淺析電動汽車充電電源并聯(lián)均流技術

張家貴+劉洋+趙浪

摘 要：電動汽車充電電源大部分采用多個充電電源并聯(lián)完成大功率輸出。在此系統(tǒng)的基礎上，可以對電動汽車充電電源多個關鍵技術進分析，基本研究包括PFC整流技術研究、線性穩(wěn)壓電源技術研究、電壓型開關電源技術研究、電流型開關電源技術研究及軟開關技術研究等，文章重點研究了電動汽車充電電源通常采用的各種并聯(lián)均流技術。

關鍵詞：電動汽車；充電電源；并聯(lián)均流技術

電動汽車以電代油，可有效減少車輛環(huán)境污染，緩解交通運輸行業(yè)對石油資源過度消耗。電動汽車環(huán)保節(jié)能，是建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段，當今世界面臨資源不足、環(huán)境污染等問題，電動汽車由于其良好的性能和比肩傳統(tǒng)汽車的駕駛體驗而成為了當下汽車行業(yè)新寵。越來越多的國家、企業(yè)投入到了電動汽車的成長行列中，我國也加大了對電動汽車行業(yè)的投入和支持，尤其是純電動汽車。國際上純電動汽車技術日趨成熟，純電動汽車已成為新型、適用、環(huán)保的代名詞，也是將來我國汽車產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展和加大投入的重要方向。

1 技術領域及背景

“充電電源模塊并聯(lián)均流”方案的采用，主要是由于單臺充電電源模塊的輸出電流、功率不能滿足電動汽車大容量電池快速充電的需求，因此在實際使用中采用模塊并聯(lián)的構造方法，用一定規(guī)格的模塊式電源并聯(lián)來達到充電電源大的電流輸出和功率輸出的目的。一般情況就是電源模塊輸出之間的并聯(lián)，必要的時候采用每個模塊相等的負載電流，或者會出現(xiàn)一些并聯(lián)的模塊的輕載運行，有的甚至會過載的情況，輸出的電源不但不能為其供電，還會成為電壓輸出模塊的負載，也就很容易導致其損壞，所以對于電動充電電源之間模塊需要進行統(tǒng)一處理，必須采用一定的均流技術，以此在增加電源輸出功率的同時提高電動汽車充電電源的可靠性等各項性能。

2 充電電源并聯(lián)系統(tǒng)不均流的原因分析

根據(jù)輸出的類型，一般可以對電源分為恒壓電源和恒流電源。對恒流電源進行并聯(lián)，由于系統(tǒng)中電流很多的反饋沒有及時有效的處理，所以對于系統(tǒng)輸出電流將會因為反饋系數(shù)對相同的數(shù)據(jù)保持差別，也就不會采用恒壓電源進行，但是在對處理的時候，系統(tǒng)并聯(lián)設計需要進行及時的分析，全面的了解系統(tǒng)的設計方案，保證各個輸出的恒壓電流的性質(zhì)，也就導致輸出的電壓之間存在很大的差距，所以需要采取一定的均流電源技術。根據(jù)使用的開關電源的結(jié)構和恒壓電源的輸出的特征進行分析，對輸出的均流電源進行及時的總結(jié)，具體來說，對于引起系統(tǒng)不均流的原因主要包括以下三種，就是對反應系統(tǒng)和電源輸出的電流的差異性、輸入到負載的銜接電阻不匹配、外部寄生參數(shù)不一致。依據(jù)體系不均流緣故原由，則可以采用主動均流技術確保各模塊間電流被主動平均分配，從而確保體系統(tǒng)各并聯(lián)模塊均處于同等功率輸出狀況。

3 充電電源并聯(lián)均流技術的分析

3.1 輸出阻抗法

在日常的工作中，電源模塊的輸出阻抗并聯(lián)輸出法也被稱作電壓調(diào)節(jié)率法，這種方法是通過調(diào)節(jié)開關變換器的外特性即調(diào)節(jié)輸出阻抗，達到并聯(lián)模塊均流的目的。

輸出阻抗法在實際工作過程中，是最容易實現(xiàn)多個模塊電源均流輸出的方法，這種方法的本質(zhì)是采用開環(huán)控制，因此在小電流時很容易造成電流分配特性差、重載時不均衡等問題。在工作過程中，為很好的滿足每個模塊的使用要求，還要對個別的模塊進行有效的調(diào)整，還要對出現(xiàn)的問題及時的指出，對很多的電流影響因素進行分析，對于元器件的容差、元件老化、物理條件改變使元件性能的變化有差別等。在用輸出阻抗法實現(xiàn)均流的電源系統(tǒng)運行一段時間，電流分配又會不均勻了。

3.2 主從設置法

對主從設置法主要就是指電源在并聯(lián)系統(tǒng)中n個電源模塊的使用中，通過對每個電源模塊的主電源的設置，對其他在電源模塊的跟蹤過程中，保證輸出的電流。主從設置法適用于電流型控制的并聯(lián)系統(tǒng)中，這種均流控制的精度很高，但主要缺點是一旦主控模塊失效，則整個電源系統(tǒng)不能正常工作，因此這個方法不適用于冗余并聯(lián)系統(tǒng)。

3.3 自動均流法

對于自動均流法就是根據(jù)溫度的相應控制，保證并聯(lián)系統(tǒng)的分率分配方法，對各個模板的電源之間進行不同的并聯(lián)處理，同時根據(jù)模塊自身的溫度對現(xiàn)實的功率進行相應的調(diào)節(jié)，一般情況都是系統(tǒng)的電流控制的實現(xiàn)，所以需要對系統(tǒng)中各個模塊的電源的所占比例的分析，采用溫度控制的方法，各模塊的功率是由該模塊的溫度決定的，而不是電流，從而使各模塊內(nèi)部溫度趨于相等。這樣，在最低成本下達到最高的可靠性。

3.4 強迫均流法

強迫均流是通過監(jiān)控單元模塊實現(xiàn)均流控制，一般通過軟件控制來實現(xiàn)：并聯(lián)電源系統(tǒng)監(jiān)控軟件通過計算和比較各并聯(lián)電源模塊的輸出電流與系統(tǒng)平均電流，然后再調(diào)整個別電源模塊輸出電壓，使其電流與平均電流相等。這種方式易于實現(xiàn)、均流控制精度高，但其瞬態(tài)響應比較差、調(diào)節(jié)時間長、成本高。

4 結(jié)束語

本文介紹和電動汽車充電電源并聯(lián)均流問題的提出，詳細地討論了一些充電電源并聯(lián)均流技術的原理及優(yōu)缺點。隨著電動汽車及其充電電源技術的發(fā)展，針對不同充電系統(tǒng)的要求，基于各種智能化的檢測、運算和控制，可以更好地采用復雜的控制策略，實現(xiàn)均流冗余、故障檢測、熱拔插維修和模塊的智能管理。

參考文獻

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[4]王新寬，魏殿杰.軟開關自主均流智能直流電源裝置的設計[J].電工技術，2004，3.

作者簡介：張家貴（1987-），男，湖北荊門人，中級工程師，研究方向：嵌入式軟硬件。

劉洋（1987-），男，湖北荊門人，助理工程師，研究方向：電力電子技術。

趙浪（1987-），男，湖北荊門人，研究方向：電力電子技術。