新能源汽車車載充電機(jī)詳解

車載充電機(jī)是新能源汽車必不可少的核心零部件，其市場(chǎng)規(guī)模隨著新能源汽車市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)而擴(kuò)大。2016年，電動(dòng)汽車車載充電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模約20億元，未來(lái)幾年隨著新能源汽車產(chǎn)量的逐年提升，一覽眾咨詢預(yù)計(jì)到2020年國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車車載充電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到77億元。

車載充電機(jī)與傳統(tǒng)汽車相比較，新能源汽車有三大核心部件，分別是：“電池”總成：指電池和電池管理系統(tǒng)；“電機(jī)”總成：指電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)控制器。

高壓“電控”總成：包含車載 DC/DC 變換器、車載充電機(jī)、電動(dòng)空調(diào)、PTC、高壓配電盒和其他高壓部件，主要部件是車載DC/DC 變換器和車載充電機(jī)。

圖表 1 新能源汽車系統(tǒng)總成結(jié)構(gòu)示意圖

　　車載充電機(jī)參數(shù)：

1、輸入電壓：AC220V±10% 50-60Hz

2、輸出電壓：48V、 72V、 144V、 200-420V 、 500-650V

3、輸出電流：30A、 25A、 20A、 10A 、 50A

4、輸出功率：1.8kW 1.8kW 3kW 3.3kW 30KW

4、輸出紋波：≤1% （滿載）

5、電壓、電流穩(wěn)定精度：≤1％

6、諧波：≤5％

7、工作效率： ≥95%

8、工作狀態(tài)：可以保持長(zhǎng)期工作和單次充電

9、保護(hù)功能：過(guò)壓，過(guò)流，過(guò)熱，短路，反接保護(hù)

10、低壓輔助電源：DC13.5V/100W穩(wěn)壓電源

11、CAN通訊介面：

12、安全指標(biāo)：絕緣電阻≥200MΩ 耐壓1500V/min

13、功率因數(shù)： 0.99（有源功率因數(shù)校正APFC）

14、尺寸：電議

　　功能

（1）具備高速CAN網(wǎng)絡(luò)與BMS通信的功能，判斷電池連接狀態(tài)是否正確；獲得電池系統(tǒng)參數(shù)、及充電前和充電過(guò)程中整組和單體電池的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

（2）可通過(guò)高速 CAN網(wǎng)絡(luò)與車輛監(jiān)控系統(tǒng)通信，上傳充電機(jī)的工作狀態(tài)、工作參數(shù)和故障告警信息，接受啟動(dòng)充電或停止充電控制命令。

（3）完備的安全防護(hù)措施：

1、交流輸入過(guò)壓保護(hù)功能。

2、交流輸入欠壓告警功能。

3、交流輸入過(guò)流保護(hù)功能。

4、直流輸出過(guò)流保護(hù)功能。

5、直流輸出短路保護(hù)功能。

6、輸出軟啟動(dòng)功能，防止電流沖擊。

7、在充電過(guò)程中，充電機(jī)能保證動(dòng)力電池的溫度、充電電壓和電流不超過(guò)允許值；并具有單體電池電壓限制功能，自動(dòng)根據(jù)BMS的電池信息動(dòng)態(tài)調(diào)整充電電流。

8、自動(dòng)判斷充電連接器、充電電纜是否正確連接。當(dāng)充電機(jī)與充電樁和電池正確連接后，充電機(jī)才能允許啟動(dòng)充電過(guò)程；當(dāng)充電機(jī)檢測(cè)到與充電樁或電池連接不正常時(shí)，立即停止充電。

9、充電聯(lián)鎖功能，保證充電機(jī)與動(dòng)力電池連接分開以前車輛不能啟動(dòng)。

10、 高壓互鎖功能，當(dāng)有危害人身安全的高電壓時(shí)，模塊鎖定無(wú)輸出。

11、具有阻燃功能。

　　新能源汽車車載充電機(jī)圖解

車載充電機(jī)作為一個(gè)電力電子系統(tǒng)，主要由功率電路和控制電路組成。

對(duì)于功率電路，由變壓器和功率管組成的DC/DC變換器是其重要組成部分。

對(duì)于控制電路，它的核心是控制器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)與BMS的CAN通信，并控制功率電路按照三段式充電曲線給鋰電池組充電。

當(dāng)車載充電機(jī)接上交流電后，并不是立刻將電能輸出給電池，而是通過(guò)BMS 電池管理系統(tǒng)首先對(duì)電池的狀態(tài)進(jìn)行采集分析和判斷，進(jìn)而調(diào)整充電機(jī)的充電參數(shù)。

車載充電機(jī)有兩大部分，電源部分（主回路）和充電機(jī)控制主板。

充電機(jī)控制住主板主要是對(duì)電源部分進(jìn)行控制、監(jiān)測(cè)、計(jì)量、計(jì)算、修正、保護(hù)以及與外界網(wǎng)絡(luò)通信等功能，是車載充電機(jī)的“中樞大腦”。

電源部分主要作用是將220伏交流電轉(zhuǎn)化為300多伏的直流電，電源部分又分為PFC和LLC兩部分，實(shí)際上我們可以把PFC看作是AC/DC，而把LLC看作是DC/DC。

　　圖表 3 車載充電機(jī)工作原理圖