電動汽車充電系統是電動汽車的重 要基礎支撐系統，是實現電動汽車產業化和推廣普及的關鍵條件，對電動汽車的產業發展具有重大影響。

電動公交車等大型車輛充電功率大，需設置集中的充電站，采用直流方式充電。小轎車等社會車輛充電功率小，更適合分布式的交流充電模式。電動汽車公共能源供給系統的建設需要根據電動汽車的充電需求，結合電力負荷的特點，在電動汽車不同的發展階段采用不同的充電服務模式，規劃充電基礎設施布點，從而實現提尚電力設備綜合利用效率，調節電網峰谷平衡，改善電網負 荷特性，增加電能在終端能源消費比重的目標。 因此充電裝置的功能，應引導并推動電動汽車。

當前電動汽車充電接口分為交流和直流兩種，交流輸入型電動汽車帶有車載AC-DC變換器，只需釆用交流充電機，輸出交流單相220v或三相380V為電動汽車充電，其主要用于小型車輛（場館車、觀光車、小轎車等），直流輸入型電動汽車采用直流充電機為電動汽車動力電池提供直流電壓/ 電流，充電機需與車載能量管理系統進行通信，以獲取電池信息和充電信息，此種充電方式主要針對 大功率車輛（電動客車、電動工程車等）。

一、直流充電系統構成直流充電系統由_整流裝置、直流輸入控制裝置、直流輸出控制裝置和直流充電管理裝 置組成。其系統框圖如圖1所示。

各裝置功能說明如下：（1）PWM整流裝置：對輸入的三相交流電進行整流，經濾波后，形成穩定的直流母線電壓（650V》以提供給后級輸出控制裝置，為輸出控制裝置提供動力電源。

（2）直流輸入控制裝置（DCM）：主要用于直 流電能計量，直流供電控制、安全防護等。

（3）直流輸出控制裝置（PUM）：主要用于與 車載BMS（能量管理系統）通信，進行DC/DC功率變換，輸出動力電池所需電壓、電流。

（4）直流充電管理裝置：用于人機交互和界 面顯示，實現身份識別、費用收取、票據打印、數據 管理、控制輸入控制裝置供電等。

二、直流充電系統實現

2.1 PWM整流裝置實現流裝置主電路如圖2所示。

人機交互：用于工作狀態檢查、參數設置、系 統維護；控制板：根據參數設定，輸出控制脈沖；

擴展接口：用于遠程狀態查詢、控制；

控制電源：提供各模塊的電源；

流裝置采用三相電壓型拓撲結構，由 空氣開關、預充電電阻、交流接觸器、輸入側電感、 三相全控型橋式變換器、直流母線電容、假負載、 IGBT驅動和保護電路、控制系統等部分組成。

PWM整流裝置控制系統為由電流內環、電壓外環構成的雙閉環控制系統，DSP作為主控制芯 片，釆用電壓空間矢量調制（SVFWM）算法實現對 輸入電流、輸出電壓的控制。直流側輸出電壓經過取樣反饋，與給定參考電壓比較，以比較后得到 的誤差值作為電壓環PI調節節器的輸入，輸出作為交流側電流幅度的給定。電流環PI調節器以電流幅度給定及電流反饋信號作為輸入，經過運算后獲得空間指令電壓矢量，然后通過空間電壓矢量合成，使得實際的空間電壓矢量跟蹤指令電壓矢量，以達到控制輸入電流幅度和相位的目的。

PWM整流裝置的保護電路通過對輸入電壓、輸出電壓、輸出電流等的釆樣，實現輸入過壓、輸入欠壓、輸入缺相、輸出過壓、輸出過載、輸出短路 等保護功能。

2.2 輸入控制裝置實現直流輸入控制裝置由功率控制模塊、充電電 能計量模塊、單片機控制板、控制電源板等組成， 系統框圖如圖3所示。

當進行充電操作時，在DC650V電壓正常并 且充電插頭己經正確連接后，單片機控制板通過CAN信接口接收直流充電管理裝置的控制信號，控制接觸器接通，為輸出插座供電。在充電過程中，控制板定時讀取電度表的數據，并發送給充電管理裝置。當充電結束時，控制板控制接觸器斷開，停止為輸出插座供電。

2.3直流輸出控制裝置實現直流輸出控制裝置硬件框圖如圖4所示。

直流輸出控制裝置主電路釆用隔離型DC/DC變換器拓撲，由前級輸入電容、濾波電路、橋式 變換器、高頻變壓器、輸出二極管整流橋、輸出接 觸器等部分組成。輸出電壓、電流信號經過采樣反饋電路送入控制板，與給定信號進行比較，通過 PI調節器后，作為控制信號輸入PWM生成模塊， 通過改變控制脈沖的占空比來調節輸出電流或電壓。

控制板通過CAN通信接口接收BMS（車載電池管理系統）的電池信息，根據BMS控制指令來啟動、停止充電過程，同時根據充電控制算法實現對輸出電流、電壓的控制。人機接口提供直流輸出控制裝置工作參數顯 示、按鍵控制、MCM信功能。2.4 充電管理裝置實現充電管理裝置的系統結構如圖5所示，主要 由嵌入式控制器、觸摸顯示屏、射頻卡讀卡器、 C_信卡、遠程監控通信擴展卡、微型打印機 等部分組成。

圖4

工作流程描述如下：MCM首先通過射頻卡讀 卡器讀取用戶信息，并顯示E卡信息，提示用戶 正確連接充電插頭，選擇充電時間、充電方式等， 并確認啟動充電。

在充電過程中，MCM定時獲取電量數據。當達到用戶設置的充電時間或充電電量時，發送停 止充電指令給直流輸入控制模塊，控制直流輸入 控制模塊中主接觸器動作，切斷動力電源，并在人機操作界面上提示用戶充電結束，用戶拔下插頭 后，可以進行結帳、查看消費信息、打印票據等操 作。

三 、系統特點1、釆用模塊化設計思想，充電系統的電源模塊、控制模塊、輸出模塊邏輯、物理上分開，便于 維修和替換。

2、控制模塊滿足通用化要求，可通過配置 不同的電源模塊和充電模塊形成不同的產品系列。

3、各模塊之間米用弱親合連接，適應未來 不同的電動汽車能源供給服務模式需求。

4、系統具有在線編程功能，程序開發方便， 具有集成度高、可靠性好等突出特點。

5、系統顯示形式多樣、準確性高，具有良好 的人機交互界面，操作便利。

6、系統采用冗余設計，預留大量開發空間， 便于功能的擴展和升級換代。