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车载充电机是指固定安装在电动汽车上的充电机，其主要功用是为电动汽车的动力电池安全、快速、便捷地充满电。

根据电动汽车的充电方式，充电可分为交流充电和直流充电两大类。

交流充电通过车载充电机给普通纯电动轿车充满电需要4-5个小时，俗称慢充。直流充电具备直接给电池充电的能力，俗称快充。

本文将重点介绍一下车载充电机。

纯电动汽车或者插电式混合动力汽车的车载充电机是一种直流充电装置，其电压跟原车搭配的电池相同，依据电池管理系统的管控命令，动态调节充电电流与电压参数，完成电动汽车充电过程的核心部件。

车载充电机作为一个电力电子系统，主要由功率电路和控制电路组成。

功率电路是由交流整压、变压器和功率管组成的，DC/DC变换器是其重要组成部分。

控制电路实现与电源管理系统的通信，并根据需求来控制功率驱动电路输出一定的电压和电流。

通常对于整车厂来说，车载充电机的要求是低成本、尺寸小、重量轻、寿命长，同时具备高可靠性和高安全性，目前主流的车载充电机功率一般是3.3KW和6.6KW。

车载充电机的主要参数有输入电压范围、输出电压范围、充电功率和变换效率。作为一种汽车电子部件，要保证在整个汽车生命周期内可靠稳定运行，其要求是不低的，需要满足-40°~85°的工作温度、IP67的防水能力、承受长时间的震动颠簸、户外的日晒雨淋、满足长达5年10万公里的可靠性要求。

第一部分：车载充电机基本原理

车载充电机一般有以下接口：AC输入端，连接从交流充电插座进来的连接器；DC输出端，车载充电机输出到电池的部分；低压控制接口，车载充电机与BMS和外部连接的低压接口；液冷输入和输出流道接口，冷却液流入和流出充电机的部分。

从充电电源模块而言，分为整流、PFC、DC/DC变压几个部分。

从另一角度划分，我们也可以把车载充电机划分为主回路电源部分和充电控制主板。

其中充电控制主板主要是对电源部分进行控制、监测、计量、计算、修正、保护以及与外界网络通信等功能，是车载充电机的“中枢大脑”。

电源部分主要作用是将220V交流电转化为300多伏的直流电，电源部分又分为PFC和LLC两部分。

第二部分：车载充电机的电路细节

第一部分是输入滤波器（EMI滤波器），对于车载充电机而言是非常重要抑制EMC的手段。

下面谈一下PFC电路：从交流变换到直流，交流的电压和电流之间有一个夹角，夹角容性会导致电网电波，这会影响中间的效率，因为中间有一个夹角，这个夹角是CSIN值。

PFC是分压电路，现在为了将整个系统效率提高，往往采用无桥的PFC这种新的结构来直接工作。

无桥的PFC效率可以明显增高，但会引起共模和噪音，因此在实际设计上需要对散热和PFC板进行改进。

移相控制的全桥PWM变换器是最常用的中大功率DC/DC变换电路拓扑形式之一。

移相PWM控制方式利用开关管的结电容和高频变压器的漏电感或原边串联电感作为谐振元器件，使开关管能进行零电压开通和关断，从而有效地降低了电路的开关损耗和开关噪声，减少了器件开关过程中产生的电磁干扰，为变换器提高开关频率、提高效率、减小尺寸及减轻质量提供了良好的条件。

在DC/DC部分为了提高效率通常用LLC谐振实现ZVS和ZCS，最终达到高效。

LLC的拓扑必须要求开关频率高，才能体现他的优势，通常采用COOL-MOS或者用SIC的MOSFET。

第三部分：车载充电机未来发展

车载充电机的发展方向是小型化和轻量化，整个功率等级也开始从3.3kW往6.6kW的主流转变。未来在单相交流电往三相交流电的发展过程中，11kW和21kW的低价化也是一个核心的趋势。

发展新能源汽车是解决环境污染和能源危机，推动我国汽车产业转型升级，实现我国汽车产业由大到强、跨越式发展的关键。车载充电机的技术发展，为新能源汽车实用化和大众化提供了强有力的支撑。

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