電動(dòng)汽車(chē)雙向LLC諧振式充電模塊研究

戴 彥，田紅霞

（唐山學(xué)院智能與信息工程學(xué)院，唐山 063000）

為有效解決傳統(tǒng)日常使用能源逐漸稀缺以及逐漸改善空氣指數(shù)和污染情況加劇的問(wèn)題，使用新能源也是越來(lái)越多的受到社會(huì)的普遍關(guān)注，而車(chē)輛能源發(fā)展已經(jīng)成為如今我國(guó)能源戰(zhàn)略發(fā)展的重大措施之一[1]。新能源車(chē)輛主要是指：混合型的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)汽車(chē)（HVL）、燃料指向型電池類汽車(chē)（FEV）、單純型電動(dòng)汽車(chē)（BEV）、醇酸型汽車(chē)、燃料型車(chē)輛以及氨能源驅(qū)動(dòng)機(jī)型汽車(chē)等。目前，單純型電動(dòng)汽車(chē)（BEV）在市場(chǎng)上民眾需求量比較大，在其推廣和使用過(guò)程中還是有著許多問(wèn)題出現(xiàn)的，而在充電設(shè)備的快捷和其基礎(chǔ)設(shè)施的完備等，也對(duì)其充電設(shè)備的充電時(shí)間提出了較大的技術(shù)要求，這也是電動(dòng)車(chē)難以普遍進(jìn)行推廣的重要限制因素[2]。

1 電動(dòng)汽車(chē)雙向LLC諧振式充電模塊的硬件設(shè)計(jì)

1.1 諧振腔主要參數(shù)設(shè)計(jì)

在電流的正反雙向運(yùn)轉(zhuǎn)模式下，諧振腔可以進(jìn)行直流增大、電阻輸入對(duì)抗W以及各電量使用狀態(tài)等方面，具備極其類似的特點(diǎn)[3]。在使用充電模塊上，其工作轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)是在正向運(yùn)轉(zhuǎn)模式下，即增加充電模式的充電時(shí)間，對(duì)正向W的運(yùn)轉(zhuǎn)模式其中的設(shè)計(jì)指數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而對(duì)諧振腔的主要參數(shù)進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，對(duì)D、L、P的值數(shù)進(jìn)行適度更改。國(guó)內(nèi)車(chē)輛市場(chǎng)中的電動(dòng)車(chē)多數(shù)情況下是以W硼酸鐵鋰電池作為其蓄電池的主要儲(chǔ)能單元，W硼酸鐵鋰電池具備以下功能：具備高效的速度輸出，標(biāo)準(zhǔn)直流電流為3-9C、接連電流的高放電量可達(dá)18C，瞬間的脈沖電流放出量可達(dá)30C；具有良好的髙溫性能，在外部溫度達(dá)到88C時(shí)，其內(nèi)部溫度則有100C，當(dāng)儲(chǔ)電池的放電量結(jié)束時(shí)，其最高溫可達(dá)200C；具備良好的使用壽命循環(huán)，歷經(jīng)600次循環(huán)，其放電量也可以仍然保持大于97%；而當(dāng)過(guò)度放電量到零伏也不會(huì)有所折損；保持了高效充電速率；低廉的成本，沒(méi)有大規(guī)模的記憶效果，充電池即使經(jīng)常處于沒(méi)有完全充滿的狀態(tài)下工作，其電量?jī)?chǔ)存是會(huì)迅速下降到額定量值數(shù)，這種現(xiàn)象就叫記憶效果。

1.2 壓腔陣蕩電路

在基波分析法的運(yùn)行條件下，考慮到基于諧振腔的特殊性能，諧振腔的電量傳遞只會(huì)和諧振腔的電路、電流的基本波速有關(guān)，而忽略其高波頻的影響，見(jiàn)公式（1）。

因此，在對(duì)電動(dòng)車(chē)的充電裝置方面的研發(fā)必須同時(shí)滿足占地小、功率大、充電時(shí)間短等要求。交流電波電壓的輸入輸出進(jìn)行解析分解后，則諧振腔的輸入交流電波電壓可用公式（2）表達(dá)

具有氨、鋰電池是具備高性能的記憶，而W硼酸鐵鋰電池缺沒(méi)有這種現(xiàn)象，無(wú)論電池處在什么工作狀態(tài)，都可以隨充隨用，沒(méi)有必要進(jìn)行放電后再充電。

2 電動(dòng)汽車(chē)雙向LLC諧振式充電模塊的軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)擴(kuò)展函數(shù)的描述分析進(jìn)行建模設(shè)計(jì)，正向運(yùn)行模式下其變換器非線性網(wǎng)絡(luò)的等效電路是其輸入兩側(cè)的等效交流電波的升幅值數(shù)為輸入電壓K，電磁感應(yīng)L是從變壓器中調(diào)整出來(lái)的，而諧振電流Z與電磁電流Z/M/L的差值會(huì)傳遞到兩側(cè)，為輸出電波電容C和承載電阻提供能源。根據(jù)信號(hào)模型分析，在不同開(kāi)關(guān)頻率和負(fù)載的工作狀態(tài)下，變換器系統(tǒng)的穩(wěn)定性與零極點(diǎn)變化情況是負(fù)相關(guān)關(guān)系，伴隨著系統(tǒng)穩(wěn)定性越高，其零點(diǎn)變化越小。

3 仿真實(shí)驗(yàn)論證分析

為保證本文提出的方法的有效性，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證，實(shí)驗(yàn)論證采用相同電動(dòng)車(chē)，進(jìn)行論證實(shí)驗(yàn)。

為保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，采用傳統(tǒng)充電方法，即每放電結(jié)束后進(jìn)行生充電，作為實(shí)驗(yàn)論證對(duì)比，對(duì)充電時(shí)間以及使用時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。其實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果曲線如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果曲線

根據(jù)上圖1分析可以得出，本文提出的方法與傳統(tǒng)的充電法相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)電動(dòng)汽車(chē)雙向LLC諧振式充電模塊進(jìn)行分析，依托電動(dòng)汽車(chē)的充電模式和電池類型，根據(jù)充電時(shí)間和放電時(shí)間的分析數(shù)據(jù)，對(duì)模型進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)本文設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)論證表明，本文設(shè)計(jì)的方法具備極高的有效性。希望本文的研究能夠?yàn)殡妱?dòng)汽車(chē)雙向LLC諧振式充電模塊提供理論依據(jù)。