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车载充电机工作原理和过程

添加时间:2019-11-28

  •   充电机是采用高频电源技术,运用先进的智能动态调整充电技术。它采用恒流/恒压/小恒流智能三个阶段充电方式,具有充电效率高,操作简单,重量轻,体积小等特点。充电机是我国广泛在华北地区,机器内部电力器件(如变压器、电感、电容器等)都较大,一般在带载较大运行时存在较小噪声,但该机型在恶劣的电网环境条件中耐抗性能较强,可靠性及稳定性均比高频机强。

      1 电动汽车充电机种类

      电动汽车充电机,按照是否固定在汽车上,划分为车载充电机和非车载充电机两类。非车载充电机又分成交流充电桩和直流充电桩两种。车载充电机,以交流电源作为输入,输出为直流,直接给动力电池充电;非车载直流充电机,交流输入,直流输出,可以直接给动力电池充电。前者功率较小,后者较大。另外一种,交流充电桩,交流作为输入,输出也是交流,不能直接给动力电池充电,需要连接车载充电机,进行交直流转换,才能实现充电。交流充电桩内部比较简单,基本功能就是将电网交流电引出到方便电动汽车充电的位置,并提供一个标准的充电接口。受到车载充电机能力的限制,交流充电桩功率一般也不需要太大。

      2 车载充电机在电动汽车上的位置

      车载充电机作为电动汽车电气系统的一部分,被固定在底盘上。车载充电机的输入端,以标准充电接口的形式固定在车体上,用于连接外部电源。车载充电机的输出端,直接连接动力电池包慢充电接口。在电动汽车CAN总线通讯拓扑结构中,车载充电机作为一个节点,挂在CAN总线上,通过CAN与整车控制器交换数据。

      3 充电模式

      充电模式指充电过程中,电流、电压以怎样的规定性提供给电池。充电模式,对充电效率、电池寿命都会产生显著影响。主要的充电模式有恒流充电,恒压充电,先恒流后恒压充电,同向脉冲充电和正负脉冲充电几类。在基本类型的基础上,一直有研究人员在探索更为合理高效的充电方式。比如,结合恒流恒压充电,中间采用正负脉冲充电方式。在较长时间脉冲正向充电以后,夹杂短暂的负向脉冲充电,用以消除正向充电过程中产生的极化现象,降低回路电阻,进而提高了充电效率,同时对降低充电温度也有正向作用。

      4 充电截止条件

      充电模式另一个被讨论最多的点,是充电截止条件。可以被用作充电截止的判据,常见的有电池包总电压,电池单体最高电压,充电电流。电池包总体电压作为充电截止条件:在充电过程后期,电池包总电压随着充电过程的进行而逐渐提高,达到某一个设定阈值后,充电过程结束。在这个过程中,如果充电截止总电压的设置数值比较高,而电池包中单体电芯的一致性又不是特别好,可能出现单体电压已经到了报警阈值,而总电压依然没有触及截止值的情况。单体电池最高电压作为充电截止条件:把电池管理系统监测到的单体电芯电压中最大值作为判据,当电压达到设定的截止电压值时,充电过程结束。由于单体之间不一致性的存在,如果没有合理的均衡措施,必然存在着一批电芯,电压还没有达到满电电压。充电电流作为充电截止条件:接近满充状态,电压恒定,电流则逐渐减小,当电流减小到设定阈值以下,充电过程结束。

      5 车载充电机工作原理

      控制单元,采样输出电流和电压,经过处理后将实时值传递给PID(一种闭环自动控制技术,是比例、积分、微分控制器的简称)控制回路,由控制器比较测量值与期望值之间的差距,再将调节要求传递给PWM回路(PWM脉冲宽度调制技术),用脉冲宽度变化去控制高压回路中功率器件的开闭时间的长短,最终实现输出电流和电压尽量接近于主控系统要求的数值。低压辅助单元,是一个标准低压电源,输出电压12V或者24V,用于充电期间,给电动汽车上的用电器供电,比如电池管理系统、热管理系统、汽车仪表等。功率单元,一般包括输入整流,逆变电路和输出整流3个部分,将输入的工频交流电转化成适合动力电池系统能够接受的适当电压的直流电。输出端口,包括低压辅助电源正负极两个pin口,高压充电回路正负极两个pin口,底盘地,通讯线CANH和CANL(还可以有CAN屏蔽),充电请求信号线。其中,高压连个pin口与电池包相连;充电请求信号线用于,充电机的输入端口与外部电源之间完成充电连接确认以后,通过“充电请求信号”线向车辆控制器发送充电请求信号,同时或延时一小段时间后,用低压辅助电源给整车供电。

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