主頁 > 新聞動態 > 新（xīn）能（néng）源汽車車載充電器OBC工作原理和（hé）過程 2022-03-04

新能源汽車車載充電器OBC工作原（yuán）理和過程

一、電動汽車充電機種（zhǒng）類
電動（dòng）汽車充電機，按（àn）照是（shì）否固定在汽（qì）車上，劃分為車載充電機和非車載充電機兩類。非車（chē）載充電（diàn）機又分成交流充電樁和（hé）直流充電（diàn）樁兩種。

二、車載（zǎi）充電機
以交流（liú）電源作為輸入，輸出為直流，直接給動力（lì）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（chōng）電。前者（zhě）功率較小，後者較大。另外一種（zhǒng），交流充電樁，交流作（zuò）為輸入，輸出也是（shì）交流（liú），不能直接給動力電池（chí）充電，需要連接（jiē）車載充電（diàn）機，進行（háng）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（diàn）網交流電引出到方（fāng）便電動汽車充電的位置（zhì），並提供（gòng）一個標準的充電接口。受到車載充電機能（néng）力的限製，交流充電樁功率一般也不需要太大。2 車載充電（diàn）機在電動汽車上的位置車載充電機作為電動汽車電氣係統的（de）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（xíng）式固定在車體上，用於連接外部電源。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（qì）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與整車控製器交（jiāo）換數據。
三、充電模式
充電模（mó）式指充電過程中，電流、電壓以怎樣的規定性提供（gòng）給電池。充電模式，對充電（diàn）效率、電池壽命都會產生顯（xiǎn）著（zhe）影響。主要的（de）充電模式有恒流充電，恒壓（yā）充（chōng）電，先（xiān）恒流後恒壓充電，同向（xiàng）脈衝充電和正負（fù）脈衝充電幾類。在基本（běn）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（diàn），中間采用正負脈衝充電方式。在較長時間脈衝正向充電以後，夾雜短暫的負向脈（mò）衝充電，用以（yǐ）消除正向充電過（guò）程中（zhōng）產生的極化（huà）現（xiàn）象，降低回路電阻，進而提高了充電效率，同時對降低充電溫（wēn）度也有正向作用。圖（tú）示在後麵的案例說明中。下圖所示為當前最為常見（jiàn）的（de）充電形式，恒流（liú）-恒（héng）壓充電。電量（liàng）較低時采用較大（dà）電流充電，提高充電速度；電量較高時，采用恒壓充電，避免對電池造成傷害（hài）。

四、充（chōng）電截止條件
充電（diàn）模式另一個被（bèi）討論最多（duō）的點，是充電截（jié）止條件。可以被用作充電截（jié）止的判據，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（bāo）總體電壓作為充電截止條件：在充電過程（chéng）後期，電池包總電壓隨著充電過程的進行而逐（zhú）漸提（tí）高，達（dá）到某一個設定閾值後，充電過程結束。在這個過程中，如果充電截止總電壓（yā）的設置數值比較高，而電池包中單體電芯的一致性又不（bú）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（yī）然沒有觸（chù）及截止值的情況。單（dān）體電池最高電壓作為充電截（jié）止條件：把電池管理係統監測到的單體電芯電壓中最（zuì）大值作為判據，當電（diàn）壓達（dá）到設定的截止電壓值（zhí）時，充電過程結束。由於單體之（zhī）間不一致性的存在，如果（guǒ）沒有合理的均衡措施，必然存在著（zhe）一批電芯，電壓還沒有達到滿電電壓。充電電（diàn）流作為（wéi）充電截（jié）止條件：接近滿充（chōng）狀態，電壓恒定，電流則逐漸減小（xiǎo），當電流減小到設定閾值以下，充電過程結束；
五、車載充電機組成及工作原（yuán）理

1.組成（chéng）及原理
上圖是標準《QCT 895-2011 電動汽車用（yòng）傳（chuán）導式車載（zǎi）充電機》中的充電機結構示（shì）意（yì）圖。可以看到，車載充電機主要的組成部分。輸入端口（kǒu），控製單（dān）元，功率單元，低壓輔助單元和輸出端口。輸入接口，7個pin口，三類連接，包（bāo）括高（gāo）壓電源連（lián）接、高壓中性線（xiàn）；車輛（liàng）底盤地；低壓信號的充電連接確認和控製確認。標準的輸入接口采用工頻單相輸入220V電壓。但如果功率需要（yào），也可以（yǐ）啟（qǐ）用（yòng）兩個備用pin口（pin口NC1，NC2），可以實現380V輸入（rù）。控（kòng）製單（dān）元，采樣（yàng）輸（shū）出電流和電壓，經過處理後將實時值傳遞給PID（一種閉環自動控製技術，是（shì）比例、積分、微分控製器的簡稱）控製回路，由控製器比較測量值與期（qī）望值之間的差距，再將調節要求傳遞（dì）給PWM回路（lù）（PWM脈衝（chōng）寬度調製技術），用脈衝寬度變化去控製高壓回路中功（gōng）率器件的開閉時間的長（zhǎng）短，最終實現（xiàn）輸出電流和電壓盡量接近於主（zhǔ）控係（xì）統要求的數值（zhí）。低壓輔助（zhù）單元，是一（yī）個標準低壓電源，輸出（chū）電壓12V或者（zhě）24V，用於充電期間，給電動汽車上的用電器供電，比如電池管理係統、熱（rè）管理係統、汽車儀表等。功率（lǜ）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係統能（néng）夠接受的適當電（diàn）壓的直流（liú）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（hái）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（chōng）電請求信號線用於，充電機的輸入端口與外部電源（yuán）之間完成（chéng）充電連接確認以後（hòu），通過“充電請求信號”線向（xiàng）車輛控製器發送充電請求信號，同時或延時一小段時間後，用低壓輔助電源給整車供電。
2.工作過程
車載充電機（jī）的充電工作過程，在標準《QCT 895-2011 電動汽車用（yòng）傳導式車載充電（diàn）機》中（zhōng）有詳細敘述。

連接確認
上（shàng）圖所示，是汽車行業標準推薦的典型充電連接電（diàn）路形式，圖示狀態為電源插頭與車輛上的充電插座（zuò）插合後的狀態（tài）。完成插頭插座連接後（hòu），車輛處於不（bú）可行駛狀態（具體實現形式沒有要求，可以（yǐ）是互鎖回路或（huò）者其（qí）他狀態控製（zhì）方法）；整車控製器VCU檢查檢（jiǎn）測點3的電壓（yā），用來確認插頭插座是否連接（jiē）完好。如（rú）果連接（jiē）好，檢測（cè）點3應該與係統地接通；圖中（zhōng）的開關S1為電源（yuán）上的起動開關，閉合後，電源上的PWM發生器發出調（diào）製脈（mò）衝信號，VCU檢查（chá）檢（jiǎn）測點2是否收到PWM信號，如果有信號，說（shuō）明充電設備連接完成；

車輛就緒
車載充電機充電控製引導電路如（rú）上圖所示。在完成前麵的連接確（què）認過程以後，車載充電機通過輸出（chū）端口的“充電請（qǐng）求信號”線，向VCU發（fā）送充（chōng）電請求信號，並通（tōng）過低壓（yā）電源口向整車（chē）控製器供電；如果VCU判斷電池包狀態可以充電，則向充電機發送充電報文包含對充電參數的要求（報文內容為整車通訊（xùn）報文的一部分（fèn））。電源通過PWM信號向整車控製器提供電源最大充電電流值，整車控製器綜合考慮（lǜ）電池包，車載充電機（jī）和（hé）充電電源三者的（de）最（zuì）大電流，選擇最小值作為此次充（chōng）電的電流上限，避免三者中的任意一方出現過流。
充電充（chōng）電
電流閾值設置完畢，閉合慢充回路繼電器，開始充電過程。過程中，VCU監測檢測點3的（de）狀態，周期確認連（lián）接狀態是否完好（hǎo）；電源側則（zé）檢查檢測點1，確認連接完好。
充（chōng）電完成
充（chōng）電完成的條件是電池充滿或者前麵在（zài）充電開始以前，充電連接確認過程（chéng）中，任何一個連接確認條件不滿足，VCU都會要求充電結束，並（bìng）發（fā）送報（bào）文，要求（qiú）車載充電機停（tíng）止工（gōng）作，並停止低壓供電

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