第四届电源科技奖展示|一等奖：高效高功率密度车载充电机技术平台

 

完成单位：台达电子企业管理（上海）有限公司

主要完成人：章进法、孙浩、尤培艾、孟岳勇、平定钢、卢增艺、闫维仪、杨海军

项目亮点

国际领先的车载充电机技术平台，软开关变换器和全数字化控制技术、新型磁集成技术，高效率高功率密度，标准化兼容可扩充技术平台。

车载充电机是新能源汽车的重要电气部件，也是新能源汽车发展的重要技术支撑，研究开发高效高功率密度车载充电机技術平台具有重要的技术和经济意义。本项目瞄准国内和国际新能源汽车发展的机会，研究开发了以3.3KW车载充电机为基础的车载充电机技术平台，在符合全球输入电压和输出范围在200VDC~450VDC内连续可调的条件下整机效率不低于95% ，最高效率达到96.5％，功率密度达到1KW/升，技术性能指标达到国际领先水平。
 

本项目研究的主要技术特点及解决的关键技术问题包括：

1、基于两级变换器结构，采用多相交错并联PFC电路，保证网侧电网品质和全球通用输入设计条件下的高效率，同时也降低输入纹波电流，实现 EMI滤波器设计的小型化；

2、采用全软开关LLC串联谐振DC/DC变换器。通过变母线电压控制技术及变换器综合优化控制方法，在有效解决LLC串联谐振DC/DC变换器宽输出范围调节能力的同时，保证了变换器全负载范围的软开关工作，达到变换器高效率，同时通过提高变换器工作频率，提高功率密度；

3、全数字化控制技术。从交错并联PFC到谐振DC/DC变换器全数字化控制方法，提高了控制的灵活性，有效解决了变母线电压控制及变换器综合优化控制问题。通过全数字化控制技术，同时提高了电源变换器的智能化并提供了技术平台的扩展性；

4、研究提出了磁集成技术。多相PFC的电感集成和谐振变换器的变压器与谐振电感集成的新型集成解决方案，不仅明显减少了磁性元件的尺寸和数量，提高了效率和功率密度，同时有效解决了车载环境下磁性器件的抗震、可靠性及可制造性和成本问题。

5、研究开发了三维机械结构设计方法，提出反扣式安装结构，实现紧凑式设计的高效能热管理。提出并采用了多种先进的密封方式，包括CIPG，FIPG以及FSW等，在保证产品IP6K9K的密封性能的同时，实现整体结构设计的小型化和低成本，并进而实现电气设计的水冷和风冷条件的通用性，达到标准化和可扩展性；

本项目在3.3KW车载充电机平台开发的基础上，通过基础单元标准化的设计理念已成功开发了针对国内市场的3.3Kw, 6.6kw系列和针对国际市场的3.6KW, 7.2KW及11KW系列车载充电机产品，同时实现了技术和元器件设计制造的兼容性和通用性。相关产品的技术性能指标处国际领先水平，已在国内和欧美多家主导车厂为主力新能源车配套采用，并已取得了明显的经济效益。

项目图片

项目完成单位

台达电子企业管理（上海）有限公司

本项目高效高功率密度车载充电机技术平台是台达电子企业管理（上海）有限公司自选自主投入研究开发项目，也是我司向新能源汽车解决方案策略移动的关键性研发课题。公司为本项目研究提供充足的人力、财力及研发实验条件。本项目研究开发组建了包括电气电子开发、控制及软件开发、结构及热管理设计、磁性材料及元件设计、测试及验证系统开发等等功能的年轻化但具丰富研发经验的核心研发团队。研发以3.3KW 车载充电机为核心技术平台，通过研究开发高效高频化功率变换器拓扑、全数字化的控制方案、系统通讯技术，以及结合车载应用的结构和热管理设计方法、磁性元件的抗震设计和性能优化问题， 以及车载电磁兼容性等等问题的深入、综合的研究，达到高效高功率密度的目标，并能在车载严苛工作环境情况下具有高可靠性低成本的技术特点。基于该核心技术平台，进一步开发高效高功率密度的系列化车载充电机产品，包括针对国内市场的3.3Kw, 6.6kw系列和针对国际市场的3.6KW, 7.2KW及11KW系列车载充电机产品， 技术性能指标在国内或国际市场均处于领先水平。 

第一完成人简介

章进法 博士

台达电子企业管理（上海）有限公司设计中心主任 

日博体育在线副理事长
 

章进法,男，1964年出生。1985年毕业于浙江大学电机工程学系, 1991年取得浙江大学电力电子技术博士学位。 1991年至1998年任教于浙江大学电机工程学系，任副教授，并任浙江大学电力电子技术国家专业实验室副主任，浙江大学电力电子技术研究所副所长。期间1995年及1998年于美国弗吉尼亚理工大学电力电子及系统工程研究中心访问教授。1999年加入台达电子，1999年至2001年任台达电力电子研发中心副主任，2002年任台达上海设计中心主任至今，2007年兼任台达杭州设计中心主任至今。章进法博士长期从事电力电子技术及其高频化高效率软开关变换器技术的研究，领导多个设计团队从事高功率密度直流模块电源、电源适配器、高端网路电源、车载及充电机电源、光伏逆变器及新型储能变换器等产品的研究开发，拥有60多项专利。他是日博体育在线副理事长兼任日博体育在线专家委员会副主席，日博体育在线科普工作委员会主任。