摘 要

进入21世纪以来，能源问题和环保问题越来越受到重视，汽车作为支柱型工业，其环境污染的问题十分收到重视，所在汽车的新型能源的利用有着巨大的发展空间，而电动汽车可以解决汽油燃放引起的环境污染与能源的利用问题。而限制电动汽车的问题就是车载的能源问题，动力电池的使用，不仅需要强大的电池的性能，同时充电器的设计十分重要，车载的充电要以方便、高效和快速的特性。

本文主要的任务就是对充电主回路的研究，在对电动汽车充电的现状与电池的充电特性了解之后，确定了选择铅酸蓄电池，选择了多阶段恒流与脉冲结合的充电方式。文中首先对主电路进行了参数的计算与器件选型，主要完成了高频变压器的各参数选择，其中包含了磁芯的选型，以及变压器变比的设计。在输出回路与输入回路中，还进行了输出电容电感与输入回路电容电感的取值。接下来文章主要对功率因数校正电路和DC-DC变换进行了设计。在DC-DC变换的设计中，对逆变桥进行了控制方式以及开关方式的选择，并且阐述了其工作原理。在功率因数校正电路中，完成了芯片的选择，采用的是BOOST电路对电路进行升压处理。

关键词：电动汽车；铅酸蓄电池；功率因数校正；DC-DC变换器

Abstract

With coming into the 21st century,people tend to pay more and more attentions energy and environmental issues, the automotive industry as a pillar industry, its environmental pollution problem is receiving attention, as a result the use of new energy car has a huge space for development, while the electric car can be resolved utilization of energy and environmental pollution caused by the discharge of gasoline. The problem is to solve the limit of the electric car vehicle energy issues. The use of battery power, requires not only a strong performance of the battery.Also charging charger design is very important too.The car charger needs to have the features like convenience, efficiency and so on.

This paper mainly task is to study the charging main circuit.After knowing about the status quo of electric vehicle charging and battery charging characteristics,the paper determines the selection of lead-acid batteries,and choose a multi-stage constant current charging combining with the pulse binding.Firstly the paper completes the calculation of the main circuit parameters and the selection of the devices,mainly containing the selection of the parameters of high-frequency transformer,such as the core selection,as well as the design of the transformer’s ratio.In the output circuit and the input circuit,the paper completes the values of the capacitance and the inductance.Next,the paper mainly designs the power factor correction circuit and DC-DC conversion.In the design of the DC-DC conversion,the control mode and switch mode of the inverter bridge are selected,and it describes the principles it works.In power factor correction circuit,the selection of the chips is done,and the BOOST circuit is used to boost the voltage.

Keywords: Electric cars; lead-acid batteries; active power factor correction; DC-DC converter

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第1章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 国内外发展现状 1

1.3 课题研究的主要内容 2

第2章 蓄电池的选择及充电方式 4

2.1 常用动力电池介绍 4

2.1.1 锂离子电池 4

2.1.2 铅酸蓄电池 4

2.1.3 燃料蓄电池 5

2.2 充电方式 5

2.2.1 恒流充电方法 5

2.2.2 恒压充电方式 6

2.2.3 多段式充电方式 7

2.2.4 脉冲充电方式 7

第3章 主电路参数设计以及元件选型 9

3.1 充电主电路结构 9

3.2 高频变压器的设计 9

3.2.1 磁芯材料与结构的选择 10

3.2.2 磁芯型号选择 10

3.3 输入回路的参数设计 13

3.3.1 输入电容的设计 13

3.3.2 功率因数校正参数 13

3.4 输出回路的设计 14

3.4.1 输出滤波电感的设计 14

3.4.2 输出滤波电容的设计 14

3.5 开关管的选择 15

第4章 充电系统硬件设计 16

4.1 整流滤波电路的设计 16

4.2 功率因数校正电路的设计 17

4.2.1 功率因数校正的意义 17

4.2.2 功率因数校正电路结构 18

4.3 DC/DC变换器的设计 20

4.3.1 全桥变换电路与工作原理 20

4.3.2 软开关控制 21

4.3.3 移相PWM零电压软开关全桥变换的工作过程 22

4.4 IGBT驱动电路的设计 24

第5章 总结 26

参考文献 27

致 谢 28

附 录 A 29

附 录 B 30

附 录 C 31

第1章 绪论

1.1 课题背景

随着进入21世纪，汽车的数量开始迅速增加，成为了人们出行代步不可缺少的工具，不少的家庭都会拥有至少一辆汽车，虽然汽车给我们的生活带来了极大的便利，同时又会提供不少的问题，尤其是当今社会对于环境污染和能源利用问题尤其看重的情况下。汽车的动力来源是机油以及柴油的燃放，我国能源总体供应是短缺的，在汽车工业飞速发张，逐渐成我我国支柱型工业的情况下，如何解决能源的问题是十分严峻的。除了能源的问题，机油和柴油的燃放长生大量的废气和粉尘，会对环境产生巨大的污染，空气中污染总量的百分之六十一来自汽车，同时汽车的发动传动装置会在城市中产生巨大的噪声。可持续发展的理念是全体人类的共同目标，所以为实现该目标，人们平时的日常生活中必须有效的利用资源，这已经慢慢成为21世纪人们的共识，而作为利用广泛的不可再生能源的石油，在生活中广泛的使用，各类交通工具的动力都离不开它，所以寻找新型的能源作为动力已经是刻不容缓的需求。而汽车同样需要新型的可再生无污染的能源动力。电动汽车的出现就满足了人们所有的需求，电动汽车的研发对于处理环境污染和能源紧缺问题有着十分重大的意义。

电动汽车主要分为三大类：混合动力的电动汽车、纯电动汽车和燃料电池电动汽车。虽然汽车作为交通工具早已出现了，但电动汽车产生了巨大的改变，它更多的是作为一个电气设备，最主要最核心的就是储能装置的不同，而储能装置的质量决定了电动汽车出行的距离的远近，充电的高效以及能量的利用。

1.2 国内外发展现状

全球知名的汽车制造企业都将电动汽车作为核心的研发方向，各国政府也对于这一块的研究给予了大力的支持。电动汽车的研究是从单独的纯电动汽车开始的，如今已经相对完善。欧美各国开始在主要城市限制机油燃放的汽车逐渐将电动汽车进行推广。在今年的国际性的大型展会上，电动汽车也成为了各国展示环保意识以及科技力量的产品之一。