电动汽车车载充电机与DCDC转换器技术解析

"该资料是浙江大学电气工程学院电力电子技术研究所王正仕关于电动汽车车载充电机（OBC）与车载DC/DC转换器的讲解，主要涵盖了高性能车载OBC的电路结构、技术性能、不同电路方案，以及双向充电机（Bi-OBC）技术方案和车载DC/DC转换器的电路拓扑比较。此外，还涉及充电桩电路方案的相关内容。" 在电动汽车领域，车载充电机（OBC）和DC/DC转换器是至关重要的组成部分。OBC的主要任务是将电网的交流电转换为电池所需的直流电，而DC/DC转换器则用于调整电池电压以满足车内不同负载的需求。 高性能的车载OBC通常包含功率因数校正（PFC）和DC/DC转换两个部分。PFC阶段确保电网侧的功率因数接近1，降低总谐波失真（THD），并且能适应广泛的电网电压输入，如85-265V交流电。DC/DC转换阶段则负责电气隔离，并能应对电池端电压的大范围变化，如200-400V直流电。为了实现高效率，每级电路都需要优化设计。 在电路拓扑上，常见的方案包括桥式PFC和无桥PFC。桥式PFC适用于高电网电压环境，但可能不适用于110V交流电系统，因为其效率可能会降低。相比之下，无桥PFC设计能更好地适应宽范围的电网电压，尤其适合110V交流电应用，而且可以采用低成本的差分采样方案来实现。 此外，为了提高功率密度，还可以采用双变压器LLC谐振拓扑，这有助于减小变压器的体积。控制策略方面，PFC通常采用控制模型来优化电网侧的电压和电流波形，以确保稳定和高效的工作状态。 车载DC/DC转换器的电路拓扑比较涉及不同架构的优缺点，例如隔离式和非隔离式转换器，它们在效率、安全性和体积等方面各有优势。在双向充电机（Bi-OBC）技术方案中，OBC不仅能够为电池充电，还能在某些情况下将电池的电能反馈回电网，实现车辆到电网（V2G）的功能。 最后，保护功能是OBC不可或缺的一部分，包括过压保护（OVP）、过流保护（OCP）、过载保护（OLP）和过温保护（OTP）。此外，通过CAN通讯，OBC可以与电池管理系统（BMS）交互，根据BMS指令或预设的充电曲线进行恒压或恒流充电，并进行变换器状态监控和故障诊断。 电动汽车车载充电机和DC/DC转换器的设计是一个综合考虑效率、安全、兼容性及功率密度的复杂过程，需要深入理解电力电子技术和控制策略。