电动汽车充电电路拓扑

A. 纯电动汽车的DCDC是什么意思

将汽车的高压直流电转化为12V的低压直流电，用来给全车用电设备供电

B. 新能源汽车DCDC如何工作

DC/DC 变换器，作为电动汽动力系统中很重要的一部分，它的一类重要功用是为动力转向系统，空调以及其他辅助设备提供所需的电力。另一类，是出现在复合电源系统中，与超级电容串联，起到调节电源输出，稳定母线电压的作用。

3 配合超级电容应用的DCDC怎样确定电气参数？

在复合电源系统中，超级电容一般都被定义成应对大功率的部分，放电过程，针对工况峰值，提供均值以上的部分；制动能量回收过程，承担全部或者绝大部分回收电流的吸纳。面对冲击功率，DCDC在两个方面的要求比较高。一个是反应速度，电池与超级电容并联的电源回路中，制动能量从电机产生，通过母线向电源传递。如果DCDC的反应不够灵敏，接通时间较长，则涌来的能量被DCDC隔离在超级电容以外，得不到吸纳，只能由电池吸纳，过大的功率会给电池带来永久性的损伤。DCDC的另一个要求就是能够承受瞬时大功率的冲击，串联在电容回路的DCDC，需要经常面对冲击功率的工作状态。因此，选择与超级电容串联在统一支路的DCDC，最重要的参数就是功率范围，工作电压和动作时间。

本文整理自下列文献和互联网公开资料：

1 邹捷，电动汽车移相全桥DC_DC变换器研究；

2 陈建龙，电动汽车的双向DC_DC变换器的研究 ；

3 王必荣，纯电动汽车双向DC_DC转换器的设计与研究；

4 张智平，电动汽车DC_DC变换器的研究与设计；

5 李慧，车用DCDC综述；

6 纵卫卫，电动汽车DC_DC变换器电磁干扰优化研究；

（图片来自互联网公开资料）

C. 混合动力汽车的镍氢电池充电主要靠什么来实现

镍氢电池和同体积的镍镉电池相比，容量增加一倍，充放电循环寿命长，并且无记忆效应。镍氢电池正极的活性物质为NiOOH（放电时）和Ni(OH)2(充电时)，负极板的活性物质为H2（放电时）和H2O（充电时），电解液采用30%的氢氧化钾溶液，充电时，负极析出氢气，贮存在容器中，正极由氢氧化亚镍变成氢氧化镍（NiOOH）和H2O；放电时氢气在负极上被消耗掉，正极由氢氧化镍变成氢氧化亚镍。蓄电池过量充电时，正极板析出氧气，负极板析出氢气。由于有催化剂的氢电极面积大，而且氢气能够随时扩散到氢电极表面。因此，氢气和氧气能够很容易在蓄电池内部再化合生成水，使容器内的气体压力保持不变，这种再化合的速率很快，可以使蓄电池内部氧气的浓度不超过千分之几。
从以上各反应式可以看出，镍氢电池的反应与镍镉电池相似，只是负极充放电过程中生成物不同，从后两个反应式可以看出，镍氢电池也可以做成密封型结构。镍氢电池的电解液多采用KOH水溶液，并加入少量的LiOH。

当前研究开发的电动汽车动力电池主要包括铅酸电池、镍金属电池、锂离子蓄电池、高温钠电池、金属空气电池、超级电容、飞轮电池以及具有更好发展远景的燃料电池和太阳能电池。

1、铅酸电池

铅酸电池已有100多年的历史，广泛用作内燃机汽车的起动动力源，

。镍氢电池在比能量、比功率及循环寿命等方面都比镉镍电池有所提高，使用氢镍电池的电动汽车一次充电后的续驶里程曾经达到过600公里，在欧美已实现了批量生产和使用。氢镍电池就其工作原理和特点是适合电动汽车使用的，它已被列为电动汽车用首选动力电池，但其还存在价格太高，均匀性较差（特别是在高速率、深放电下电池之间的容量和电压差较大），自放电率较高，性能水平和现实要求还有差距等问题，这些问题都影响着氢镍电池在电动汽车上的广泛使用。

3、锂离子蓄电池

锂离子蓄电池是90年代发展起来的高容量可充电电池，能够比氢镍电池存储更多的能量，比能量大，循环寿命长，自放电率小，无记忆效应和环境污染，是当今各国能量存储技术研究的热点，主要集中在大容量、长寿命和安全性三个方面的研究。锂离子蓄电池中，锂离子在正负极材料晶格中可以自由扩散，当电池充电时，锂离子从正极中脱出，嵌入到负极中，反之为放电状态，即在电池充放电循环过程中，借助于电解液，锂离子在电池的两极间往复运动以传递电能。锂离子蓄电池的电极为锂金属氧化物和储锂碳材料，根据电解质的不同，锂离子蓄电池一般可分为锂离子电池和锂聚合物电池两种。

4、 高温钠电池

高温钠电池主要包括钠氯化镍电池（NaNiCl2）和钠硫蓄电池两种。钠氯化镍电池是1978年发明的，其正极是固态NiCl2，负极为液态Na，电解质为固态β-Al2O2陶瓷，充放电时钠离子通过陶瓷电解质在正负电极之间漂移。钠氯化镍电池是一种新型高能电池，它具有比能量高（超过100Wh/kg），无自放电效应，耐过充、过放电，可快速充电，安全可靠等优点，但是其工作温度高（250-350℃），而且内阻与工作温度、电流和充电状态有关，因此需要有加热和冷却管理系统。而钠硫蓄电池也是普遍看好的电动汽车蓄电池，它已被美国先进电池联合体(USABC)列为中期发展的电动汽车蓄电池，钠硫蓄电池具有高的比能量，但它的峰值功率较低，而且这种电池的工作温度近似300℃，熔融的钠和硫有潜在的毒性，腐蚀也限制了电池的可靠性和寿命。

5、锌空气电池（Zinc-air）

锌空气电池是一种机械更换离车充电方式的高能电池，正极为Zinc，负极为Carbon（吸收空气中的氧气），电解液为KOH。锌空气电池具有高比能量（200Wh/kg），免维护、耐恶劣工作环境，清洁安全可靠等优点，但是其具有比功率较小（90W/kg），不能存储再生制动的能量，寿命较短，不能输出大电流及难以充电等缺点。一般为了弥补它的不足，使用锌空气电池的电动汽车还会装有其它电池（如镍镉蓄电池）以帮助起动和加速。

6、超级电容

超级电容是为了满足混合电动汽车能量和功率实时变化要求而提出的一种能量存储装置，它是一种电化学电容，兼具电池和传统物理电容的优点。超级电容往往和其它蓄电池联合应用作为电动汽车的动力电源，可以满足电动汽车对功率的要求而不降低蓄电池的性能，超级电容的使用，将减少汽车对蓄电池大电流放电的要求，达到减少蓄电池体积和延长蓄电池寿命的目的。开发高比能量、高比功率、长寿命、高效率和低成本的超级电容，可以提高商业化电动汽车动力性（特别是加速能力）、经济性和续驶里程。根据电极材料的不同，超级电容可分为碳类超级电容（双电层电化学电容）和金属氧化物超级电容两类。

7、飞轮电池

飞轮储能电池的概念起源于上世纪70年代早期，最初只是想将其应用在电动汽车上，但限于当时的技术水平，并没有得到发展。直到上世纪90年代由于电路拓扑思想的发展，碳纤维材料的广泛应用，以及全世界范围对污染的重视，这种新型电池又得到了高速发展，并且伴随着磁轴承技术的发展，这种电池显示出更加广阔的应用前景。欧美国家已出现实用化产品，而我国在这方面的研究才刚刚起步。它突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。是一种以动能方式存储能量的机械电池，它由电动/发电机、功率转换、电子控制、飞轮、磁浮轴承和真空壳体等部分组成，具有高功率比、高能量比、高效率、长寿命和环境适应性好等优点。飞轮电池中的电机，在充电时该电机以电动机形式运转，在外电源的驱动下，电机带动飞轮高速旋转（可达到200000rpm），即用电给飞轮电池“充电”增加了飞轮的转速从而增大其动能；放电时，电机则以发电机状态运转，在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械能(动能)到电能的转换。要开发适合电动汽车的实用性飞轮。

8、燃料电池

燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置，它的基本化学原理是水电解反应的逆过程，即氢氧反应产生电、水和热。它不需要燃烧、无转动部件、无噪声、运行寿命长、可靠性高、维护性能好，实际效率能达到普通内燃机的2至3倍，加之其最终产物又是水，真正达到清洁、可再生、无排放的要求，是21世纪的首选能源。而且，燃料电池也不需要像其它电池那样进行长时间的充电，它只需要像给汽车加油一样补充燃料即可。据美国ABI调查公司预测，2011年全球燃料电池汽车的产量将达到240万辆，占世界汽车总产量的4.3%，日本政府也计划在十年内普及燃料电池。2002年12月，日本丰田公司已向日本政府交付了第一批商用燃料电池电动汽车。燃料电池由正负电极、催化层和电解质构成，根据电解质的不同，燃料电池可分为磷酸型、质子交换膜型、碱性型、熔融碳酸盐型和固体氧化物型等几种，只有质子交换膜型燃料电池最适合电动汽车使用，我国研制成功的“中国氢动力首号车”使用的就是质子交换膜型燃料电池。一套较完整的燃料电池系统由以下几个部分组成：燃料处理部分、燃料电池、直流交流转换器和热能管理部分。

9、太阳能电池

太阳能电池是一种把光能转换为电能的装置，太阳能已广泛用于照明、家用电器、发电、交通信号、地质、航天等领域。部分机构也已研制出了使用太阳能电池的电动汽车样车，但是由于太阳能电池还存在光电转换效率不高、价格太高、电池系统配置较复杂等问题，只能作为电动汽车的补充电源，还不能大规模的生产应用，但太阳能作为最清洁的、取之不尽用之不竭的能源，对它的研究和应用必将会取得长足的进步。

D. 为什么电动车充电功率会变化

因为电池放电是化学能转化为电能,充电是电能转化为化学能。

充电功率通常指输电线路的充电功率，也称为无功功率。线路太长时，会有对地电容。由线路的对地电容电流所产生的无功功率，称为线路的充电功率。

电力线路空载或者轻载的时候电压会高于电源电压。因为导线间及对地存在电容，当线路带有电压时该电容会产生充电功率（容性），所以当电力线路空载或者轻载的时候电压会高于电源电压。线路的充电功率与电容电流的平方成正比。用并联电抗器可以解决，进行感性无功补偿，即吸收充电功率，部分或全部补偿线路的电容，继而可以降低电压。电抗器安装于末端效果最好。

详细参数

恒压恒流充电模式，自动完成整个充电过程。使整个充电过程更贴近电池原有特性，避免采用机车原充电方式所造成的蓄电池欠充、过充等问题，有效延长蓄电池使用寿命。机车蓄电池充电机工作时无需人工值守，超长时间充电，无过充危险。电路特点采用已非常成熟的BuckBoost Converter电路拓扑和技术，使得电路可靠性提高。

E. 电动汽车充电桩的工作原理是什么呢

电桩种类按安装方式分可分为落地式充电桩、挂壁式充电桩。落地式充电桩适合安装在不靠近墙体的停车位。挂壁式充电桩适合安装在靠近墙体的停车位。按安装地点分按照安装地点，可分为公共充电桩和专用充电桩。公共充电桩是建设在公共停车场（库）结合停车泊位，为社会车辆提供公共充电服务的充电桩。专用充电桩是建设单位（企业）自有停车场（库），为单位（企业）内部人员使用的充电桩。自用充电桩是建设在个人自有车位（库），为私人用户提供充电的充电桩。充电桩一般结合停车场（库）的停车位建设。安装在户外的充电桩防护等级不应低于IP54。安装在户内的充电桩防护等级不应低于IP32。按充电接口数分可分为一桩一充和一桩多充。按充电方式分充电桩（栓）可分为直流充电桩（栓），交流充电桩（栓）和交直流一体充电桩（栓）。

F. 车载智能安全充电器的电路是如何设计的

目前，限制电动汽车发展的主要问题是车载能源问题，因而研制一种方便、快捷、高效的车载智能安全充电器。
车载智能安全充电器的电路主变换拓扑结构的设计，在开关电源的各种变换拓扑中，半桥变换以其输出功率大、结构简单、开关器件少、实现同等功率变换的成本较低且抗磁通不平衡能力强等优点，成为该适配器结构设计的首选。
半桥电路由两只数值相等、容量较大的高压电容器组成一个分压电路，通过控制一个桥臂上两个开关管交替导通和截止，在变压器原边产生高压开关脉冲，从而在副边感应出交变的方波，实现功率转换。
该电路拓扑的一个突出优点是阻断电容的连接使其具有抗磁通不平衡能力。有效防止磁偏，同时将变压器初级侧的漏感尖峰电压钳位于直流母线电压，将漏感存储的能量归还到输人母线，而不是消耗于电阻元件。

G. 电动汽车直流充电如何控制

一、直流充电系统构成直流充电系统由_整流装置、直流输入控制装置、直流输出控制装置和直流充电管理装 置组成。其系统框图如图1所示。

图4

工作流程描述如下：MCM首先通过射频卡读 卡器读取用户信息，并显示E卡信息，提示用户 正确连接充电插头，选择充电时间、充电方式等， 并确认启动充电。

在充电过程中，MCM定时获取电量数据。当达到用户设置的充电时间或充电电量时，发送停 止充电指令给直流输入控制模块，控制直流输入 控制模块中主接触器动作，切断动力电源，并在人机操作界面上提示用户充电结束，用户拔下插头 后，可以进行结帐、查看消费信息、打印票据等操 作。

三 、系统特点1、釆用模块化设计思想，充电系统的电源模块、控制模块、输出模块逻辑、物理上分开，便于 维修和替换。

2、控制模块满足通用化要求，可通过配置 不同的电源模块和充电模块形成不同的产品系列。

3、各模块之间米用弱亲合连接，适应未来 不同的电动汽车能源供给服务模式需求。

4、系统具有在线编程功能，程序开发方便， 具有集成度高、可靠性好等突出特点。

5、系统显示形式多样、准确性高，具有良好 的人机交互界面，操作便利。

6、系统采用冗余设计，预留大量开发空间， 便于功能的扩展和升级换代。

H. 电动汽车充电机的详细参数

恒压恒流充电模式，自动完成整个充电过程。使整个充电过程更贴近电池原有特性，避免采用机车原充电方式所造成的蓄电池欠充、过充等问题，有效延长蓄电池使用寿命。机车蓄电池充电机工作时无需人工值守，超长时间充电，无过充危险。电路特点1．采用已非常成熟的Buck---Boost Converter电路拓扑和技术，使得电路可靠性提高。
2．由于充电机电路工作在开关状态，其转换效率高，整个工作期间效率都在90%以上，不影响机车直流发电机原有工作状态，对机车其它设备不构成影响。
3．采用独特的控制技术，使升降压过渡平稳。
4．电压模式、电流模式双环路控制，工作更稳定。
5．保护电路齐全，各单元电路逐级保护，使充电机工作更加可靠。
6．独特的电路布局和构架，使自身辐射小，不对机车其它设备构成干扰，同时抗干扰能力强，自身工作更稳定。

I. 电动汽车充电桩需要什么规格电缆

缆胜 LST 61000602M 1*35 SQ
导体：多股超细精绞无氧铜丝，符合VDE0295class6标准
绝缘：特殊混合PVC绝缘材料
芯线颜色：数字标号或者颜色区分（可以根据客户要求来生产，定制）
内护套：特殊混合塑胶护套材料
屏蔽：防氧化镀锡铜网编织屏蔽，编织密度≥85%以上，可有效防止各种信号的干扰。
外护套：PURJ聚氨酯材料
外护套颜色：灰色，黑色，橙色（可根据客户要求定制其他 颜色）
额定电压：≥0.5mm：300/500V <0.5mm :300/300V
测试电压：2500V
使用温度范围：固定安装：-40℃至+105℃
移动安装：-40℃至+105℃
最小弯曲半径：固定安装：5×电缆外径
移动安装：7.5×电缆外径

J. 电动汽车增程器产生交流电经过整流后给电池充电，整流电路在增程器内部还是连接增程器和电池的

是的，一般发的电会在380V上下波动，在经过电池后，电池会起到一个稳压的作用，整流桥是连接增程器和电池的桥梁，连接在两者之间。
增程器使用建议：
增程器在电量是满格的时候不推荐启动，一般建议在电量只有30%-40%的时候启动是最佳的。满电量的时候启动是没有什么特别好的效果的，为了保护环保，建议在需要的时候启动增程器，电池污染比废气污染更严重，保护电池就是保护环境。不建议在电池没一点电的情况下使用，增程器启动的时候是电启动，在电池一点电都没有的时候启动可能打不着火。