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车载充电机方案

来源:艾睿电子    |    发布时间:2022-05-09 15:09:00    |    浏览:

车载充电机最主要的功能是将外部提供的交流电,通过整流、升压转换成动力蓄电池充电所需的稳定的高压直流电,为动力蓄电池充电,保证车辆正常行使;此外在充电过程中,还为低压系统提供低压电源(一般为12V)。

 另外车载充电机还必须提供各种保护功能,包括过压、过流、过温、欠压等多种保护功能。能够在充电系统出现异常时会及时切断供电,在充电完成后自动切断输出。

 在通讯方面,车载充电机的通讯系统还必须将充电状态发送给BMS,而且BMS需要通过通讯系统控制车载充电机的工作状态并且可以将内部故障信息发送到CAN网络 。

 

 

一、功能示意图

 

 

二、车载充电机的拓扑结构


车载充电机内部一般分为3部分,主电路、控制电路、线束及标准件。

主电路:前端将交流电转换为恒定电压的直流电,主要是全桥电路+PFC电路。后端

为DC/DC变换器,将前端转出的直流高压电变换为合适的电压及电流供给动力电池。

控制电路:控制MOS管的开关,与BMS之间通讯,监测充电机状态,与充电桩握手

等功能。

线束及标准件:用于主电路及控制电路的连接,固定元器件及电路板。


我们主要讨论主电路的方案:

传统的的OBC主要使用两级结构的拓扑,PFC+隔离DCDC的方案,这种方案中,按照功率电路的不同,又分为三种:

 

1. 传统桥式PFC+LLC方案,这种方案可以适配高电压的应用,常规的市电或者更高的电压系统都可以使用这种拓扑结构,这种拓扑的缺点是低输入电压的系统不适用。

2. 无桥式PFC+LLC方案,这种方案的优点是适应于各种宽电压范围的应用,对低输入电压的系统应用也同样支持。

3.无桥式PFC+双变压器的LLC电路,这种拓扑的优点是可以降低变压器的高度,提高系统的功率密度。

以上三种是最常见的基础的拓扑结构,但是实际应用中,现在基本上主机厂倾向于选择6.6KW的双向OBC,这种方案的优点是正向充电6.6KW,可以方便两个3.3KW的模块并联,非常适合现在的模块化设计方法。


三、OBC的发展方向和新材料的应用

车载充电机技术发展为新能源汽车的普及起到了推动作用,车载充电机对充电功率、充电效率、重量、体积、成本以及可靠性要求较高。为实现车载充电机的智能化、小型化、轻量化、高效率化的要求,新的研究方向主要集中在智能化充电、电池充放电安全管理、提高车载充电机效率和功率密度、实现车载充电机的小型化等方面。

除了OBC发展向马达驱动和OBC一体化发展外,新材料的应用特别是碳化硅器件的应用是满足现在OBC行业要求变化最好的研究方向。