大功率直流快充充电桩的研究与设计

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714020

摘要：充电桩是普及电动汽车的重要基础设施，而直流充电桩相比交流充电桩而言，具有输出的直流电可调和调整范围大等优点，可以实现对电动汽车快速充电的要求。本课题在研究15kW单个充电模块的基础上，设计一款120kW的大功率一体式直流充电桩。

关键词：电动汽车；直流充电桩；CAN总线

随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的方向，发展电动汽车将是解决这两个难题的最佳途径[1]。本文所研究的大功率直流快充充电桩能够解决电池续航短、充电时间长等问题，对于推动电动汽车跨

越式发展和实现电动汽车产业化具有重要的作用。

1 直流快充充电桩的设计

1.1 15kW单个充电模块的设计

对AC/DC变换电路的要求是输入电流无谐波、输出直流电压稳定、输入功率因数高。采用VIENNA 型三相PFC电路作为AC/DC变换电路，如图1所示。

1.2 120kW直流快充充电桩的设计

在15kW单个充电模块的基础上，设计一款120kW的大功率一体式直流充电桩，其结构图如图2所示。

2 一桩双充的功率自动分配控制策略

该控制策略根据两枪充电过程中状态信息，产生充电功率自动分配，使充电机具备负荷调节分配功能，优化负荷利用率[3]。其系统框图如图3所示。

3 基于CAN总线的并联均流方案

该方案采用模拟电流內环，数字电压外环的双闭环控制模式。其中模拟电流内环主要包括脉冲宽度调制器、驱动电路、电流检测电路和电流控制器四部分。数字电压外环主要包括电压检测电路、电压控制器、CAN总线通讯、A/D采样和D/A转换四部分[4]。多模块并联充电结构图如图4所示。

4 结论

目前在直流充电桩方面国内外专家学者已经取得了不少成果。本课题在此研究基础上，设计了一款120kW大功率一体式直流充电桩，具有一定的科学基础依据和可实现性。

参考文献：

[1]鲁莽，周小兵，张维.国内外电动汽车充电设施发展状况研究[J].华中电力，2010（5）：1620.

[2]鲜万春，周元宗，羅中华.一种大功率电动汽车充电机的设计[J].低压电器，2014，（3）：3740.

[3]唐亮，崔海超，刘爱忠.电动汽车充电机充电控制策略[J].电工技术，2016，8（A）：3738.

[4]关炀.电动汽车充电电源关联均流技术的研究[D].北京：北京交通大学，2010.

作者简介：程刚（1993），男，江苏盐城人，硕士研究生，电气工程专业。