减少1/3采用同步整流的氮化镓无桥PFCS1,S2是工频开关，50HZ，Q1,Q2采用高频50K—500K 开关实现无桥PFC.99.4%效率。
车载充电PWM软开关DC-DC变换器研究综述
车载充电PWM软开关DC-DC变换器研究综述合肥工业大学电气与自动化工程学院的研究人员李红梅、张恒果、崔超，在2017年第24期《电工技术学报》上撰文指出，作为车载充电机的关键部分，DC-DC变换器直接影响其运行效率，近年来，众多学者围绕PWM软开关DC-DC变换器开展研究并已取得可供借鉴的研究成果，旨在实现DC-DC变换器在整个充电过程中的高效运行。
针对车载充电系统，首先指出DC-DC变换器设计要求，并分析传统原边移相控制全桥DC-DC变换器固有的不足，再从主电路拓扑、驱动方式和控制策略三个方面，详述车载充电机中PWM软开关DC-DC 变换器研究进展。
最后，剖析现有PWM软开关DC-DC变换器技术方案的优势与不足，并指出未来工作方向以实现DC-DC变换器系统效率全面提升。
电动汽车（Electric Vehicles, EV）利用动力电池组的储能为电驱动系统提供能量，通常该电池组通过充电机接入工频电网进行充电，其中车载充电机以其体积小、成本低及便捷性被广泛使用[1-4]。
由于单级车载充电机在输入功率因数和输出精度上不易同时满足设计需求，因而只适用于铅酸电池的充电[3,5-9]。
图1所示为应用广泛的车载充电机两级功率架构。
前级AC-DC变换器通常为升压型变换器，实现功率因数校正和电能交直流转换，后级的隔离DC-DC变换器级联在前级AC-DC变换器输出直流母线上，进一步进行能量转换以满足动力电池组充电要求[1,4,10,11]。
图1 车载充电机两级功率架构全桥拓扑兼具较高的功率密度和功率传输能力，因而被广泛采用为DC-DC变换器拓扑，且通常控制变换器开关器件运行在软开关状态以降低开关损耗，实现DC-DC变换器的高效运行。
采用脉冲频率调制的谐振变换器可实现变压器一次侧开关管的零电压开关（Zero Voltage Switching, ZVS）及二次侧整流器的零电流开关（Zero CurrentSwitching, ZCS），具有电能转换效率较高的技术特点，尤其以LLC型谐振变换器性能突出[12-14]。
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
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。
电动汽车车载充电机用AC_DC电路拓扑研究
电动汽车车载充电机用AC/DC电路拓扑研究发布时间：2021-05-20T14:47:39.957Z 来源：《中国电业》2021年5期作者：刘欢1，柴艳鹏1，沈懿璇2，韩帅2，陈晓2 [导读] 交错并联Boost PFC变流器是恒定输出电压开关电源最合适的电路拓扑之一。
刘欢1，柴艳鹏1，沈懿璇2，韩帅2，陈晓2河北大学电子信息工程学院保定 071002摘要：交错并联Boost PFC变流器是恒定输出电压开关电源最合适的电路拓扑之一。
本文将碳化硅功率器件应用到该变流器拓扑，采用此变流器作为电动汽车车载充电机前级AC/DC电路。
文章主要介绍了该变流器的工作原理，并对其特点进行分析讨论。
通过仿真与样机的实测，验证将碳化硅器件作为功率器件应用到交错并联Boost PFC电路中的可行性。
关键词：交错并联Boost PFC；碳化硅器件；电动汽车；车载充电机；AC/DC电路 0 引言近年来，电力电子技术迈入了迅速发展的道路上，这就对开关电源的效率、功率因数、损耗等提出了更高的要求[1]。
AD/DC开关电源应用广泛，大部分开关电源的前级AC/DC变流器采用桥式整流作为输入整流电路，这种整流电路转换效率低，特别是整流桥后的滤波电容会给电路引入高次谐波影响，最终导致电源的功率因数严重下降并且造成电源的效率低下[2]。
为进一步提高电源的效率，本文提出了一种有效提高功率因数的AC/DC变换器方案，所设计的交错并联Boost型PFC作为车载充电机的前级AC/DC变流器电路，使用碳化硅MOSFET功率器件作为开关器件[3]。
通过分析改进后电路的效率，得到电路元器件的参数。
最后通过理论分析与实验验证，将其与原有的传统Boost型PFC拓扑进行对比分析，证明了交错并联Boost型PFC在车载充电机应用中的可行性及稳定性。
1 车载充电机结构典型的两级式OBC电路结构如图1所示[4-5]。
前级AC/DC电路采用Boost型PFC，后级DC/DC电路采用隔离型全桥LLC谐振电路。
一种带有PFC功能的三相AC-DC电源[实用新型专利]
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201821587405.X(22)申请日 2018.09.28(73)专利权人 上海钧功电子科技有限公司地址 200120 上海市浦东新区中国（上海）自由贸易试验区龙东大道3000号1幢A楼(72)发明人 黄贵松 (74)专利代理机构 上海启核知识产权代理有限公司 31339代理人 王仙子(51)Int.Cl.H02M 7/219(2006.01)H02M 3/335(2006.01)H02M 1/42(2007.01)H02M 1/34(2007.01)H02M 1/36(2007.01)(54)实用新型名称一种带有PFC功能的三相AC-DC电源(57)摘要本实用新型公开了一种带有PFC功能的三相AC -DC电源，包括三相整流电路、PFC电路、DC -DC 电路、PFC及防浪涌控制电路和反馈控制电路，三相整流电路由三组串联二极管和输入电容Cin组成；PFC电路由二极管D1、开关管S1和电感Lb组成；DC -DC电路由串联开关管S2、S3、串联电容C1、C2，变压器、串联二极管D8、D9、串联二极管D10、D11和输出电容Co组成；PFC及防浪涌控制电路的一端接储能电容Cb的正极电路接口，另一端接PFC电路；反馈控制电路的一端接输出电容Co的电路接口，另一端接DC -DC电路。
本实用新型控制简单、兼有防浪涌的功能，整个AC -DC体积、重量轻、效率高。
权利要求书1页 说明书5页 附图3页CN 209170240 U 2019.07.26C N 209170240U1.一种带有PFC功能的三相AC -DC电源，包括三相整流电路(1)、PFC电路(2)、DC -DC电路(3)、PFC及防浪涌控制电路(4)和反馈控制电路(5)，其特征在于：所述三相整流电路(1)由串联二极管D2、D3、串联二极管D4、D5、串联二极管D6、D7和输入电容Cin组成，其中，串联二极管D2、D3接三相输入电压VA，串联二极管D4、D5接三相输入电压VB，串联二极管D6、D7接三相输入电压VC，输入电容Cin的正、负极接串联二极管D2、D3、串联二极管D4、D5、串联二极管D6、D7的电路接口上；所述PFC电路(2)由二极管D1、开关管S1和电感Lb组成，其中，二极管D1的负极接开关管S1的源极，正极与Cb负极应该相连，开关管S1的漏极接二极管D1，开关管S1的源极接输入电容Cin的负极电路接口，电感Lb的一端接开关管S1的漏极电路接口上，另一端接储能电容Cb的负极电路接口；所述DC -DC电路(3)由串联开关管S2、S3、串联电容C1、C2，变压器T、串联二极管D8、D9、串联二极管D10、D11和输出电容Co组成，其中，串联开关管S2、S3的漏极接储能电容Cb的正极电路接口，串联开关管S2、S3的源极接储能电容Cb的负极，串联电容C1、C2的一端接串联开关管S2、S3的漏极电路接口，另一端接联开关管S2、S3的源极电路接口，变压器T的初级绕组两端分别接串联开关管S2、S3和串联电容C1、C2的电路接口，变压器T的次级绕组两端分别接串联二极管D8、D9和串联二极管D10、D11的电路接口，串联二极管D8、D9和串联二极管D10、D11一同接输出电容Co；所述PFC及防浪涌控制电路(4)的一端接储能电容Cb的正极电路接口，另一端接所述的PFC电路(2)；所述反馈控制电路(5)的一端接输出电容Co的电路接口，另一端接所述的DC -DC电路(3)。
6.6KW车载充电机(GA037)
五、端子定义
连接器名称 脚位及定义 规格型号型号 对接端规格型号 备注
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GAD662M366-2M3
A 输入 N 线
AC-DC 车载充电机，85-265Vac 输入， 366Vdc 输出，功率 6600W
交流输入
B
接地 PE 线 插座规格型号： XXC106-EV-P3Z (HV1-Z3J（40A）-00) 插头规格型号： XXC106-EV-S3T (HV1-T3K（40A）-00) 配套插孔型号： XX106-01-00-06, 品牌：鑫喜
5安规特性项目技术指标备注抗电强度输入高压输出2000vac15ma1min无击穿或飞弧现象输入低压输出大地2000vac15ma1min高压输出低压输出大地2828vdc1ma1min绝缘电阻输入高压输出20m1000vdc输入对输出输入对机壳加1000vdc正常气压相对湿度90中测试输入低压输出大地20m1000vdc高压输出低压输出大地20m1000vdc接地电阻01?40a2min接触电流输入地外壳35ma265vac60hz输入输入地输出025ma6emc特性测试项目参考标准性能指标判据备注1emi测试传导骚扰cegbt1848732001交流输入端信号输入输出端控制连接端均需要满足辐射骚扰regbt18487320012ems类测试surgegbt1848732001gbt1762652008输入端差模1kv1250us输入端共模2kv1250useftgbt1848732001gbt17626420082kv5khz1minesdgbt1848732001gbt1762621998接触4kv空气8kvcs10vlive301580mhzrsgbt1848732001gbt17626320063vm801000mhz10vm801000mhz防雷交流输入端差模共模能承受不低于5ka820us冲击电流波形正负各5次每次间隔1分钟dipgbt1848732001跌落到70ut时间10ms
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6.6kW单级三相PFC DC-DC车载充电机设计研究
在环境保护和节能减排双重旗帜的号召下,近几年电动汽车得到了迅猛发展,与其相关的产业也得到了市场和消费者的高度重视。
为了响应电动汽车长续航和快充的需求,开发一台具有低输入电流总谐波失真度、高功率因数和高效率的大功率车载充电机具有重要意义。
本文以6.6kW全数字控制车载充电机作为主要研究内容,来探讨一种新型单级三相PFC离线式DC-DC变换器拓扑在大功率应用场合的可行性。
首先,对现有的功率因数校正和隔离调压拓扑方案进行了技术调研,分析讨论了单级拓扑所具有的天然优势,并给出本文设计所采用的一种新型单级三相PFC+变压器串并联DC-DC隔离调压拓扑,并简要分析了其工作特点。
第二章在仔细分析所提单级三相拓扑结构特点的基础上,给出相应的等效工作拓扑模型,并在这基础上分析了电路各个时刻的工作原理;对主功率电路如何实现功率因数校正的机理进行了分析,探讨了输入输出电压转换系数M对系统功率因数校正的影响;分别探讨了在所提单级三相拓扑中,移相全桥部分滞后和超前臂零电压软开通的实现条件;针对所提的三变压器原边串副边经过输出整流桥和滤波电感后并联的结构,并对此结构的功率自动均衡和均流的特性进行了分析;对拓扑固有的占空比丢失问题和变压器副边电压振荡问题的机理,进行了详细地分析讨论,并设计了相应的解决方案。
根据车载充电机各项的设计指标要求,给出了主功率回路关键参数的设计方法和结果,并基于PSIM搭建了相应的开环仿真平台,以验证了设计参数的有效性;详细阐述了PFC电感和变压器的设计要点,并给出了一般性的设计步骤;针对所提拓扑母线电压和输出电压双环控制高耦合、动态差和难闭环的问题,提出了一种新型有效的频率脉宽调控输出电压+移相滞环调控母线
电压的控制策略,并给出了相应的数字实现流程;最后,完成了实验样机的制作和相应的数据波形测试,并针对测试的结果和电路的典型波形,进行了详细地分析;最后,在额定工频输入线电压(380Vac@50Hz),额定输出电压工况下,实验样机的最高效率可达96%,满载效率高于93%;在全负载工作条件下,样机的功率因数均大于0.98,THD均小于3.5%;实验测试所得结果,验证了本文设计参数的有效性,同时也充分展示了所提单级三相拓扑优异的电气性能。