随着电动汽车的迅速发展和智能电网建设如火如荼的展开，电动汽车与电网互动（Vehicle to Grid，简称V2G）技术的提出和发展为两者共同发展提供了一个崭新的途径。充放电机作为V2G应用的关键一环，在实现电动汽车与电网能量互动的过程中起着至关重要的作用。本文正是研究基于V2G应用的车载充放电机的功能和实现设计。本文首先对V2G技术作了理论研究，分析电动汽车规模化发展对电网运行、建设的影响以及电动汽车车载蓄电池作为灵活的分布式储能单元为电网的安全高效运行提供能量服务，然后分析V2G应用的模式、关键设备、可行性等。在确定了基于V2G应用的车载充放电机的功能和指标后，本文着重于车载充放电机的研究与设计工作。选取了两级式——双向全桥AC-DC变换器和Buck-Boost直流变换器组合的主电路拓扑，在主电路工作原理分析的基础上，研究单位功率因数运行整流和并网双向变换功能实现的控制策略，提出基于功率平衡的改进式电压电流双环PI控制的单位功率因数校正控制策略。在研究主电路拓扑理论和控制策略的基础上对系统进行了软硬件设计。其中硬件设计包括主电路功率器件、采样电路、控制电路和驱动电路等的设计；软件设计是在基于TMS320F28335芯片上完成的，包括软件控制系统框架、控制算法、程序实现等，着重介绍了软件控制流程、双向变换控制流程、锁相环实现等。系统设计思路清晰，软硬件控制系统设计介绍详细、可操作性强。在系统设计的基础上，通过PSIM仿真软件对系统进行仿真，检验主电路参数设计和控制算法，指导软件控制的设计，为实验做参考。最后构建了基于PE-EXPERT3硬件开发平台的实验验证系统，并进行软件控制调试，实验结果验证系统设计、控制算法的有效性和优越性。