【《新能源汽车车载充电机的技术发展分析国内外文献综述》3200字】

新能源汽车车载充电机的技术发展研究国内外文献综述1.1新能源汽车在国内外的发展现状金山银山在，青山绿水却离我们远去了，因为化石能源的排放，我们美丽的地球村环境日益恶化；新能源汽车在这时就变成了交通运输行业的救命稻草，各国政府竞相发布相关政策进行扶持，力求在电动汽车的发展中位居世界前沿。瑞典、德国、美国、日本等国家，新能源汽车发展势头不容小觑。电动汽车的销量一路狂飙，据调查统计，2020年全年全球电动车累计销量高达312.48万辆，较2019年大增41%，占据4%的市场份额，远高于2019年的2.5%。预计到2021年或2022年，全球电动车市场份额将增长至6%或7%。其中特斯拉model3仍然蝉联年度销量冠军；在成都的街道上，随处可见特斯拉汽车，电动汽车成为卖车的新风尚可见一斑。其中中国、美国、日本和欧洲对全球电动汽车销量贡献最大[3]。较早进行电动汽车研发的国家是汽车行业的龙头之一——日本，日本传统的混合动力汽车有先进的技术支持。日本预计在2021年将纯电动汽车和插电式混合动力汽车占比提升至整体乘用车的50%以上[4]。瑞典等北欧国家，侧重技术创新和零排放的纯电动汽车，完全脱离化石能源。不仅技术大力创新，同时双管齐下出台相关的购买政策鼓励国民选择电动汽车。欧洲因为地广人稀，积极建设基础充电设施，在不同场所提供不同的充电设施，更进一步为电动汽车车主提供充电便利。为新能源汽车的普及做出公共建设贡献[5]。美国也是在新能源汽车方面领先的国家，使得美国拥有了较为成熟的科研技术，领先全球的品牌特斯拉也是历年电动汽车的效率冠军[6]。特斯拉的技术处于电动汽车的尖端，值得各国学习其技术。其中特斯拉model3车型在我国国内也是电动汽车的热门车型[7]。我国电动汽车行业也是不逞多让，近年来各种国产的电动汽车品牌在国家各项优惠政策的扶持下发展迅猛，如蔚来、小鹏、比亚迪等，都深受国人喜爱。我国也出台了一系列扶持电动汽车发展的购车政策，如在上海市购买电动汽车上牌照无需摇号等待额外加钱；在北京、上海等大城市中的停车场内设有大量的充电桩，方便电动汽车充电。2020年我国电动汽车销量约为116万辆[8]，产品的结构组成方面，纯电动汽车在新能源汽车市场占比预计会从2020年的80.3%提升至2025年的90.9%[9]。图1.22020全球各大汽车品牌的市值图1.2为2020年全球各大汽车品牌的市值，可以看出新能源汽车品牌已经超越了老牌汽车品牌——宝马。这一现象证明了新能源汽车的前景一片光明，发展欣欣向荣[10]。1.2车载充电机在国内外的发展现状车载充电机在国外起步较早，早在上世纪七十年代左右就有一些国家对蓄电池快速充电技术进行研究，最开始是以非隔离拓扑型为主，这是一种直接与网侧电流相连不太安全的充电方式，易发生意外。经过科学家不懈努力研究，国外的一些技术已经把单一、繁琐的充电设备转化为轻量化智能的类型[11]。我国对车载充电机的研发时间较晚，在技术方面弱于欧美、日本等国家。我国为推动电动汽车发展制定了一系列政策，支持车载充电机的研发工作。让高校与企业联手，共同攻克研发问题，许多大公司已经着手与国际技术接轨。还有许多中小型企业联合合并，为国外车载充电机进行生产加工[12]。按位置划分为车载充电机和非车载充电机。以下详细介绍[13]：非车载充电机：一般都是设立在城市中的大型商业广场购物中心、超市；住宅区内的停车场中。非车载充电机一般是用直流电的形式将电能传送给电动汽车电池组。这种充电方式是目前所有充电方式中充电的时间最短，大大节约了人们等待充电的时间，适合生活节奏快的当代人；电动汽车形式目前还没有统一这一难题困扰着研发者们，对不同电动汽车动力电池的性能和要求不同，很难达到大规模普及。研发也受到了极大限制，并且设置成本高。大部分商场并不愿意花费高额价钱来设立专门给电动汽车充电的装置。车载充电机：是指固定在汽车上的充电机，来自充电桩或者家庭用电的交流电转换为电动汽车动力电池组所需要的直流电。OBC的各项参数和电动汽车动力电池组的参数必须要与汽车的性能指标、硬件设施等相匹配，所以我们需要按照动力电池组的电压电流参数划分出一个上下的界线。车载充电机安装在汽车的固定位置，就类比于汽车的发动机，可以是前置前驱、前置后驱、后置后驱等；要求轻量化、小型化、高效化、安全化。一个又轻又高功率又有安全保障的车载充电机是研发者们追求的目标。大部分研发者研发的充电机采用的是单相或者三相电取电，经整流和DC/DC变换对电池进行充电。最早的单级式车载充电机在输入功率因素和输出精度上无法同时满足设计需要，只能应用于铅酸电池。后来经过研发者不懈努力提出两级式隔离型结构，一般是前级PFC和后级DC/DC部分组成。前级PFC有的功能：进行功率因数矫正，减少了对电网侧产生的谐波污染;输出稳定的高电压，为DC/DC部分提供稳定的输入电压。刚开始研发时候是用inductance和electriccapacity组合的无源电路进行功率因数校正，此种路的功能不全，开关技术和功率半导体器件的技术越来越成熟后科学家们研发出了有源功率因数矫正(ActivePowerFactorCorrection,APFC)技术，APFC电路操作容易并且不需要大体积，电路构成简易，功率极其高——几乎达到了100%。APFC具有了很多优点。在上个世纪，单相APFC就已经被科学家们广泛的研究了，所以单相APFC的技术甚是成熟。这种拓扑结构需要的是耐压值较高的功率开关管，科学家们一般都选用IGBT开关管作为第一选择。后级隔离式DC/DC在前级AC/DC的基础上进一步进行能量转换来实现最佳的对动力电池组的充电方案。两级式电路功率因数大部分情况大于95%甚至能达到99%，其有优秀的工作效率——95%以上。除此之外，隔离型拓扑结构还为电气系统提供了高保障的安全，降低了相关的电磁干扰。是我们的至优选择。按需要调制输出宽范围电压是后级DC/DC的任务，它的工作品质的好坏直接可以决定充电机的整体效率，因此该部分的体积和质量在保证工作销量的同时要尽可能的小，以减小整个充电机的体积和质量，实现轻量化。科学家们大多是采用提高工作开关频率来减小储能元件的尺寸大小进一步减小充电机的体积，但是往往不可两全其美，高频化也会增加电路中功率开关管的开关损耗，开关的过度损耗会使充电机充电模块的在工作时温度过度升高降低了充电效率。为了使开关的损耗尽量越小越好，科学家们采用软开关技术使开关在零电压或零电流状态降低开关损耗。常见的拓扑有:移相全桥PWM-ZVS准谐振变换器、零开关PWM变换器和全谐振变换器等。1990年左右科学家研发出了LLC谐振变换器，在全部开关过程中都是在谐振状态下工作，利用谐振的作用避免了开关管在工作过程中电压和电流的重叠，消除了开关损耗的情况，电压可以在宽范围输出、灵活度大等优点也是本设计选用LLC不可或缺的原因。综上所述本设计中选用LLC谐振变换器作为充电机的后级变换器。参考文献[1]韩猛,陈昭,张玮麟.新型电动汽车双向隔离型DC-DC变换器控制策略[J].电机与控制应用,2020,47(07):29-34.[2]苏少侃,彭勃,王立伟,郑炜,常涛,陈明阳.一种新型双环控制并联均流稳压电路[J].空间控制技术与应用,2018,44(04):72-78.[3]胡晓雪.电动汽车V2G车载式充电机的研究[D].西华大学,2019.[4]陶海军,秦熙东,郑征.电动汽车车载充电DC/DC变换器研究[J].南京理工大学学报,2019,43(03):312-319.[5]李洁.电动汽车混合储能系统软开关双向DC-DC变换器研究[D].青岛大学,2019.[6]曹仁俊,杨波,孙龙龙,王雪巍,丁志鹏.一种电动汽车车载DC/DC变换器的研究与设计[J].新乡学院学报,2018,35(12):34-40.[7]高唯峰.电动汽车V2G车载式双向充电机的研究[D].哈尔滨工业大学,2015.[8]杜宇庭,王君艳.基于模糊控制的交错并联双向DC/DC变换器研究[J].电气自动化,2018,40(05):88-91.[9]温立彬,李东明,山雨,娄国娇,常亮,刘小琳,唐志宇.线性变压器的阻抗匹配设计与测试技术研究[J].机械与电子,2018,36(10):17-21.[10]李昆仑.宽范围输出的全桥PWM加LLC组合变换器研究[D].燕山大学,2019.[11]蒋晶,高峰.基于新型拓扑的车载充电机用直流变换器设计[J].机电一体化,2016,22(10):48-53+67.[12]张骄阳,于海洋,马鑫龙.基于Simulink的简易手机充电器的设计与仿真[J].电子世界,2019(13):105-109.[13]戴慧纯,叶雪韬,寿以宁,王正仕.基于PFC与LLC两级结构的车载充电机（OBC）控制策略研究[J].电工技术,2020(11):38-42.[14]邱慧,蔡群英.车载充电机拓扑结构对比[J].电子技术与软件工程,2017(08):244-245.[15]VitorFernãoPires,D