南京市科技发展计划项目申报书

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1、大功率非车载直流充电系统一、项目概述   发展电动汽车，是世界公认的缓解能源短缺和环境污染的有效策略，纯电动汽车（ElectricVehicle,EV）已成为各国政府鼓励、各汽车生产商大力发展的环保车型。作为EV主要的配套设施：EV充电设备也必然要跟随着电动汽车的发展。本项目主要针对EV充电设备，立足于现有的EV充电技术，研究适于EV充电设备的低谐波整流技术，实现单相/三相网侧低谐波电流和高效变换；研究适于EV充电设备的高频DC/DC变换及控制技术，实现宽输出电压场合的高效变换和可靠工作；研究智能化动力电池充电技术，适应不同电池种类，保证充电过程的高效、安全、

2、可靠。相对目前我国已有的硬开关充电设备，本项目将：采用三相集成电感的多脉冲变压整流器技术，减小谐波干扰；提出基于隔离型Buck-Boost电路拓扑的优化控制策略降低变换器体积；提出高可靠全桥LLC谐振变换器的变频+PWM+轻载跳频的复合控制策略调高变换器效率；采用独特的内置铜管散热设计提高充电设备的功率密度；基于CAN总线通讯实现电池BMS系统对充电机的监控。该项目完成以后，将根据功率的等级应用于EV充电设备中。EV充电设备包括四类：集中式充电站、独立式小型充电站、便携式快速充电机以及车载充电机。集中式充电站又称为快速充电站，其额定充电功率高达100kW以上2

3、3。独立式小型充电站又称慢速充电桩，配合电动汽车车载充电机，为电动汽车提供慢速充电。便携式充电机，在不影响电池使用寿命的前提下对电池进行快速充电，将被应用于EV汽车厂、维修点、便民服务点等地方为用户快速充电。二、立项的必要性随着油价高升、能源日益短缺，以节能环保为标志的新型汽车呼之欲出。各国纷纷加快发展新能源汽车的步伐，上至政府、下至企业，都在开足马力发展电动车型及其配套设施。日本政府方面表示，为普及电动汽车，政府将在三年内建千余座充电站；奥巴马明确表示，美国政府计划投入4亿美元支持充电站等基础设施建设。德国在今年年初通过500亿欧元的经济刺激电动汽车研发、“

4、汽车充电站”网络建设和可再生能源开发；法国政府已经从国家政策层面准备采取配套措施，保证电动车等环保汽车的顺利运行；电动汽车在很多国家都已经形成了一定的规模，各国政府都在大力扶持大型汽车集团的同时，制定了环保和节能法规，采取投资税收优惠、政府补贴促进消费的政策，促进电动汽车充电站（桩）配套基础设施的建设。在我国，根据国家发改委的规划，预计到2020年，我国电动汽车年产量将占汽车产量的20％以上。EV的发展必然要求EV配套要跟上，而作为EV配套的主要技术：EV充电技术必然要随之进步。目前，我国市场上现有的充电设备包括我公司上一代产品大多采用落后的硬开关功率变换技术

5、或者采用的线性电源充电技术，效率大多在88%以下，在功率转换中将能源极大的浪费在中间环节，造成能源浪费。在谐波质量上多采用无源PFC技术，造成电网污染，对我国电网造成很大负担。而国外先进的电动汽车充电设备的转换效率已经达到94%，采用有源滤波技术23，在一定程度上减小能源浪费。本项目将对现有充电技术进行改进，改进后，将使充电机功率转换环节达到国际先进水平，效率达到或超过94%。  三、项目研究内容下面结合本项目的四个大的技术研发内容进行详细说明：（-）智能化动力电池充电技术智能化电池充电技术需要保证两点，1.多模式充电，有利于延长动力电池使用寿命，降低EV使用

6、成本。常规简单的恒流、恒压、涓流的三阶段充电模式已不能适应动力电池的需要，目前我公司已经研发成功智能五阶段充电模式。图1为智能五阶段充电曲线。(a)充电电流与充电时间(b)充电电压与充电时间表1智能五阶段充电模式特点描述预充模式：以2A（可调）对电池进行预充，充至280V（可调）。恒流模式：以30A（可调）的电流恒流充电，充至405V（可调）。恒压减流模式：充电电压恒定405V（可调），充电电流从30A（可调）逐渐减小。涓流模式：以0.2A（可调）的电流恒流充电5（可调）分钟。23脉冲模式：以幅值410V（可调），一定周期（可调）的脉冲群，充电5分钟。本项目将

7、在已有的充电技术的基础上，对脉冲模式进一步优化，区分不同类型电池，优化脉冲模式设置，进一步延长动力电池使用寿命。2.通过内置多种型号电池充电曲线，适应不同型号电池。由于采用数字控制方法，很容易预先设置多种型号电池的充电曲线。既可按默认曲线充电也可根据用户需要进行设定。此外，充电方式分为常规和快速2种方式，常规为5小时充电方式，快速为1小时充电方式（针对不同电池类型选择，充电时间也有所不同）。这部分工作基本完成，随着客户的增加，电池类型的增多，我们也会相应充实充电曲线。（二）低谐波整流技术我司已经开发完成了上一代的充电桩、充电站，但现有的充电桩采用的是效率较低的

8、无源滤波技术或Boost-PFC技术，