汽車全車線路及電動汽車充電器電路拓?fù)涞脑O(shè)計考慮

第八單元汽車全車線路實訓(xùn)一、汽車線路使用規(guī)范化一、實訓(xùn)目的（一）了解汽車電氣線路的內(nèi)在聯(lián)系，提高分析汽車電氣設(shè)備線路的能力。（二）熟悉汽車全車線路的分析與拆檢方法。二、工具材料東風(fēng)EQ1090或EQ1092，CA1091或CA1092，桑塔納及相應(yīng)車型的電氣線束，示教板、萬用表、試燈、手工具等。三、操作要點(diǎn)和項目（一）復(fù)習(xí)汽車線路的布線連接原則1．各用電設(shè)備與電源的連接采用單線制；2．各用電器均并聯(lián)于電源，能單獨(dú)工作；3．兩個電源—發(fā)電機(jī)和鉛蓄電池應(yīng)并聯(lián)；4．汽車每條獨(dú)立電路均裝有保險裝置；5．汽車根據(jù)電氣設(shè)備的作用及電路控制情況，構(gòu)成了幾個主要的獨(dú)立電系電路。如電源系統(tǒng)電路，起動系統(tǒng)電路，燈光系統(tǒng)電路，儀表及各種信號電路等。圖8-1桑塔納轎車電氣設(shè)備線路布置圖圖8-1圖8-1桑塔納轎車電氣設(shè)備布置1-雙音喇叭2-空調(diào)壓縮機(jī)3-交流發(fā)電機(jī)4-霧燈5-前照燈6-轉(zhuǎn)向指示燈7-空調(diào)儲液干燥器8-中間繼電器9-電動風(fēng)扇雙速熱敏開關(guān)10-風(fēng)扇電動機(jī)11-進(jìn)氣電預(yù)熱器12-化油器怠速截止電磁閥13-熱敏電阻14-機(jī)油油壓開關(guān)15-起動機(jī)16-火花塞17-風(fēng)窗清洗液電動機(jī)18-冷卻液液面?zhèn)鞲衅?9-分電器20-點(diǎn)火線圈21-蓄電池22-制動液液面?zhèn)鞲衅?3-倒車燈開關(guān)24-空調(diào)、暖風(fēng)用鼓風(fēng)機(jī)25-車門接觸開關(guān)26-揚(yáng)聲器27-點(diǎn)火控制器28-風(fēng)窗刮水器電動機(jī)29中央接線盒30-前照燈變光開關(guān)31-組合開關(guān)32-空調(diào)及風(fēng)量旋鈕33-霧燈開關(guān)34-后窗電加熱器開關(guān)35-危急報警燈開關(guān)36-收放機(jī)37-頂燈38-油箱油面?zhèn)鞲衅?9-后窗電加熱器40-組合后燈41-牌照燈42-電動天線43-電動后視鏡44-中央集控門鎖45-電動搖窗機(jī)45-電動搖窗機(jī)46-頂燈47-后蓋集控門所48-行李箱燈（二）拆檢全車電氣線路的基本步驟1．拆去蓄電池。在拆去全車電氣線路前，先拆去鉛蓄電池或其搭鐵線，以防發(fā)生事故。2．拆卸車架線束。在對車型、全車電氣線路連接不熟悉時，每拆一根線時都要做好標(biāo)記、記錄，以防安裝時出現(xiàn)錯裝或漏裝等現(xiàn)象。3．拆卸電源起動線束。如初次拆，應(yīng)做好記號。4．拆卸駕駛室線束。5．安裝全車電氣線路。安裝全車線路時按拆卸的相反順序進(jìn)行安裝，并應(yīng)注意以下事項：（1）拆下的全車電氣線路，經(jīng)檢查無斷路、短路、破損、絕緣破壞等問題或檢修完畢后，進(jìn)行安裝。（2）線束應(yīng)用專門的卡簧或卡子固定，不要過緊，在穿過車身金屬孔或繞過直角時，均應(yīng)加保護(hù)套或絕緣隔層，在進(jìn)行電氣線路連接前，應(yīng)及時清除接線柱和接線卡上的氧化層，保證接觸良好。（3）安裝完畢后注意檢查所連的線位置是否正確，連接是否可靠，插座與插銷是否牢固，并用卡帶卡緊。（三）全車線路檢測內(nèi)容及要求1．線路的檢查電線束安裝完畢后，先檢查電線末端插接器與電氣設(shè)備連接是否正確，鉛蓄電池正、負(fù)極接線位置是否正確。2．不起動發(fā)動機(jī)，用鉛蓄電池做電源試驗具體方法：先不裝蓄電池的搭鐵線，用一只功率為20W、電壓與該車相同的燈泡做試燈，串聯(lián)在鉛蓄電池負(fù)極與車架搭鐵端之間，關(guān)閉車上所有用電設(shè)備開關(guān)。正常時，試燈應(yīng)不亮，否則表明電路有故障，應(yīng)予以檢查排除。當(dāng)電路正常后，取下燈泡，用一只容量為30A的熔斷絲，串聯(lián)在鉛蓄電池負(fù)極與車架搭鐵端之間，不起動發(fā)動機(jī)，逐個接通車上各用電設(shè)備電源，對電氣設(shè)備及線路進(jìn)行調(diào)試，直到電氣設(shè)備及線路無故障為止，再取下熔斷絲，連接好鉛蓄電池搭鐵線。3．起動發(fā)動機(jī)試驗（1）打開點(diǎn)火開關(guān)，起動發(fā)動機(jī)后，檢查燃油表、水溫表、機(jī)油壓力表、氣壓表工作是否正常；特別要注意電流表，如異常，馬上關(guān)閉發(fā)動機(jī)，檢查充電系統(tǒng)。（2）檢查其它電器設(shè)備及其線路工作是否正常，如發(fā)現(xiàn)故障應(yīng)及時排除。（3）如發(fā)動機(jī)不能起動，檢查點(diǎn)火系及起動系電器設(shè)備及其線路工作情況，如有故障應(yīng)予以排除，如無故障則應(yīng)檢查汽油發(fā)動機(jī)燃料供給系工作是否正常。（4）注意在檢測試驗過程中如發(fā)現(xiàn)熔斷絲熔斷，一定要先查明故障原因并排出之后再進(jìn)行試驗。經(jīng)檢查的電氣設(shè)備都工作正常檢測試驗完畢。（四）配線技術(shù)參數(shù)1．低壓導(dǎo)線允許載流值見表8-1低壓導(dǎo)線允許載流值見表8-1導(dǎo)線標(biāo)稱截面/mm4.06.01013允許載流值/A11142022253550602．12V電系主要電路導(dǎo)線截面積推薦值見表8-212V電系主要電路導(dǎo)線截面積推薦值表8-2用途標(biāo)稱截面/mm2后燈、頂燈、指示燈、儀表燈、牌照燈、燃油表、水溫表、刮水器0.5轉(zhuǎn)向燈、制動燈、停車燈、分電器0.8前照燈的近光、電喇叭（3A以下）1.0前照燈的遠(yuǎn)光、電喇叭（3A以下）1.5其它5A以上的電路1.5～4.0電熱塞電路4～6電源電路6～25起動電路16～953．電氣線路的主色規(guī)定表8-3電氣線路的主色規(guī)定表8-3線路名稱主色顏色代號線路名稱主色顏色代號電源線路點(diǎn)火及起動電路前照燈、霧燈、等外部照明設(shè)備轉(zhuǎn)向燈及燈光信號線路防空燈及車內(nèi)照明線路紅白藍(lán)綠黃RWBLGY儀表，報警信號及電喇叭線路收音機(jī)、電鐘、點(diǎn)火器等輔助電器線路各種輔助電動機(jī)及電器控制線路搭鐵線棕紫灰黑BrVGrB（四）全車電路實例1．東風(fēng)EQ1092F汽車電氣線路圖。2．解放CA1092型汽車電路圖。3．夏利轎車電路原理圖。4．桑塔納轎車電路圖。四、思考題1．汽車電氣線路的布線原則是什么？2．拆檢全車線路的基本步驟有哪些？3．汽車電氣線路的檢測內(nèi)容與方法。4．試分析典型車輛的電氣線路。附圖8-2附圖8-2-1東風(fēng)EQ1092F型載貨汽車電器線路圖1-右霧燈2-右前照燈3-右前信號燈4-交流發(fā)電機(jī)5-電喇叭6-左前信號燈7-左前照燈8-左霧燈9-油壓表傳感器10-油壓警報器11-無觸點(diǎn)分電器12-火花塞13-化油器電磁閥14-工作燈插座15-晶體管調(diào)節(jié)器16-雨刮間歇繼電器17-磁場繼電器18-燈光繼電器19-電動刮水器20-暖風(fēng)開關(guān)21-收放機(jī)22-石英鐘23-發(fā)動機(jī)照明燈24-水溫感應(yīng)塞25-儀表板26-起動機(jī)27-氣喇叭電磁閥28-起動機(jī)復(fù)合繼電器29-鉛蓄電池30-電源總開關(guān)31-停車燈開關(guān)32-汽油表傳感器33-氣壓過低報警傳感器34-熔斷器盒35-倒檔開關(guān)36-制動燈開關(guān)37-快放電磁閥38-易熔線39-點(diǎn)火起動機(jī)開關(guān)40-組合開關(guān)41-四聯(lián)翹板開關(guān)42-報警蜂鳴器43-喇叭繼電器44-閃光繼電器45-警報繼電閃光器46-暖風(fēng)電機(jī)47-頂燈48-右組合尾燈49-拖車插座50-倒車蜂鳴器51-左組合尾燈附圖8-31-燃油傳感器2-氣壓報警燈開關(guān)3-后組合燈4-倒車燈5-掛車插座6-左后組合燈7-倒車蜂鳴器8-制動燈開關(guān)9-駐車燈開關(guān)10-倒車燈開關(guān)11-頂燈線束12-儀表板13-轉(zhuǎn)向指示燈14-遠(yuǎn)光指示燈15-轉(zhuǎn)向燈開關(guān)16-頂燈17-收放機(jī)18-揚(yáng)聲器19-暖風(fēng)電機(jī)20-報警蜂鳴器21-調(diào)速電阻22-點(diǎn)煙器23-霧燈開關(guān)24-暖風(fēng)機(jī)開關(guān)25-點(diǎn)火開關(guān)26-車燈開關(guān)27-車速表28-電喇叭按鈕29-發(fā)動機(jī)罩下等30-儀表線束31-火花塞32-分缸線33-點(diǎn)火線圈34-中央線35、37-高壓分缸線36-分電器38-附加電阻39-水溫傳感器40-蓄電池41-右電喇叭42-又前照燈43-霧燈44-左電喇叭45-左前照燈46-發(fā)電機(jī)47-油壓報警燈48-油壓傳感器49-復(fù)合繼電器-50-閃光器51-喇叭繼電器52-燈光繼電器53-轉(zhuǎn)向組合燈54-起動機(jī)55-工作燈插座56-變光開關(guān)57-保險盒58-節(jié)壓器59-后線束60-起動機(jī)電纜61-搭鐵電纜附圖8-31-15熔斷器16-交流發(fā)電機(jī)17-晶體管調(diào)節(jié)器18-電流表19-點(diǎn)火開關(guān)20-蓄電池21-組合起動繼電器22-充電指示燈23-起動機(jī)24-火花塞25-分電器26-斷電器27-點(diǎn)火線圈28-附加電阻29-工作燈插座30-油壓表傳感器31-油壓表32-燃油表傳感器33-燃油表34-溫度表35-溫度表36-穩(wěn)壓器37-停車燈開關(guān)38-機(jī)油壓力警告燈39-機(jī)油壓力報警開關(guān)40-停車指示燈41-低氣壓警告燈42-低氣壓報警蜂鳴器43-低氣壓報警開關(guān)44-收放機(jī)天線45-收放機(jī)46-揚(yáng)聲器47-喇叭按鈕48-喇叭繼電器49、50-喇叭（G、D）51-點(diǎn)煙器52-暖風(fēng)電動機(jī)53-暖風(fēng)電動機(jī)開關(guān)54-暖風(fēng)電動機(jī)變速電阻55-倒車燈開關(guān)56-倒車燈57-倒車蜂鳴器58-制動燈開關(guān)59、60-制動燈61-閃光器62-危險報警開關(guān)63-轉(zhuǎn)向燈開關(guān)64、65-左轉(zhuǎn)向信號燈66-左轉(zhuǎn)向指示燈67、68-右轉(zhuǎn)向信號燈69-右轉(zhuǎn)向信號燈70-發(fā)動機(jī)罩下燈72～75-示寬燈76～79-儀表燈80-車燈開關(guān)81-室內(nèi)燈82-燈光繼電器83-腳踏變光開關(guān)84遠(yuǎn)光指示燈85、86前照燈（遠(yuǎn)/近光）87、88前照燈（遠(yuǎn)光）89-霧燈開關(guān)90、91霧燈92-刮水器93-刮水器開關(guān)94—7孔掛車插座。附圖8-3附圖8-3解放CA1092型汽車全車原理圖1-15熔斷器16-交流發(fā)電機(jī)17-晶體管調(diào)節(jié)器18-電流表19-點(diǎn)火開關(guān)20-蓄電池21-組合起動繼電器22-充電指示燈23-起動機(jī)24-火花塞25-分電器26-斷電器27-點(diǎn)火線圈28-附加電阻29-工作燈插座30-油壓表傳感器31-油壓表32-燃油表傳感器33-燃油表34-溫度表35-溫度表36-穩(wěn)壓器37-停車燈開關(guān)38-機(jī)油壓力警告燈39-機(jī)油壓力報警開關(guān)40-停車指示燈41-低氣壓警告燈42-低氣壓報警蜂鳴器43-低氣壓報警開關(guān)44-收放機(jī)天線45-收放機(jī)46-揚(yáng)聲器47-喇叭按鈕48-喇叭繼電器49、50-喇叭（G、D）51-點(diǎn)煙器52-暖風(fēng)電動機(jī)53-暖風(fēng)電動機(jī)開關(guān)54-暖風(fēng)電動機(jī)變速電阻55-倒車燈開關(guān)56-倒車燈57-倒車蜂鳴器58-制動燈開關(guān)59、60-制動燈61-閃光器62-危險報警開關(guān)63-轉(zhuǎn)向燈開關(guān)64、65-左轉(zhuǎn)向信號燈66-左轉(zhuǎn)向指示燈67、68-右轉(zhuǎn)向信號燈69-右轉(zhuǎn)向信號燈70-發(fā)動機(jī)罩下燈72～75-示寬燈76～79-儀表燈80-車燈開關(guān)81-室內(nèi)燈82-燈光繼電器83-腳踏變光開關(guān)84遠(yuǎn)光指示燈85、86前照燈（遠(yuǎn)/近光）87、88前照燈（遠(yuǎn)光）89-霧燈開關(guān)90、91霧燈92-刮水器93-刮水器開關(guān)94—7孔掛車插座。附圖8-4附圖8-4夏利轎車電路原理圖附圖8-5a)附圖8-5b)附圖8-5c)附圖8-5d)附圖8-5e)附圖8-5上海桑塔納LX、GX轎車全車敷線圖1-蓄電池2-起動機(jī)3-整體式硅整流發(fā)電機(jī)4-充電指示燈及其并聯(lián)電阻5-進(jìn)氣管預(yù)熱器6-進(jìn)氣管預(yù)熱繼電器7-進(jìn)氣管預(yù)熱器的溫控開關(guān)8-怠速截止閥9-自動阻風(fēng)門溫控開關(guān)（-現(xiàn)改手動）10-阻風(fēng)門指示燈11-點(diǎn)火開關(guān)12-點(diǎn)火模塊（TSZ開關(guān)）13-點(diǎn)火線圈14-怠速穩(wěn)定開關(guān)（DLS開關(guān)，現(xiàn)取消）15-分電器16-霍爾傳感器17-火花塞18-油壓過低報警燈19-油壓檢查控制器20-低油壓開關(guān)（0.3MPa）21-低油壓開關(guān)（0.18MPa）22-發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速表23-換檔指示燈24-換檔指示燈控制裝置25-換檔指示器真空開關(guān)26-換檔油耗指示器的變速開關(guān)27-油耗表的電磁閥28-油耗表29-燃油表30-燃油表傳感器31-水溫表32-溫度表傳感器33-儀表穩(wěn)壓器34-冷卻液溫度過高報警燈35-冷卻液不足指示控制器36-冷卻液不足指示器開關(guān)（用于63KW以上發(fā)動機(jī)）37-轉(zhuǎn)向指示燈38-危險警告燈開關(guān)39-危險警告閃光指示燈40-閃光繼電器41-轉(zhuǎn)向燈開關(guān)42-左前轉(zhuǎn)向信號燈43-左后轉(zhuǎn)向信號燈44-右前轉(zhuǎn)向信號燈45-右后轉(zhuǎn)向信號燈46-駐車示寬燈開關(guān)47-左前駐車示寬燈48-左后駐車示寬燈49-右前駐車示寬燈50-右后駐車示寬燈51-變光和超車組合開關(guān)52-遠(yuǎn)光指示燈53-左前照燈54-右前照燈55-時鐘照明燈56-儀表照明燈57-車燈開關(guān)58-儀表照明燈調(diào)光電阻59-霧燈繼電器（GL型）60-前后霧燈開關(guān)（GL型）61-左前霧燈（GL型）62-右前霧燈（GL型）63-后霧燈（GL型）64-霧燈指示燈（GL型）65-減荷繼電器（中間繼電器）66-暖氣開關(guān)照明燈67-后風(fēng)窗除霜開關(guān)器照明燈68-前后霧燈開關(guān)的照明燈（GL型）69-點(diǎn)煙器照明燈70-行李箱燈71-行李箱照明燈開關(guān)72-前頂燈73、74、75、76前頂燈門控開關(guān)77-數(shù)字式電鐘78-牌照燈79-刮水器開關(guān)80-間歇刮水繼電器81-前風(fēng)窗刮水器82-前風(fēng)窗洗滌泵83-前照燈洗滌器繼電器（GL型，現(xiàn)取消）84-前照燈洗滌泵（GL型，現(xiàn)取消）85-后風(fēng)窗除霜器開關(guān)86-后風(fēng)窗除霜器指示燈87-后風(fēng)窗電熱除霜器88-倒車燈開關(guān)89-、90-左右倒車燈91-制動雙回路和手制動裝置的指示燈92-手制動指示燈開關(guān)（GL型）93-制動液液位警告燈開關(guān)（GL型）94-霧燈開關(guān)的照明燈95-雙音喇叭（GL型）96-喇叭繼電器97-喇叭按鈕98-制動燈開關(guān)99、100-左右制動信號燈101-冷卻系電風(fēng)扇溫控開關(guān)（溫度傳感器95℃與105℃）102-冷卻電風(fēng)扇103-空調(diào)高壓開關(guān)（1.5MPa）104-冷卻風(fēng)扇繼電器105-空調(diào)繼電器106-鼓風(fēng)機(jī)開關(guān)107-鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速電阻108-鼓風(fēng)機(jī)109-怠速設(shè)定雙路電磁閥110-蒸發(fā)器溫控開關(guān)（0～2℃）111-空調(diào)系統(tǒng)溫控開關(guān)（0.2MPa）112-空調(diào)壓縮機(jī)的電磁離合器113-環(huán)境溫控開關(guān)114-用于新鮮空氣通道翻板的雙路電磁閥115-空調(diào)手動開關(guān)116-空調(diào)開關(guān)的指示燈117-點(diǎn)煙器118-立體收放機(jī)119-、120、121、122-前、后、左、右揚(yáng)聲器123-附圖8-5附圖8-5上海桑塔納LX、GX轎車全車電路原理圖a）b)c)d)1-蓄電池2-起動機(jī)3-整體式硅整流發(fā)電機(jī)4-充電指示燈及其并聯(lián)電阻5-進(jìn)氣管預(yù)熱器6-進(jìn)氣管預(yù)熱繼電器7-進(jìn)氣管預(yù)熱器的溫控開關(guān)8-怠速截止閥9-自動阻風(fēng)門溫控開關(guān)（-現(xiàn)改手動）10-阻風(fēng)門指示燈11-點(diǎn)火開關(guān)12-點(diǎn)火模塊（TSZ開關(guān)）13-點(diǎn)火線圈14-怠速穩(wěn)定開關(guān)（DLS開關(guān)，現(xiàn)取消）15-分電器16-霍爾傳感器17-火花塞18-油壓過低報警燈19-油壓檢查控制器20-低油壓開關(guān)（0.3MPa）21-低油壓開關(guān)（0.18MPa）22-發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速表23-換檔指示燈24-換檔指示燈控制裝置25-換檔指示器真空開關(guān)26-換檔油耗指示器的變速開關(guān)27-油耗表的電磁閥28-油耗表29-燃油表30-燃油表傳感器31-水溫表32-溫度表傳感器33-儀表穩(wěn)壓器34-冷卻液溫度過高報警燈35-冷卻液不足指示控制器36-冷卻液不足指示器開關(guān)（用于63KW以上發(fā)動機(jī)）37-轉(zhuǎn)向指示燈38-危險警告燈開關(guān)39-危險警告閃光指示燈40-閃光繼電器41-轉(zhuǎn)向燈開關(guān)42-左前轉(zhuǎn)向信號燈43-左后轉(zhuǎn)向信號燈44-右前轉(zhuǎn)向信號燈45-右后轉(zhuǎn)向信號燈46-駐車示寬燈開關(guān)47-左前駐車示寬燈48-左后駐車示寬燈49-右前駐車示寬燈50-右后駐車示寬燈51-變光和超車組合開關(guān)52-遠(yuǎn)光指示燈53-左前照燈54-右前照燈55-時鐘照明燈56-儀表照明燈57-車燈開關(guān)58-儀表照明燈調(diào)光電阻59-霧燈繼電器（GL型）60-前后霧燈開關(guān)（GL型）61-左前霧燈（GL型）62-右前霧燈（GL型）63-后霧燈（GL型）64-霧燈指示燈（GL型）65-減荷繼電器（中間繼電器）66-暖氣開關(guān)照明燈67-后風(fēng)窗除霜開關(guān)器照明燈68-前后霧燈開關(guān)的照明燈（GL型）69-點(diǎn)煙器照明燈70-行李箱燈71-行李箱照明燈開關(guān)72-前頂燈73、74、75、76前頂燈門控開關(guān)77-數(shù)字式電鐘78-牌照燈79-刮水器開關(guān)80-間歇刮水繼電器81-前風(fēng)窗刮水器82-前風(fēng)窗洗滌泵83-前照燈洗滌器繼電器（GL型，現(xiàn)取消）84-前照燈洗滌泵（GL型，現(xiàn)取消）85-后風(fēng)窗除霜器開關(guān)86-后風(fēng)窗除霜器指示燈87-后風(fēng)窗電熱除霜器88-倒車燈開關(guān)89-、90-左右倒車燈91-制動雙回路和手制動裝置的指示燈92-手制動指示燈開關(guān)（GL型）93-制動液液位警告燈開關(guān)（GL型）94-霧燈開關(guān)的照明燈95-雙音喇叭（GL型）96-喇叭繼電器97-喇叭按鈕98-制動燈開關(guān)99、100-左右制動信號燈101-冷卻系電風(fēng)扇溫控開關(guān)（溫度傳感器95℃與105℃）102-冷卻電風(fēng)扇103-空調(diào)高壓開關(guān)（1.5MPa）104-冷卻風(fēng)扇繼電器105-空調(diào)繼電器106-鼓風(fēng)機(jī)開關(guān)107-鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速電阻108-鼓風(fēng)機(jī)109-怠速設(shè)定雙路電磁閥110-蒸發(fā)器溫控開關(guān)（0～2℃）111-空調(diào)系統(tǒng)溫控開關(guān)（0.2MPa）112-空調(diào)壓縮機(jī)的電磁離合器113-環(huán)境溫控開關(guān)114-用于新鮮空氣通道翻板的雙路電磁閥115-空調(diào)手動開關(guān)116-空調(diào)開關(guān)的指示燈117-點(diǎn)煙器118-立體收放機(jī)119-、120、121、122-前、后、左、右揚(yáng)聲器123-電動汽車充電器電路拓?fù)涞脑O(shè)計考慮文章出處：電源技術(shù)應(yīng)用

摘要：對電動汽車車載電池的充電器進(jìn)行了討論。根據(jù)SAEJ1773對感應(yīng)耦合器設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，及不同的充電模式，給出了多種備選設(shè)計方案，并針對不同的充電模式、充電等級，給出了最適合的電路拓?fù)浞桨浮?/p>

關(guān)鍵詞：電動汽車；充電器；拓?fù)溥x擇引言早在20世紀(jì)初期，在歐洲和美國的轎車驅(qū)動系統(tǒng)上，曾使用過電力驅(qū)動系統(tǒng)，當(dāng)時的電動車已取代了昔日的馬車和自行車成為主要交通工具。電動汽車所具有的舒適、干凈、無噪聲，污染很小等優(yōu)點(diǎn)曾一度使人們認(rèn)為這將是交通工具的一個巨大革新。但由于當(dāng)時電池等關(guān)鍵技術(shù)的困擾，以及燃油車的發(fā)展，100年來電動汽車的開發(fā)一直受到限制。隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展和當(dāng)今世界環(huán)境、能源兩大難題的日益突出，電力驅(qū)動車輛又成為汽車工業(yè)研究、開發(fā)和使用的熱點(diǎn)。世界各國從20世紀(jì)80年代開始，掀起了大規(guī)模的開發(fā)電動汽車的高潮。但電動汽車的市場化一直受到一些關(guān)鍵技術(shù)的困擾。其中，比較突出的一個問題就是確保電動汽車電池組安全、高效、用戶友好、牢固、性價比高的充電技術(shù)[1][2]。1充電技術(shù)電動汽車電池充電是電動汽車投入市場前，必須解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。電動汽車電池充電一般采用兩種基本方法：接觸式充電和感應(yīng)耦合式充電。

1.1接觸式充電接觸式充電方式采用傳統(tǒng)的接觸器，使用者把充電源接頭連接到汽車上。其典型示例如圖1所示。這種方式的缺陷是：導(dǎo)體裸露在外面，不安全。而且會因多次插拔操作，引起機(jī)械磨損，導(dǎo)致接觸松動，不能有效傳輸電能。

1.2感應(yīng)耦合式充電感應(yīng)耦合式充電方式，即充電源和汽車接受裝置之間不采用直接電接觸的方式，而采用由分離的高頻變壓器組合而成，通過感應(yīng)耦合，無接觸式地傳輸能量。采用感應(yīng)耦合式充電方式，可以解決接觸式充電方式的缺陷[3][4]。圖2給出電動汽車感應(yīng)耦合充電系統(tǒng)的簡化功率流圖。圖中，輸入電網(wǎng)交流電經(jīng)過整流后，通過高頻逆變環(huán)節(jié)，經(jīng)電纜傳輸通過感應(yīng)耦合器后，傳送到電動汽車輸入端，再經(jīng)過整流濾波環(huán)節(jié)，給電動汽車車載蓄電池充電。感應(yīng)耦合充電方式還可進(jìn)一步設(shè)計成無須人員介入的全自動充電方式。即感應(yīng)耦合器的磁耦合裝置原副邊之間分開更大距離，充電源安裝在某一固定地點(diǎn)，一旦汽車?？吭谶@一固定區(qū)域位置上，就可以無接觸式地接受充電源的能量，實現(xiàn)感應(yīng)充電，從而無須汽車用戶或充電站工作人員的介入，實現(xiàn)了全自動充電。

圖4感應(yīng)耦合充電變換器原理框圖

2感應(yīng)耦合充電標(biāo)準(zhǔn)—SAEJ-1773為實現(xiàn)電動汽車市場化，美國汽車工程協(xié)會根據(jù)系統(tǒng)要求，制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。其中，針對電動汽車的充電器，制定了SAEJ-1772和SAEJ-1773兩種充電標(biāo)準(zhǔn)，分別對應(yīng)于接觸式充電方式和感應(yīng)耦合充電方式。電動汽車充電系統(tǒng)制造商在設(shè)計研制及生產(chǎn)電動汽車充電器中，必須符合這些標(biāo)準(zhǔn)。SAEJ-1773標(biāo)準(zhǔn)給出了對美國境內(nèi)電動汽車感應(yīng)充電耦合器最小實際尺寸及電氣性能的要求。

圖5兩個開關(guān)管的隔離式Boost變換器

充電耦合器由兩部分組成：耦合器和汽車插座。其組合相當(dāng)于工作在80～300kHz頻率之間的原副邊分離的變壓器。對于感應(yīng)耦合式電動汽車充電，SAEJ-1773推薦采用三種充電方式，如表1所示。對于不同的充電方式，充電器的設(shè)計也會相應(yīng)地不同。其中，最常用的方式是家用充電方式，充電器功率為6.6kW，更高功率級的充電器一般用于充電站等場合。表1SAEJ-1773推薦采用的三種充電模式充電模式充電模式充電方式功率等級電網(wǎng)輸入模式1

模式2

模式3應(yīng)急充電

家用充電

充電站充電1.5kW

6.6kW

25～160kWAC120V,15A單相

AC230V,40A單相

AC208～600V三相根據(jù)SAEJ-1773標(biāo)準(zhǔn)，感應(yīng)耦合器可以用圖3所示的等效電路模型來表示。對應(yīng)的元件值列于表2中。表2充電用感應(yīng)耦合器等效電路模型元件值fmin(100kHz)fmax(350kHz)Rpmax/mΩ

Lp±10％/μH

Rsmax/kΩ

Ls±10％/μH

Rmmin/mΩ

Lm±10％/μΗ

Cs/μF

匝比

每匝電壓/V

耦合效率/％

絕緣電阻/MΩ

最大充電電流/A

最大充電電壓/V20

0.8

1.6

45

20

0.8

0.02

4:4

100

≮99.5

100

400

47440

0.5

1.3

55

40

0.5

0.02

4:4

100

≮99.5

100

400

474變壓器原副邊分離，具有較大的氣隙，屬于松耦合磁件，磁化電感相對較小，在設(shè)計變換器時，必須充分考慮這一較小磁化電感對電路設(shè)計的影響[5]。在設(shè)計中仍須考慮功率傳輸電纜。雖然SAEJ-1773標(biāo)準(zhǔn)中沒有列入這一項，但在實際設(shè)計中必須考慮功率傳輸電纜的體積、重量和等效電路。由于傳輸電纜的尺寸主要與傳輸電流的等級有關(guān)，因而，減小充電電流可以相應(yīng)地減小電纜尺寸。為了使電纜功率損耗最小，可以采用同軸電纜，在工作頻率段進(jìn)行優(yōu)化。此外，電纜會引入附加阻抗，增大變壓器的等效漏感，在功率級的設(shè)計中，必須考慮其影響。對于5m長的同軸電纜，典型的電阻和電感值為：Rcable=30mΩ；Lcable=0.5～1μH。3對感應(yīng)耦合充電變換器的要求根據(jù)SAEJ-1773標(biāo)準(zhǔn)給出的感應(yīng)耦合器等效電路，連接電纜和電池負(fù)載的特性，可以得出感應(yīng)耦合充電變換器應(yīng)當(dāng)滿足以下設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。3.1電流源高頻鏈感應(yīng)耦合充電變換器的副邊濾波電路安裝在電動汽車上，因而，濾波環(huán)節(jié)采用容性濾波電路將簡化車載電路，從而減輕整個電動汽車的重量。對于容性濾波環(huán)節(jié)，變換器應(yīng)當(dāng)為高頻電流源特性。此外，這種電流源型電路對變換器工作頻率變化和功率等級變化的敏感程度相對較小，因而，比較容易同時考慮三種充電模式進(jìn)行電路設(shè)計。而且，副邊采用容性濾波電路，副邊二極管無須采用過壓箝位措施。

3.2主開關(guān)器件的軟開關(guān)感應(yīng)耦合充電變換器的高頻化可以減小感應(yīng)耦合器及車載濾波元件的體積重量，實現(xiàn)電源系統(tǒng)的小型化。但隨著頻率的不斷增高，采用硬開關(guān)工作方式的變換器，其開關(guān)損耗將大大增高，降低了變換器效率。因而，為了實現(xiàn)更高頻率、更高功率級的充電，必須保證主開關(guān)器件的軟開關(guān)，減小開關(guān)損耗。

圖8和圖9

3.3恒頻或窄頻率變化范圍工作感應(yīng)耦合充電變換器工作于恒頻或窄頻率變化范圍有利于磁性元件及濾波電容的優(yōu)化設(shè)計，同時，必須避免工作在無線電帶寬，嚴(yán)格控制這個區(qū)域的電磁干擾。對于變頻工作，輕載對應(yīng)高頻工作，重載對應(yīng)低頻工作，有利于不同負(fù)載情況下的效率一致。3.4寬負(fù)載范圍工作感應(yīng)耦合充電變換器應(yīng)當(dāng)能夠在寬負(fù)載范圍內(nèi)安全工作，包括開路和短路的極限情況。此外，變換器也應(yīng)當(dāng)能夠工作在涓流充電或均衡充電等模式下。在這些模式下，變換器都應(yīng)當(dāng)能保證較高的效率。3.5感應(yīng)耦合器的匝比原副邊匝比大可以使得原邊電流小，從而可采用更細(xì)線徑的功率傳輸電纜，更低電流定額的功率器件，效率獲得提升。3.6輸入單位功率因數(shù)感應(yīng)耦合充電變換器工作在高頻，會對電網(wǎng)造成諧波污染。感應(yīng)充電技術(shù)要得到公眾認(rèn)可，獲得廣泛使用，必須采取有效措施，如功率因數(shù)校正或無功補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)，限制電動汽車感應(yīng)耦合充電變換器進(jìn)入電網(wǎng)的總諧波量。就目前而言，充電變換器必須滿足IEEE5191992標(biāo)準(zhǔn)或類似的標(biāo)準(zhǔn)。要滿足這些標(biāo)準(zhǔn)，加大了感應(yīng)耦合充電變換器輸入部分及整機(jī)的復(fù)雜程度，增加了成本。而且，根據(jù)不同充電等級要求，感應(yīng)耦合充電變換器可以選擇兩級結(jié)構(gòu)（前級為PFC＋后級為充電器電路）或PFC功能與充電功能一體化的單級電路。

4變換器拓?fù)溥x擇根據(jù)SAEJ-1773給出的感應(yīng)耦合器等效電路元件值，及上述的設(shè)計考慮，這里對適用于三種不同充電模式的變換器拓?fù)溥M(jìn)行了考察。如圖2所示，電動汽車車載部分包括感應(yīng)耦合器的插孔部分及AC/DC整流及容?濾波電路。首先，對直接連接電容濾波的整流電路進(jìn)行考察。適合采用的整流方式有半波整流，中心抽頭全波整流及全橋整流。其中，半波整流對變壓器的利用率低；全波整流需要副邊為中心抽頭連接的兩個繞組，增加了車載電路的重量和體積；全橋整流對變壓器利用率高，比較適合用于這種場合。圖4給出基于以上考慮的感應(yīng)耦合充電變換器原理框圖。圖中，輸出整流采用全橋整流電路，輸出濾波器采用電容濾波，輸入端采用了PFC電路以限制進(jìn)入電網(wǎng)的總諧波量不會超標(biāo)，這里采用的是單獨(dú)設(shè)計的PFC級。低功率時，PFC也可與主充電變換器合為帶PFC功能的一體化充電電路。

如前所述，充電器設(shè)計中很重要的一個考慮是感應(yīng)耦合器匝比的合理選取。為使設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化，按3種充電模式設(shè)計的感應(yīng)耦合充電變換器都必須能夠采用相同的電動汽車插座。限制充電器高頻變壓器副邊匝數(shù)的因素包括功率范圍寬，電氣設(shè)計限制和機(jī)械設(shè)計限制。典型的耦合器設(shè)計其副邊匝數(shù)為4匝。對于低充電等級，一般采用1∶1的匝比，對于高充電等級，一般采用2∶1的匝比。對于30kW·h以內(nèi)的儲能能力，隨充電狀態(tài)不同，電動汽車電池電壓在DC200～450V范圍內(nèi)變化，變換器拓?fù)鋺?yīng)當(dāng)能夠在這一電池電壓變化范圍內(nèi)提供所需的充電電流。4.1充電模式1

這是電動汽車的一種應(yīng)急充電模式，充電較慢。按這種模式設(shè)計的充電器通常隨電動汽車攜帶，在沒有標(biāo)準(zhǔn)充電器的情況下使用，從而必須體積小，重量輕，并且成本低。根據(jù)這些要求，可采用單級高功率因數(shù)變換器，降低整機(jī)體積，重量，降低成本，獲得較高的整機(jī)效率。圖5給出一種備選方案：兩個開關(guān)管的隔離式Boost變換器[6]。在不采用輔助開關(guān)時，單級Boost級電路提供PFC功能并調(diào)節(jié)輸出電壓。當(dāng)輸入電壓為AC120V時，輸入電壓峰值為170V，由于變壓器副邊匝數(shù)為4匝，輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍為DC200～400V，因而變壓器可以采用1∶1的匝比，原邊繞組均采用4匝線圈。典型的電壓電流波形如圖6所示。當(dāng)原邊開關(guān)管S1及S2均開通時，能量儲存在輸入濾波電感中，同時輸出整流管處于關(guān)斷態(tài)。當(dāng)開關(guān)管S1及S2中任一個開關(guān)管關(guān)斷時，儲存能量通過原邊繞組傳輸?shù)礁边?。由于變換器的對稱工作，變壓器磁通得以復(fù)位平衡。為使輸入電感伏秒積平衡，必須滿足（1）Vinmax≤(Np/Ns)VB(1－Dmin)

（1）假定變壓器匝比為1∶1，最大輸入電壓為170V，則輸出電壓為DC200V時占空比為0.15，輸出電壓為DC475V時占空比為0.5。如圖5所示，主開關(guān)管上的電壓應(yīng)力為2VB。當(dāng)輸出電壓為DC400V時，開關(guān)管電壓應(yīng)力是DC800V，這一電壓應(yīng)力相當(dāng)高。而且，由于傳輸電纜和感應(yīng)耦合器的漏感，器件電壓應(yīng)力可能會更高。為了限制器件最大電壓應(yīng)力，可以采用圖5所示的無損吸收電路。但無論是在哪種情況下，都必須采用1200V電壓定額的器件。因高耐壓的MOSFET的導(dǎo)通電阻較高，導(dǎo)通損耗就會很大。因而，要考慮采用低導(dǎo)通壓降的高壓IGBT。但I(xiàn)GBT器件開關(guān)損耗也限制了開關(guān)頻率的提高。開關(guān)管的平均電流為ISavg=(1/2)ILavg

（2）對于1.5kW功率等級，輸入電流有效值為15A，平均開關(guān)電流是13A，峰值電流為22A，需要電流定額至少為30A的開關(guān)器件。盡管這個方案提供了比較簡單的單級功率變換，但也存在一些缺陷，如半導(dǎo)體器件承受的電壓應(yīng)力較高、輸出電壓調(diào)節(jié)性能差，輸出電流紋波大。為了降低器件的開關(guān)損耗，可以采用圖5所示的軟開關(guān)電路。給MOSFET設(shè)計的關(guān)斷延時確保了IGBT的ZVS關(guān)斷。在電流上升模式中，MOSFET分擔(dān)了輸出濾波電流，其電壓應(yīng)力為IGBT的一半。從而，可以采用600V的器件。同時，因關(guān)斷損耗的降低，開關(guān)頻率得以提高。另一個降低器件電壓定額的方案是采用兩級變換結(jié)構(gòu)。前級PFC校正環(huán)節(jié)可以采用帶有軟開關(guān)功能的Boost變換器，允許高頻工作。后級DC/DC功率變換級，可以采用半橋串聯(lián)諧振變換器，提供高頻電流鏈。圖7給出了適用于充電模式1的兩級功率變換電路結(jié)構(gòu)圖。若輸入電網(wǎng)電壓是AC115V，為了降低DC/DC變換器的電流定額，輸出電壓可以提升到DC450V。這樣Boost級功率開關(guān)管可以采用500～600V的MOSFET，半橋變換器的開關(guān)器件可以采用300～400V的MOSFET。由于采用半橋工作，感應(yīng)耦合器可以采用1∶2的匝比。若原邊繞組為4匝，則副邊繞組為8匝。Boost開關(guān)管的電流定額是30A，而半橋變換器開關(guān)管的電流定額是20A。

4.2充電模式2這是電動汽車的一種正常充電模式，充電過程一般在家庭和公共場所進(jìn)行，要求給使用者提供良好的使用界面。充電模式2的充電功率等級是6.6kW。230V/30A規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)電網(wǎng)電源足以給這種負(fù)載供電。其典型的充電時間為5～8h。與充電模式1中充電功率變換器相類似，充電模式2也可采用單級AC/DC變換器。但由于帶PFC功能的單級變換器，開關(guān)管的峰值電流很高，因而最好采用兩級變換器。其中，PFC級可采用傳統(tǒng)的Boost升壓型電路，開關(guān)管采用軟開關(guān)或硬開關(guān)均可。但為了提高效率，更傾向于選擇軟開關(guān)Boost變換器。圖8給出兩種采用無損吸收電路的軟開管Boost變換器主電路功率級。圖9給出兩種采用有源開關(guān)輔助電路的軟開管Boost變換器功率級[7][8]。若電網(wǎng)輸入電壓為230V，則輸出電壓可以調(diào)節(jié)到400V以上。這使得后級變換器的設(shè)計變得容易，感應(yīng)耦合器可以取1∶1的匝比。因此，如果電池最高電壓為400V，則前級輸出電壓可以采用DC450V。與采用帶附加有源開關(guān)輔助電路的軟開管Boost變換器功率級相比，無損吸收軟開管Boost變換器功率級因無需有源器件，因而更具優(yōu)勢。特別是圖8(b)，因其開關(guān)管的關(guān)斷dv/dt得到了控制，開通為零電壓開通，且主開關(guān)管上的電壓應(yīng)力為輸出電壓，因而整機(jī)性能得到大大改進(jìn)。圖10給出無損吸收電路的典型波形。

對于6.6kW的功率定額，450V的輸出電壓，需要采用600V/60A的MOSFET?？筛鶕?jù)應(yīng)用場合需要，整機(jī)設(shè)計可選擇單模塊或多模塊并聯(lián)方案。對于后級DC/DC變換器，由于輸入輸出均為容性濾波器，因此，只有具有電流源特性的高頻變換器適用。以下幾種有大電感與變壓器原邊相串聯(lián)的拓?fù)溥m合采用。其中一種形式是圖11所示的全橋型變換器。原邊電路中采用串聯(lián)電感，從而感應(yīng)耦合器的漏感被有效利用起來，磁化電感也可利用來擴(kuò)大變換器ZVS的工作范圍。對于450V的輸入總線電壓，可以采用1∶1的匝比，也即原邊繞組和副邊繞組均采用4匝線圈。橋式結(jié)構(gòu)的變換器拓?fù)涞娜秉c(diǎn)之一是峰值電流較高，特別在低壓輸入時峰值特別高。此外對應(yīng)輕載時，變換器進(jìn)入斷續(xù)工作狀態(tài)，主開關(guān)管的開通損耗增加，調(diào)節(jié)特性變差。因而，通常要保證一個最小負(fù)載電流，確保ZVS。另一類具有高頻電流源特性的變換器拓?fù)涫侵C振變換器。文獻(xiàn)[8]對這些變換器拓?fù)溥M(jìn)行了分類，分為電流型和電壓型。在電流型變換器中，變換器由電流源供電。在這類拓?fù)渲校娏鞯玫接行У目刂?。但其缺陷是開關(guān)管上承受的電壓未得到有效控制。因為，大多數(shù)功率器件對過流的承受能力比過壓的承受能力要強(qiáng)。另外，在電壓源型變換器中，開關(guān)器件的電壓得到很好的限制，但在全橋和半橋拓?fù)渲?，卻可能會因擊穿損壞。這些變換器通常被分為串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)諧振3種類型。圖12給出這些基本的諧振變換器拓?fù)涫疽鈭D。在串聯(lián)諧振變換器中，諧振電感與變壓器原邊串聯(lián)，而其他類型變換器中，電容與變壓器串聯(lián)。只有串聯(lián)諧振變換器是硬電流源特性，而其他類型變換器是硬電壓源型。為了有效利用感應(yīng)耦合器磁化電感和匝間電容，可以采用不同的串聯(lián)諧振變換器。一種拓?fù)湫问绞菆D13所示的串并聯(lián)LLCC諧振變換器[9][10]。另外一些諧振變換器也可考慮。如前所述，匝間電容、磁化電感和漏感均得到了充分利用。這一方案因變換器和感應(yīng)耦合器得到了很好的匹配，頗具吸引力。該變換器可以工作于高于諧振頻率的ZVS狀態(tài)，或低于諧振頻率的ZCS狀態(tài)，如圖14所示。輸出電壓