揭秘車載充電機(jī)的工作原理和充電過程

新能源電動汽車充電機(jī)，按照其是否固定在汽車上，分為車載充電機(jī)和非車載充電機(jī)兩類。

車載充電機(jī)（On-Board Charger；OBC）是迪龍新能源科技河北有限公司主要產(chǎn)品之一，它以交流電源作為輸入，輸出為直流電，為汽車動力電池充電。除此之外，公司還有車載DC-DC變換器與車載集成一體充電機(jī)等產(chǎn)品。

由于交流充電樁的基本功能只是將電網(wǎng)的交流電引出到方便電動汽車充電的位置，并提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的充電接口，所以車輛在使用交流充電樁充電時(shí)，都需要連接車輛內(nèi)部的車載充電機(jī)進(jìn)行交流到直流轉(zhuǎn)換，才能實(shí)現(xiàn)充電。

車載充電機(jī)是電動汽車電氣系統(tǒng)的重要組成部分，被固定安裝在車輛內(nèi)部，其輸入端以標(biāo)準(zhǔn)充電接口的形式固定在車體上，用于連接外部交流電源，輸出端連接車輛動力電池的慢充接口。

在電動汽車CAN總線通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，車載充電機(jī)作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)掛在CAN總線上，通過CAN與電池管理系統(tǒng)和整車控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

通過《QCT 895-2011電動汽車用傳導(dǎo)式車載充電機(jī)》標(biāo)準(zhǔn)中的充電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，可以看到車載充電機(jī)的主要組成部分有輸入端口、控制單元、功率單元、低壓輔助單元和輸出端口。

如圖所示，輸入接口有7個(gè)pin口，三類連接，包括交流電源連接、高壓中性線、車輛底盤地、充電連接確認(rèn)和控制確認(rèn)。

標(biāo)準(zhǔn)的輸入接口采用單相輸入220V電壓，但如果功率需要，也可啟用兩個(gè)備用pin口，可以實(shí)現(xiàn)380V輸入。

控制單元，通過CAN與車輛電池管理系統(tǒng)進(jìn)行通信，進(jìn)行充電請求、充電監(jiān)控，并調(diào)節(jié)輸出電流和電壓，實(shí)現(xiàn)輸出電流和電壓接近于電池管理系統(tǒng)要求的數(shù)值。

低壓輔助單元，是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的低壓電源，輸出電壓為12V或24V，用于充電期間為電動汽車電池管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、儀表等供電。

功率單元，主要將輸入的交流電轉(zhuǎn)換為適合動力電池系統(tǒng)電壓的直流電。

輸出端口，包括低壓輔助電源正負(fù)極兩個(gè)pin口、高壓直流輸出正負(fù)極兩個(gè)pin口和底盤地、CAN通訊H和L與充電請求信號線。

依據(jù)《QCT 895-2011電動汽車用傳導(dǎo)式車載充電機(jī)》標(biāo)準(zhǔn)中對車載充電機(jī)充電工作過程的詳細(xì)敘述，主要有連接確認(rèn)、準(zhǔn)備就緒、開始充電和充電完成等步驟。

步驟一：連接確認(rèn)

在完成與外部電源插頭插座連接后，此時(shí)車輛處于不可行駛狀態(tài)，整車控制器VCU開始檢查檢測點(diǎn)3的電壓，用來確認(rèn)外部電源插頭是否與車輛連接完好。

如圖所示，當(dāng)開關(guān)S1閉合后，供電設(shè)備上的PWM發(fā)生器發(fā)出調(diào)制脈沖信號，VCU檢查檢測點(diǎn)2是否收到PWM信號，如果有信號，說明充電設(shè)備連接完成。

步驟二：準(zhǔn)備就緒

如上圖車載充電機(jī)控制引導(dǎo)電路圖所示，在完成連接確認(rèn)過程后，車載充電機(jī)向VCU發(fā)送充電請求信號，并通過低壓電源向整車控制器供電，如果VCU判斷電池包狀態(tài)可以充電，則向車載充電機(jī)發(fā)送充電報(bào)文。

然后由供電設(shè)備向整車控制器提供最大充電電流值，在VCU綜合考慮電池包、車載充電機(jī)和供電設(shè)備三者的最大電流后，選擇最小值作為此次充電電流上限，避免三者中任意一方出現(xiàn)過流。

步驟三：開始充電

在充電電流閾值設(shè)置完畢后，慢充回路繼電器閉合，開始充電過程，過程中VCU監(jiān)測檢測點(diǎn)3的狀態(tài)，周期確認(rèn)連接狀態(tài)是否完好，供電設(shè)備端監(jiān)測檢測點(diǎn)1，確認(rèn)連接是否完好。

步驟四：充電完成

充電完成的條件是電池充滿或者在充電連接確認(rèn)過程中，任何一個(gè)連接確認(rèn)條件不滿足，VCU都會要求結(jié)束供電，并發(fā)送報(bào)文要求車載充電機(jī)停止工作。

審核編輯：湯梓紅