新能源汽車車載充電機詳解

車載充電機是新能源汽車必不可少的核心零部件，其市場規(guī)模隨著新能源汽車市場的快速增長而擴大。2016年，電動汽車車載充電機市場規(guī)模約20億元，未來幾年隨著新能源汽車產(chǎn)量的逐年提升，一覽眾咨詢預(yù)計到2020年國內(nèi)電動汽車車載充電機市場規(guī)模將達到77億元。

車載充電機與傳統(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”總成：指電動機和電動機控制器。

高壓“電控”總成：包含車載 DC/DC 變換器、車載充電機、電動空調(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。

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)：可以保持長期工作和單次充電

9、保護功能：過壓，過流，過熱，短路，反接保護

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：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)、及充電前和充電過程中整組和單體電池的實時數(shù)據(jù)。

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

（3）完備的安全防護措施：

1、交流輸入過壓保護功能。

2、交流輸入欠壓告警功能。

3、交流輸入過流保護功能。

4、直流輸出過流保護功能。

5、直流輸出短路保護功能。

6、輸出軟啟動功能，防止電流沖擊。

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

8、自動判斷充電連接器、充電電纜是否正確連接。當(dāng)充電機與充電樁和電池正確連接后，充電機才能允許啟動充電過程；當(dāng)充電機檢測到與充電樁或電池連接不正常時，立即停止充電。

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

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

11、具有阻燃功能。

　　新能源汽車車載充電機圖解

車載充電機作為一個電力電子系統(tǒng)，主要由功率電路和控制電路組成。

對于功率電路，由變壓器和功率管組成的DC/DC變換器是其重要組成部分。

對于控制電路，它的核心是控制器，用來實現(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)車載充電機接上交流電后，并不是立刻將電能輸出給電池，而是通過BMS 電池管理系統(tǒng)首先對電池的狀態(tài)進行采集分析和判斷，進而調(diào)整充電機的充電參數(shù)。

車載充電機有兩大部分，電源部分（主回路）和充電機控制主板。

充電機控制住主板主要是對電源部分進行控制、監(jiān)測、計量、計算、修正、保護以及與外界網(wǎng)絡(luò)通信等功能，是車載充電機的“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 車載充電機工作原理圖