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車載充電機工作原理和過程

2020-2-6 13:27:59??????點擊:

充電機是采用高頻電源技術,運用先進的智能動態調整充電技術。它采用恒流/恒壓/小恒流智能三個階段充電方式,具有充電效率高,操作簡單,重量輕,體積小等特點。充電機是我國廣泛在華北地區,機器內部電力器件(如變壓器、電感、電容器等)都較大,一般在帶載較大運行時存在較小噪聲,但該機型在惡劣的電網環境條件中耐抗性能較強,可靠性及穩定性均比高頻機強。

??1 電動汽車充電機種類

??電動汽車充電機,按照是否固定在汽車上,劃分為車載充電機和非車載充電機兩類。非車載充電機又分成交流充電樁和直流充電樁兩種。車載充電機,以交流電源作為輸入,輸出為直流,直接給動力電池充電;非車載直流充電機,交流輸入,直流輸出,可以直接給動力電池充電。前者功率較小,后者較大。另外一種,交流充電樁,交流作為輸入,輸出也是交流,不能直接給動力電池充電,需要連接車載充電機,進行交直流轉換,才能實現充電。交流充電樁內部比較簡單,基本功能就是將電網交流電引出到方便電動汽車充電的位置,并提供一個標準的充電接口。受到車載充電機能力的限制,交流充電樁功率一般也不需要太大。

??2 車載充電機在電動汽車上的位置

??車載充電機作為電動汽車電氣系統的一部分,被固定在底盤上。車載充電機的輸入端,以標準充電接口的形式固定在車體上,用于連接外部電源。車載充電機的輸出端,直接連接動力電池包慢充電接口。在電動汽車CAN總線通訊拓撲結構中,車載充電機作為一個節點,掛在CAN總線上,通過CAN與整車控制器交換數據。

??3 充電模式

??充電模式指充電過程中,電流、電壓以怎樣的規定性提供給電池。充電模式,對充電效率、電池壽命都會產生顯著影響。主要的充電模式有恒流充電,恒壓充電,先恒流后恒壓充電,同向脈沖充電和正負脈沖充電幾類。在基本類型的基礎上,一直有研究人員在探索更為合理高效的充電方式。比如,結合恒流恒壓充電,中間采用正負脈沖充電方式。在較長時間脈沖正向充電以后,夾雜短暫的負向脈沖充電,用以消除正向充電過程中產生的極化現象,降低回路電阻,進而提高了充電效率,同時對降低充電溫度也有正向作用。

??4 充電截止條件

??充電模式另一個被討論最多的點,是充電截止條件??梢员挥米鞒潆娊刂沟呐袚?,常見的有電池包總電壓,電池單體最高電壓,充電電流。電池包總體電壓作為充電截止條件:在充電過程后期,電池包總電壓隨著充電過程的進行而逐漸提高,達到某一個設定閾值后,充電過程結束。在這個過程中,如果充電截止總電壓的設置數值比較高,而電池包中單體電芯的一致性又不是特別好,可能出現單體電壓已經到了報警閾值,而總電壓依然沒有觸及截止值的情況。單體電池最高電壓作為充電截止條件:把電池管理系統監測到的單體電芯電壓中最大值作為判據,當電壓達到設定的截止電壓值時,充電過程結束。由于單體之間不一致性的存在,如果沒有合理的均衡措施,必然存在著一批電芯,電壓還沒有達到滿電電壓。充電電流作為充電截止條件:接近滿充狀態,電壓恒定,電流則逐漸減小,當電流減小到設定閾值以下,充電過程結束。

??5 車載充電機工作原理

??控制單元,采樣輸出電流和電壓,經過處理后將實時值傳遞給PID(一種閉環自動控制技術,是比例、積分、微分控制器的簡稱)控制回路,由控制器比較測量值與期望值之間的差距,再將調節要求傳遞給PWM回路(PWM脈沖寬度調制技術),用脈沖寬度變化去控制高壓回路中功率器件的開閉時間的長短,最終實現輸出電流和電壓盡量接近于主控系統要求的數值。低壓輔助單元,是一個標準低壓電源,輸出電壓12V或者24V,用于充電期間,給電動汽車上的用電器供電,比如電池管理系統、熱管理系統、汽車儀表等。功率單元,一般包括輸入整流,逆變電路和輸出整流3個部分,將輸入的工頻交流電轉化成適合動力電池系統能夠接受的適當電壓的直流電。輸出端口,包括低壓輔助電源正負極兩個pin口,高壓充電回路正負極兩個pin口,底盤地,通訊線CANH和CANL(還可以有CAN屏蔽),充電請求信號線。其中,高壓連個pin口與電池包相連;充電請求信號線用于,充電機的輸入端口與外部電源之間完成充電連接確認以后,通過“充電請求信號”線向車輛控制器發送充電請求信號,同時或延時一小段時間后,用低壓輔助電源給整車供電。

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