基于电动汽车新国标的车载充电机研制与优化

摘要

以石油为燃料的传统汽车历经百余年的发展，使得化石能源、生态环境与人类之间的矛盾日趋严重，给社会造成了巨大的压力，而纯电动汽车可以很好的解决这类问题，发展电动汽车不仅对气候变化、环境改善起着重要作用，而且也是发展可再生能源的最佳搭配，在国家政策和技术进步的双重驱动下，电动汽车已成为汽车行业未来发展的主流。与此同时，电动汽车上的零部件：动力电池、电机控制器、车载充电机等核心内容成为了当今社会的研究热点。　　现如今，在北上广等发达城市，新能源电动汽车已演变成当今的主流交通工具。作为新能源电动车的三大零部件之一的车载充电机在电动汽车的大规模应用下，对车载充电机的性能要求更为严苛。不仅需要具备高功率因数、高效率、低谐波、小输出纹波的优点，还需提高其功率等级和不断开发新技术满足市场客户需求，如CC、CP充电连接及控制技术等。　　鉴于此，本文设计一款基于CC、CP充电连接及控制技术的3.3kW高功率的电动汽车车载充电机，车载充电机内部的前级PFC采用UCC28070来实现交错并联功能，后级采用以UCC3895为主控芯片的移项全桥，来实现设计。本文首先研究了车载充电机的工作原理，分析了交错Boost PFC变换器和传输全桥DC/DC的工作状态和特性，计算并设计主电路元器件参数，MCU采用LPC1754作为车载充电机的CPU控制芯片，并设计出其外围电路。同时针对新国标，对车载充电机新的CCCP连接检测的控制方法给出了输出调节以及上下电流程图。　　在文章的最后，使用PSIM电路仿真软件进行仿真，通过对仿真波形的分析，证明了本文不仅PFC的设计校正效果好，很好的抑制了电流谐波，而且移相全桥的设计有效的减少了开关MOS管的元器件的损耗，并且整体系统效率高，初步达到了本设计的预期研究目标。

目录

声明

1 绪论

1.1研究背景及意义

1.2车载充电机的发展现状

1.3车载充电机技术调研对比

1.4论文主要研究内容

2 车载充电机总体方案研究和设计

2.1充电方式和控制方法分析

2.2新国标车载充电机整体架构及控制逻辑

2.3新国标车载充电机总体参数要求

2.4本章小结

3.1前级PFC系统分析研究

3.2 PFC系统主器件选型与电路设计

3.3 PFC硬件主电路设计

3.4 本章小结

4.1DC/DC拓扑结构的选择

4.2全桥拓扑结构原理

4.3全桥电路主要元器件参数计算

4.4全桥硬件主电路设计

4.5本章小结

5 总体控制系统设计

5.1 前级PFC控制系统设计

5.2 后级移相全桥控制系统设计

5.3 MCU控制电路及软件设计

5.4 MCU外围保护电路设计

5.5新国标充电连接及控制系统设计

5.6软件系统设计

5.7本章小结

6 电路仿真与系统测试

6.1系统各电路仿真

6.2系统测试与结果

6.3本章小结

7 总结与展望

7.1 本文总结

7.2 展望

致谢

参考文献

附录