新能源汽车车载充电机详解

车载充电机是新能源汽车必不可少的核心零部件，其市场规模随着新能源汽车市场的快速增长而扩大。2016年，电动汽车车载充电机市场规模约20亿元，未来几年随着新能源汽车产量的逐年提升，一览众咨询预计到2020年国内电动汽车车载充电机市场规模将达到77亿元。

车载充电机与传统汽车相比较，新能源汽车有三大核心部件，分别是：“电池”总成：指电池和电池管理系统；“电机”总成：指电动机和电动机控制器。

高压“电控”总成：包含车载 DC/DC 变换器、车载充电机、电动空调、PTC、高压配电盒和其他高压部件，主要部件是车载DC/DC 变换器和车载充电机。

图表 1 新能源汽车系统总成结构示意图

　　车载充电机参数：

1、输入电压：AC220V±10% 50-60Hz

2、输出电压：48V、 72V、 144V、 200-420V 、 500-650V

3、输出电流：30A、 25A、 20A、 10A 、 50A

4、输出功率：1.8kW 1.8kW 3kW 3.3kW 30KW

4、输出纹波：≤1% （满载）

5、电压、电流稳定精度：≤1％

6、谐波：≤5％

7、工作效率： ≥95%

8、工作状态：可以保持长期工作和单次充电

9、保护功能：过压，过流，过热，短路，反接保护

10、低压辅助电源：DC13.5V/100W稳压电源

11、CAN通讯介面：

12、安全指标：绝缘电阻≥200MΩ 耐压1500V/min

13、功率因数： 0.99（有源功率因数校正APFC）

14、尺寸：电议

　　功能

（1）具备高速CAN网络与BMS通信的功能，判断电池连接状态是否正确；获得电池系统参数、及充电前和充电过程中整组和单体电池的实时数据。

（2）可通过高速 CAN网络与车辆监控系统通信，上传充电机的工作状态、工作参数和故障告警信息，接受启动充电或停止充电控制命令。

（3）完备的安全防护措施：

1、交流输入过压保护功能。

2、交流输入欠压告警功能。

3、交流输入过流保护功能。

4、直流输出过流保护功能。

5、直流输出短路保护功能。

6、输出软启动功能，防止电流冲击。

7、在充电过程中，充电机能保证动力电池的温度、充电电压和电流不超过允许值；并具有单体电池电压限制功能，自动根据BMS的电池信息动态调整充电电流。

8、自动判断充电连接器、充电电缆是否正确连接。当充电机与充电桩和电池正确连接后，充电机才能允许启动充电过程；当充电机检测到与充电桩或电池连接不正常时，立即停止充电。

9、充电联锁功能，保证充电机与动力电池连接分开以前车辆不能启动。

10、 高压互锁功能，当有危害人身安全的高电压时，模块锁定无输出。

11、具有阻燃功能。

　　新能源汽车车载充电机图解

车载充电机作为一个电力电子系统，主要由功率电路和控制电路组成。

对于功率电路，由变压器和功率管组成的DC/DC变换器是其重要组成部分。

对于控制电路，它的核心是控制器，用来实现与BMS的CAN通信，并控制功率电路按照三段式充电曲线给锂电池组充电。

当车载充电机接上交流电后，并不是立刻将电能输出给电池，而是通过BMS 电池管理系统首先对电池的状态进行采集分析和判断，进而调整充电机的充电参数。

车载充电机有两大部分，电源部分（主回路）和充电机控制主板。

充电机控制住主板主要是对电源部分进行控制、监测、计量、计算、修正、保护以及与外界网络通信等功能，是车载充电机的“中枢大脑”。

电源部分主要作用是将220伏交流电转化为300多伏的直流电，电源部分又分为PFC和LLC两部分，实际上我们可以把PFC看作是AC/DC，而把LLC看作是DC/DC。

　　图表 3 车载充电机工作原理图