车载充电机解决方案
车载充电机对所有电动汽车和插电式混合动力车以及增程式电动车来说都是必不可少的装备，即使是换电为主的电动汽车，通常也需配备一个车载充电机。
未来汽车发展的三大趋势是：电气化、智能化及信息化。汽车电气化首先要解决的是能量的存储与补给。与传统汽车加油方式不同，电动汽车的能量补给方式是靠给其能量储存单元——动力电池补充足够的能量来实现，因此，电能补给方式的高效、安全和便捷对于电动汽车的普及至关重要。
车载充电机的应用
电动汽车能量补给方式有很多，主要有换电和充电两种。充电式按照充电机的位置可分为车载充电和非车载充电，即人们常说的慢充和快充。按照充电设备与电动汽车的接触方式可分为传导式和感应式。
慢充所依赖的基础设施成本较低，IEC61851中MODE1和MODE2用普通的家用插座就可以充电。对于私家车主来说，慢充不仅方便，而且有利于延长电池的使用寿命。表1所示为慢充系统的基本参数。
整车厂对于车载充电机的期望通常是：低廉的成本、尺寸小、重量轻、高效率、高寿命、高可靠性和安全性，另外最好还有成功的配套经验。目前市场上主流的充电机功率分别是3.3kW和6.6kW，与充电设备的电压和电流等级相关。
新型充电机技术特点和优势
1. 广泛的适应性
该充电机几乎能满足世界各地的充电电网及充电设备接口要求（见图1），其输入电压及工作频率范围较宽，与世界不同地区的电网都能匹配工作。该充电机预留了较多的通信功能，其中包含三路CAN通信、PLC通信以及CHAdeMO通信功能，能与不同的充电设备进行通信从而实现充电管理功能。因此，无论是欧美常用的Combo PLC通信还是日本常用的CHAdeMO CAN通信，该充电机都支持。
值得一提的是，目前欧美多数整车厂正将PLC的通信媒介从220 V低压配电线改成Control Pilot通信线，此举可以省略PLC解耦变压器，而且无论是快充还是慢充，PLC都能正常通信，便于智能电网的集成和提供其他的一些增值服务功能。
2.易于扩展的架构及全数字化控制系统
车载充电机的系统架构基本类似，主要包括以下几个部分：输入EMI滤波、整流及PFC、DC/DC转换以及系统控制板，具体如图2所示。基于传统电源行的技术积累，国内所做的充电机多采用模拟电源的控制方式，而该充电机实现全数字的控制方式，及PFC和DC/DC 均用单独的DSP控制，更好地满足了车辆自诊断、易维护的要求，而且数字电源更易于扩展和升级，控制起来更加灵活方便，可以实现更高级的控制算法。
3.系统的安全性及可靠性
为保证系统的功能安全，该产品在开发过程中严格按照ISO26262的要求和流程进行，并且通过FMEA和FTA进行有效的风险管理。系统软件按照AUTOSAR的标准进行开发，有效保证了软件质量。
产品经过严苛的汽车环境测试，包括电气功能、高压安全、气候试验、振动、耐久性及EMC 等，整个测试持续了80周的时间。
未来技术展望
1.大功率充电
电动汽车充电时间长是其发展的一大障碍，随着人们对快速充电的需求越来越高，大功率车载充电机将是未来的一个发展趋势。目前科世达公司已成功开发3.3 kW车载充电机，未来将进一步开发6.6kW充电机。
2.感应式充电
感应式充电成本相对较高，目前尚未得到普及，但其充电的方便性不言而喻。该方案具有以下特点：接口为车前端的车牌，无需额外的空间；安全，无接触损耗，维护方便，不受天气影响；相对于车底部的感应充电成本更低；充电功率为3.3kW，与车载充电机配合使用，用户可选择感应式充电或传导式充电。
3.V2G
电动汽车充电功率比较大，大量的电动汽车充电会给电网带来巨大的冲击，因此电网的智能化改造是电动汽车规模化应用的前提，必须从电网的规划、建设、运行和服务等方面综合考虑电动汽车充电对电网的影响。智能电网包括电网的信息化、智能化以及互动化。信息化是指电网信息、充电设备以及充电车辆状态信息的共享。智能化是指电网运行状态的自动监控以及车辆充电策略的优化。互动化是指电网和电动车辆等用户资源之间的协调运行及电能在受控状态下的双向交换（V2G），实现电网的谷峰调节。
结论
电动汽车是未来汽车行业发展趋势，随着技术越来越成熟、成本越来越低、基础设施越来越完善，电动汽车时代也离我们越来近。车载充电机作为电动汽车关键零部件之一，对于电动汽车的普及起到了至关重要的作用。
纯电动汽车以锂电池为动力源，充满电后，以电力做功推动汽车。不同于汽油发动机汽车需要添加汽油，纯电动汽车在电力耗光后通过外置电源对其进行充电，通常单次行驶里程在100～200公里。与传统汽车相比，纯电动车在使用成本上有着无以比拟的优势，百公里约消耗15度电，成本8元，仅相当于汽油发动机汽车成本1/10。目前，国家已着手进行电动汽车和新能源汽车的示范推广，电动汽车充电站则是主要环节之一，必须与电动汽车其他领域实现共同协调发展。 充电模式 电动汽车能源供给系统主要由供电系统、充电系统和动力蓄电池构成。另外，还包括充电监控、电池管理和烟雾报警监控等。充电机是充电系统的重要组成部分。充电站给汽车充电一般分为三种方式：普通充电、快速充电、电池更换。普通充电多为交流充电，对于容量不超过5kW的交流充电机，输入为额定电压220V、50Hz的单相交流电，对于容量大于5kW的交流充电机，输入为额定线电压380V、50Hz的三相交流电。将交流插头直接插在电动汽车充电接口，充电时间大约需要4～8小时。快速充电多为直流充电，直流充电机输入为额定线电压380V、50Hz的三相交流电，输出电压一般不超过700V，输出电流一般不超过700A。交流输入隔离型AC/DC充电机的输出电压为额定电压的50%～100%，并且输出电流为额定电流时，功率因数应大于0.85，效率应不小于90%。 充电机应能够保证在充电过程中动力蓄电池单体电压、温度和电流不超过允许值。充电机应具备防输出短路和防反接功能。充电机至少能为以下三种类型动力蓄电池中的一种充电：锂离子蓄电池、铅酸蓄电池、镍氢蓄电池。 动力电池组充电模式采用“恒流―恒压”两阶段充电模式。充电开始阶段，一般采用最优充电倍率(锂离子电池为0.3C)进行恒流充电。(C是电池的容量，如C="800mAh"，1C充电率即充电电流为800mA）在这一阶段，由于电池的电动势较低，即使电池充电电压不高，电池的充电流也会很大，必须对充电电流加以限制。所以，这一阶段的充电叫“恒流”充电，充电电流保持在限流值。随着充电的延续，电池电动势不断上升，充电压也不断上升。当电池电压上升到允许的最高充电电压时，保持恒压充电。在这一阶段，由于电池电动势还在不断上升，而充电电压又保持不变，所以电池的充电流呈双曲线趋势不断下降，一直下降到零。但在实际充电过程中，当充电电流减小到0.015C时，说明充电已满就可停止充电。这一阶段的充电叫“恒压”充电，这一阶段的充电电压：U=E+IR为恒压值。这是锂离子动力电池组对充电模式的基本要求。此外，充电系统还必须具有自动调节充电参数、自动控制和自动保护功能。尤其在恒压充电阶段，如果单体电池的充电电压超过允许的充电电压时，充电机应能自动减小充电电压和电流，使该电池的充电电压不超过允许的充电电压，防止该电池过压充电。充电过程及充电电压、电流的变化如图1所示。
文献综述 电子信息工程 车载手机充电器设计 一、前言 随着汽车工业的发展，车载手机充电器被广泛的应用。除了改进电池性能外还要发展完善的辅助充电设备，因而研制一种方便、快捷、高效的充电器是必不可少的。 目前，国内外充电设备大体可以分为两种，即接触式和感应式[1,2]。根据手机充电器能否安装在汽车上[3]，又可以把充电器分为非车载手机充电器和车载手机充电器两种。车载手机充电器的特点主要是有较为简单的充电方式，但有较长的充电时间。 目前我国市场上的一些充电器的控制电路的主题仍然是模拟电路，外围器件多，且电路复杂，可靠性并不高。因而，充电器作为汽车重要的辅助充电设备，对它的研究还是有很大的发展空间的。 现在市场上，比较有影响力的车载充电器有MiLi Universal Charge等产品。此款产品特有的电源管理方案，输出电流达1A，是目前世界上充电最快的USB充电器。 目前市场上手机充电器的种类可分为旅行充电器、座式充电器和车载充电器等类型[4]。车载手机充电器能使用户方便在汽车上为手机充电，是汽车重要的车载能源。 车载手机充电器的使用方法是用汽车点烟器作为电源插座直接为手机充电。车载充电器的一端插入点烟器，另一端连接手机。车载充电器的发展是为了方便车主能利用车载电源随时随地为数码产品进行充电，这是汽车上备急的最好选择。 二、主题 1、车载手机充电器概述 随着汽车工业的发展，车载手机充电器被广泛的应用。车载手机充电器的特点主要是有较为简单的充电方式，但有较长的充电时间。车载手机充电器的使用方法是用汽车点烟器作为电源插座直接为手机充电。车载充电器的一端插入点烟器，另一端连接手机。车载充电器的发展是为了方便车主能利用车载电源随时随地为数码产品进行充电，这是汽车上
车载手机充电器？ 简单的： 直接将车载12V电源经一片7805变成5V,再通过10十几个100K电阻分压，得到4.5~4.8伏的电压即可。 复杂的，12V通过LM317或者LM2596之类的芯片，稳压到4.7V ,并用一个电流检测模块，比如可用LM311之类的精密比较器，一旦电流减小，则通过电源芯片关断供电。但要注意，这些电源芯片大部分都是内部工作在开关模式，所以输出纹波比较大，注意要做好输出滤波。 分析一个电源，往往从输入开始着手。220V交流输入，一端经过一个4007半波整流，另一端经过一个10欧的电阻后，由10uF电容滤波。这个10欧的电阻用来做保护的，如果后面出现故障等导致过流，那么这个电阻将被烧断，从而避免引起更大的故障。右边的4007、4700pF电容、82KΩ电阻，构成一个高压吸收电路，当开关管13003关断时，负责吸收线圈上的感应电压，从而防止高压加到开关管13003上而导致击穿。13003为开关管(完整的名应该是MJE13003)，耐压400V，集电极最大电流1.5A，最大集电极功耗为14W，用来控制原边绕组与电源之间的通、断。当原边绕组不停的通断时，就会在开关变压器中形成变化的磁场，从而在次级绕组中产生感应电压。由于图中没有标明绕组的同名端，所以不能看出是正激式还是反激式。不过，从这个电路的结构来看，可以推测出来，这个电源应该是反激式的。左端的510KΩ为启动电阻，给开关管提供启动用的基极电流。13003下方的10Ω电阻为电流取样电阻，电流经取样后变成电压(其值为10*I)，这电压经二极管4148后，加至三极管C945的基极上。当取样电压大约大于1.4V，即开关管电流大于0.14A时，三极管C945导通，从而将开关管13003的基极电压拉低，从而集电极电流减小，这样就限制了开关的电流，防止电流过大而烧毁(其实这是一个恒流结构，将开关管的最大电流限制在140mA左右)。变压器左下方的绕组(取样绕组)的感应电压经整流二极管4148整流，22uF电容滤波后形成取样电压。为了分析方便，我们取三极管C945发射极一端为地。那么这取样电压就是负的(-4V左右)，并且输出电压越高时，采样电压越负。取样电压经过6.2V稳压二极管后，加至开关管13003的基极。前面说了，当输出电压越高时，那么取样电压就越负，当负到一定程度后，6.2V稳压二极管被击穿，从而将开关13003的基极电位拉低，这将导致开关管断开或者推迟开关的导通，从而控制了能量输入到变压器中，也就控制了输出电压的升高，实现了稳压输出的功能。而下方的1KΩ电阻跟串联的2700pF电容，则是正反馈支路，从取样绕组中取出感应电压，加到开关管的基极上，以维持振荡。右边的次级绕组就没有太多好说的了，经二极管RF93整流，220uF电容滤波后输出6V的电压。没找到二极管RF93的资料，估计是一个快速回复管，例如肖特基二极管等，因为开关电源的工作频率较高，所以需要工作频率的二极管。这里可以用常见的1N5816、1N5817等肖特基二极管代替。同样因为频率高的原因，变压器也必须使用高频开关变压器，铁心一般为高频铁氧体磁芯，具有高的电阻率，以减小涡流。 本文来自：我爱研发网(https://www.doczj.com/doc/5a18747896.html,) 详细出处：https://www.doczj.com/doc/5a18747896.html,/bbs/dispbbs.asp?boardID=56&ID=15346&page=1
车载充电机与BMS电池管理方案设计详解 [导读]车载充电机作为电动汽车关键零部件之一，对于电动汽车的普及起到了至关重要的作用。而在车载充电机测试方案方面，能提供专业方案的供应商并不多。 关键词：车载充电机电源管理汽车电子 2015年第一季度，在多重利好政策的刺激下，国内新能源汽车市场增长加快，仅第一季度新能源汽车乘用车销售达到26581辆。当然电动汽车在发展的同时，离不开与之配套的基础设施的建设。车载充电机作为电动汽车关键零部件之一，对于电动汽车的普及起到了至关重要的作用。而在车载充电机测试方案方面，能提供专业方案的供应商并不多。艾德克斯作为在新能源领域的领先测试测量方案供应商，提供的测试方案不仅能够完全满足不同型号的车载充电机测试的需求，还能通过一套软件来控制测试过程与充电机本身，具有其他厂商的测试方案所不具备的独特且重要的功能。 车载充电机与BMS电池管理系统 充电机主要应用给电动汽车上的动力电池充电，按是否安装在车上，充电机可分为车载式（随车型）和固定式。固定式充电机一般为固定在充电站内的大型充电机，主要以大功率和快速充电为主。而车载充电机安装在车辆内部，其优势就是可以在车库，路边或者住宅等任何有交流电源供电的地方随时充电，功率相对较小。 目前绝大多数的车载充电机都采用智能化的工作方式给动力电池充电，这直接关系着动力电池的寿命和充放电过程中的安全性。作为电动汽车最核心的动力电池，它是一个由多个单体电池封装成的电池组，虽然通过单体电池的电流相同，但是放电的深度会有所不同，深度放电是对电池的一种损耗；并且如果深度放电后的电池还被按照常规的电流值充电，则是对电池的进一步损耗。因此，BMS电池管理系统是电动汽车的一个重要部分，实现对动力电池电压及剩余容量（SOC）等数据的监控和管理。下图中简单表示了车载充电机和BMS
试析大功率超级电容智能充电机的设计曹伯文 摘要:超级电容器是上世纪七十年代发展起来的一种免维护、环保型的储能硬件，介于传统的静电电容器与化学电池之间，具有充电时间短、寿命长、温度特性好、环保等优势。据悉，超级电容器发展至今，其容电量已经涨至传统静电电容器的2000-6000倍，也因此，超级电容器多被用于需要超大电流、超高效率的设备中，在我国社会发展中占据着越发重要的作用。文章探讨了大功率超级电容智能充电 机的设计。 关键词:超级电容；大功率；智能充电 前言：目前，我国就超级电容相关领域应用研究较多，如：充电效率、智能 充电、充放电特性等，但是相关文献却相对较少。目前，我国应用大功率开关电 源时，当高频、大电流处于连接状态，依然会被电磁干扰，影响电网运行，影响 电路稳定；并且，当相关设备输出大功率时，开关依然会处于严重损耗状态，导 致设备功率与效率受到不良影响[1]。对此，文章探讨了大功率超级电容智能充电 机的设计，以此保障大功率设备的稳定工作。 1、超级电容器在国内外发展状况 世界经济环境的影响，电容器产业所需要的能源、材料、劳动力等不断增加 成本，电子元件行业想要在市场上脱颖而出，创新成为重点。目前，片式化、小 型化、复合化、高精度、高可靠性已经成为世界电子元件发展趋势，为适应这一 趋势，我国电容器逐渐加快了向小型化、片式化的前进步伐[2]。据悉，美国弗罗 里达大学的纳米科学技术中心在2016年10月发表的研究论文中写道，新型可弯 曲超级电容诞生，安装该超级电容，手机充电几秒钟，可维持一周以上电量，相 信这项技术会对世界产生较大影响。 2、大功率超级电容智能充电机的系统构成与工作原理 2.1、智能充电机的系统构成 充电机系统中主要包含有主电路与控制电路，其中，主电路由滤波电路、三 相桥式整流电路、全桥式变换器构成；控制电路中包含有主控制芯片、IGBT驱动 模块、CAN通信模块、数据采集模块、显示模块、保护电路模块、故障报警模块、案件电路等[3]。 2.2、智能充电机的工作原理 实际上，充电机主电路工作原理如下，充电机通过主电路中的各个部分，将 市电由交流向直流再交流再直流的转化，将市电转化为用户需要的直流电压。其中，三相桥式整流电路主要负责将市电转化为含有脉动的直流电；IGBT全桥逆变 电路主要功能是使IGBT轮流导通，将直流电转变为方波，并送至高频变压器输入端口；由高频变压器转化为交流电压，后经过整流与滤波电路，将其转化为用户 所需要的直流电，保障用户高质量用电。而控制电路的工作原理主要包含有充电 控制电路、数据采集电路、系统保护电路以及人机交互电路，其中，充电控制电 路主要是进行预充电并控制通信模块读取超级电容电池需求信息，以此确定最佳 充电方式、充电电流与电压等，将信息通过显示模块展现给用户，用户确定后， 充电正式开始；数据采集电路主要利用传感器收集相关信息，如：充电机使用的 环境温度、充电机输出电压等，将信息上传到单片机，为充电控制通过依据；系 统保护电路主要重视的是缺相、短路、欠压、过压等可能出现的故障，一旦故障 产生，单片机会及时作出判断，停止充电，发出报警信号；人机交互包括了按键 的设置、充电机实时状态的显示等，实现了智能充电机的手动充电，合理改变充
电动汽车智能充电机设计研究 摘要：面对电动汽车的快速发展，大功率动力电池智能充电机以及充电算法的研究显得愈加重要。本文研制了智能充电机系统，开发了恒流、恒压以及智能充电算法。试验测试结果表明，充电机较好的实现了恒流限压、恒压限流、智能充电以及放电等功能。该智能充电机可以为电动汽车提供稳定可靠的能量转换，并将随着电动汽车的广泛使用不断发展。 关键词：电动汽车智能充电机微机控制 1 引言 电动汽车是目前世界上唯一能达到零排放的机动车。由于环保的要求，加之新材料和新技术的发展，电动汽车进入了发展高潮。电动汽车作为绿色交通工具，将在21 世纪给人类社会带来巨大的变化。顺应当前国际科技发展的大趋势，将电动汽车作为中国进入21 世纪汽车工业的切人点，不仅是实现中国汽车工业技术跨越式发展的战略抉择，同时也是实现中国汽车工业可持续发展的重要选择。 目前我国电动汽车研究已取得阶段性成果，已经完成了电动轿车、电动中型客车和电动大型客车的开发工作。在我国大中城市都普遍存在着十分严重的交通问题和汽车尾气排放污染问题，电动汽车是一种非常理想的中速和短途的日常公共交通工具，因此在我国有着得天独厚的发展条件和广阔的应用前景。根据欧美和日本等先进国家的经验，在进行电动汽车的开发和制造的同时，必须开发电动汽车公共充电站和进行电动汽车示范工程建设，为电动汽车的推广使用积累经验。在城市繁忙地段开辟电动汽车交通线，进行电动汽车的推广示范是一项很有意义的工作，为了作好这项工作，就必须进行电动汽车充电机及其充电管理系统的开发。 随着电动汽车研究的深入，对于电动汽车用电池充电器有了一定的需求，因为这是一个比较新的应用领域，开发者主要集中在一些科研单位或大学中。国内的生产单位主要是面向电瓶车、电动游览车、蓄电池维护等应用场合，因此充电机功率范围有限。从上面的分析可以看出，研制电动汽车大功率智能充电机具有重要意义。 2.1 智能充电机系统特点 ·指示功能： 状态指示：包括电池电压不足、正在充电、充电结束； 故障指示：直流输出侧过电压及欠电压，温度异常，主断路器断开。蓄电池温度异常。·记录功能： 交流输入：对公用充电机记录输入的电力（kW?h），记录一次充电值和日累计值。 温度：充电时电池温度、充电机温度、环境温度。 故障记录：直流输出侧过电压及欠电压，电池或充电机温度异常；
简析车载充电器方案 常规用于汽车电瓶(轿车12V,卡车24V)供电的车载充电器,大量使用在各种便携式、手持式设备的锂电池充电领域,诸如:手机,PDA,GPS等; 车充既要考虑锂电池充电的实际需求（恒压CV，恒流CC，过压保护OVP），又要兼顾车载电瓶的恶劣环境（瞬态尖峰电压，系统开关噪声干扰，EMI等）；因此车充方案选取的电源管理IC必须同时满足：耐高压，高效率，高可靠性，低频率（有利于EMI的设计）的开关电源芯片；通俗讲就是要求“皮实”。 常见的车充方案简介如下： [1]单片34063实现的低端车充方案示意图 优点:：低成本； 缺点：(1)可靠性差，功能单一；没有过温度保护，短路保护等安全性措施； (2)输出虽然是直流电压，但控制输出恒流充电电流的方式为最大开关电流峰值限制，精度不够高； (3)由于34063为1.5A开关电流PWM+PFM模式（内部没有误差放大器），其车充方案输出直流电压电流的纹波比较大，不够纯净；输出电流能力也非常有限；（常见于300ma~600ma之间的低端车充方案中） [2]34063+NPN（NMOS）实现扩流的车充方案示意图
优点：在[1]方案的基础上扩流来满足不断增长的充电电流能力的需求； 缺点：同样存在[1]方案中类似的不足； [3]用2576+358+稳压管的方案示意图 优点：(1)由于2576内置过流保护、过温度保护等安全措施，结合358（双运放）来实现输出恒压CV，恒流CC，过压保护OVP等功能；实现了可靠、安全、完善的锂电池充电方案； (2)由于2576为固定52K PWM变换器，使得车充的EMI设计相对容易； (3)由于2576和358均为40V高压双极工艺制造，更加“皮实”； (4)这种方案常用在0.8A~1.5A左右的车充中； 缺点：(1)系统相对复杂，成本较高； (2)恒流CC和过压保护OVP是通过358的输出去控制2576的EN来实现的，
大功率充电机系统的软件控制设计 发表时间：2018-09-12T13:54:21.587Z 来源：《河南电力》2018年7期作者：于勤录 [导读] 随着电动汽车产业的不断发展，电动汽车已经家喻户晓被越来越多的人所熟知，但是大家对于为之服务的充电设备还不为人所熟悉于勤录 （身份证号码：23082819730127XXXX） 摘要：随着电动汽车产业的不断发展，电动汽车已经家喻户晓被越来越多的人所熟知，但是大家对于为之服务的充电设备还不为人所熟悉，接触的人不多，而大功率充电机多用于充电场站，目前的电动汽车充电站基本都配有经过专门培训的充电人员来进行充电操作。而充电机的智能控制系统在设计时考虑到在使用时可能会遇到的各种情况，通过大量的内部软件程序设计，简化人工操作的复杂性，智能控制充电机和充电车辆的工作。人机交互界面设计的人性化、简洁、方便、实用，尽量减少用户的操作，使用者只需按照提示界面提示进行操作，就可以便捷的为电动汽车进行智能快速充电，甚至能实现在无专人值守情况下的用户自助充电。 前言： 要实现充电机的智能快速充电，必须要有一个可靠、高效、智能的控制程序。充电机的软件设计以人性化和智能化为基础，实时监控充电状态，根据充电电压、充电电流、电池管理信息、充电时间、电池电压、和电池温度等参数设置等信息。对各种信息进行汇总分析和计算，自动选择合适的充电方式，智能控制充电机的输出电压和电流，实现对电动汽车高效、快速、安全的智能充电。充电机能与电池管理系统进行实时通讯并显示充电状态，根据电池状态能实现不同充电阶段的自动转化和充电，也可以根据用户的设定的参数，自动选择合适的方式进行充电。充电机充电枪接口里面有CAN通讯总线，协议符合国标《GB_T27930-2011电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》。 1.主控制程序设计 大功率充电机在通电后会进行初始化，自检正常后进入欢迎页面，显示“请刷卡”字样。首先需要在读卡器位置刷充电卡，充电卡需要身份进行验证，如果验证不合格则会提示为非充电卡，不能提供充电服务，验证通过后进入选择服务页面。可选择的服务有自动充电与手动充电两种充电模式和查询服务可以供用户选择，选择相应的服务，会分别进入对应的子流程，如果取消则返回欢迎使用页面。 图4-1 大功率充电机软件主流程图 Fig4-1 High power charger software flowchart 当充电完成后需要重新刷充电卡结束充电，然后根据本次充电的电量进行结算或把数据传给后台进行扣费，并显示结算信息，其内容包括：本次充电机的使用起止时间、充电时长、电池SOC的起止数值、充电电量、本次充电所用金额以及卡内余额。点击确认后完成充电，延时5秒后会自动跳转到起始页面，主程序流程图如图4-1所示。最后将充电枪从电动汽车充电接口处拔出并放回到一体机的固定位置，充电才算最终完成。 2.主要子程序的设计 主程序里面包含很多子程序，当主程序需要用的什么功能时会调用相应功能的子程序，通过各子程序之间的相互配合和协同工作，才能保证充电机实现智能快速充电和其它各种功能。 2.1 刷卡充电流程的设计 用户在充电时可能存在不同的需求，大功率充电机设计了多种充电方式供用户进行充电选择。充电时需要用户对充电参数进行手动设置，其中充电电压、充电电流和停机电流是必须设置的参数。在设置参数时充电机会给出一定范围值，设置的数值不得超出指定范围，如果参数设置错误会进行提示，需要重新设定。有四种设定的充电方式可以供用户选择，想要在一定时间内充电，可以选择定时充电，设置充电运行时间，时间到了自动停止充电；想要充一定的电量，可以选择定量充电，设置需要充电的电量值，电量达到后自动停止充电；想要充一定金额的电量，可以选择定额充电，设置需要充电的金额值，达到设定金额的电量，充电机自动停止充电；自动充满，当电池充满后会自动停止充电。 设置充电参数需要对电动汽车的充电需求要有一定的了解，合理的设置参数，才能更好的充电。如果参数设置的不合理可能会影响
电动汽车车载充电机测试解决方案 随着现代技术的发展和世界资源、环境难题的突出，电动汽车以其环保、节能、高效的优点已经成为汽车工业研究领域的热点主题。当然电动汽车在发展的同时，对应的电力供给系统的研究和生产也是必不可少的，车载充电机技术的成熟和发展，对于电动汽车的普及起到了至关重要的作用，目前，电动汽车由于高成本，应用难度大等原因其市场价值并未完全发挥，因此能对汽车充电机提供完整可靠方案的供应商并不多，艾德克斯作为在新能源领域领先的测试测量方案供应商，提供的测试方案不仅能够完全满足不同型号的车载充电机测试的需求，还配备了软件来控制充电机和测试方案，具有其他厂商的测试方案所不具备的重要功能。 一、车载充电机工作原理 动力汽车最核心的动力来源是动力电池，目前应用最多的是锂离子电池，它是一个由多个单体电池封装成的电池组组成。因此车载充电机既要考虑锂电池充电的实际需求，又要考虑车载电瓶的恶劣环境；所以车载充电机的方案必须满足耐高压，高可靠，高效率（见图一）。 充电机主要的应用是给电动汽车上的动力电池充电，按是否安装在车上，充电机可分为车载式（随车型）和固定式。固定式充电机一般为固定在充电站内的大型充电机，主要以大功率和快速充电为主。而车载充电机安装在车辆内部，其优势就是可以在车库，路边或者住宅等任何有交流电源供电的地方随时充电，功率相对较小。 车载充电机系统主要采用电压、电流反馈的方法来达到恒流、恒压充电的目的，同时要对充电过程的各种参数进行控制和监测。充电机的电路由主充电路和辅助电路组成。主充电路采用的是全桥逆变电路，另一方面为了对电压、电流、温度进行实时检测，同时报告电池的漏电、热管理、报警、剩余容量等一系列状态，车载动力电池需要有电池管理系统进行辅助管控。
充电机充电机是采用高频电源技术，运用先进的智能动态调整充电技术。它采用恒流/恒压/小恒流智能三个阶段充电方式，具有充电效率高，操作简单，重量轻，体积小等特点。并具有反接、过载、短路、过热等多重保护功能及延时启动，软启动、断电记忆自启动功能等。 ?环境条件 工作温度：(-20～50)℃；贮存温度：(-40～70)℃； 相对湿度：90%(40±2℃)；大气压力：(70～106)kPa； ?整机外形尺寸：19吋机架式长483（430）mm 高88mm 深330mm 整机重量：4.7Kg 图3 （外形任选一种）长148mm 高118mm 深300mm 整机重量：4.5Kg 图8 长130mm 高155mm 深288mm 整机重量：4.5Kg 图14 台式长150mm 高88mm 深340mm 整机重量：5.0Kg 图17 ?输入电压AC 180V～264V 频率：50Hz±10% (或DC250～370V) ?额定输出功率1500W ?输出稳压值DC * ～* V 可由用户指定（1000V内） ?输出稳流值* ～* A 可由用户指定（100A内） ?稳压值调节方式面板多圈微调/面板多圈电位器调节/0～5V外控调节（任选一种）?稳流值调节方式面板多圈微调/面板多圈电位器调节/0～5V外控调节（任选一种）?效率≥92% 功率因数≥0.85 ?负载调整率≤1% ?电压调整率≤0.1% ?纹波电压≤1% Vout(p-p) ?整机过热保护阈值80-85℃ ?保护输入过压，欠压；输出过压，过流，短路；整机过热 ?绝缘电阻≥20M ?输入对机壳耐压≥AC1500V ?输入对输出耐压≥AV1500V ?输出对机壳耐压≥AV500V
文章编号：１００９—３６６４（２００７）０１—００４７—０２ 大功率智能充电器的研究与设计 ‘ｉｉ羧黼艟瓣裁 傅胤荣，胡义华，潘永雄 （广东工业大学物理与光电工程学院，广东广州５２１９００） 摘要：研制了一款基于ＬＰＣ９３３单片机的４段式（涓流短时充电、恒流充电、恒压充电、浮充电）１２Ｖ铅酸蓄电池充电器，该产品充电电流可在ｏ～５０Ａ范围内任意设定，具有完善的声光保护装置，既能快速充电又能对蓄电池进行有效地保护。 关键词：充电器；蓄电池；单片机 中图分类号：ＴＭ９１０．６文献标识码：Ａ ＴｈｅＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｓｉｇｎｆｏｒＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＨｉｇｈ—ＰｏｗｅｒＣｈａｒｇｅｒ ＦＵＹｉｎ＿ｒｏｎｇ，ＨＵＹｉ—ｈｕａ，ＰＡＮＹｏｎｇ—ｘｉｏｎｇ （ＧｕａｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ５２１９００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｉｎｎｏｖａｔｉｖｅｆｏｕｒ－ｓｔｅｐｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｈａｒｇｅｒｂａｓｅｄｏｎＩ．ＰＣ９３３ＭＣＵｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ａｎｄｉｔｓｃｈａｒｇｉｎｇｅｌｅｃｔｒｉｃｃｕｒｒｅｎｔｃａｎｂｅｓｅｔｕｐｆｒｏｍ０ｔｏ５０Ａ．Ｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｈａｒｇｅｒｃａｎｃｈａｒｇｅｔｈｅｂａｔｔｅｒｙｒａｐｉｄｌｙａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｔｈｅｂａｔｔｅｒｙｅｆｆｉｃｉｅｎｔ—ｌｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｈａｒｇｅｒ；ｂａｔｔｅｒｙ；ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ０引言 由于铅酸蓄电池维护简单、价格低廉、供电可靠， 广泛用作汽车、轮船等机动车辆或发电机组的启动电 源。随着经济的发展，大容量蓄电池的应用迅速增加， 人们希望能快捷、安全地对蓄电池进行充电，而现有市 场销售的充电器充电电流多为２０Ａ。为了满足人们 对大功率充电器的需求，笔者设计了一款基于 ＬＰＣ９３３单片机的充电电流５０Ａ、充电功率７４０Ｗ、功 能完善、可扩充的智能充电器。 １充电器原理与设计 １．１总体硬件设计 充电对象是铅酸蓄电池，设计中采用电流、电压负反馈的方法来达到恒流、恒压充电的目的，应用了ＬＰＣ９３３单片机及相应的控制电路。充电器硬件原理如图１所示。 充电器电路主要包括主电源回路、信号控制两部分。主回路部分由桥式整流、ＰＷＭ波形产生和直流滤波等组成。交流电输入后，经全桥整流为３００Ｖ左右的直流电，由大电容进行低频滤波稳压，ＭＯＳ器件Ｑ，、Ｑ２组成半桥逆变器。通过给ＭＯＳ管Ｑ，、Ｑ２加高频方波控制信号，使Ｑ．～Ｑ２周期性地导通，得到脉宽可调的高频交流电，经高频变压器耦合到副边，再经 收稿日期：２００６—０８—０７ 作者简介：傅胤荣（１９７９一），男，广东工业大学物理与光电工程学院０４级硕士研究生，现为广东工业大学首批中韩国际联合培养交换生，就读于韩国檀国大学研究生院电气工学部，主要研究方向：集成电路的研究与运用。 图１充电器原理图 整流管Ｄ２和Ｄ３整流，Ｌ，和Ｃ４滤波，在输出侧得到低纹波直流电压。显示模块是用来显示电池的当前电压与充电电流，显示状态由面板上实现按钮启动。 １．２电路功能设计与分析 １．２．１脉宽调制器ＰＷＭ 脉宽调制控制电路采用开关电源专用集成芯片ＳＧ３５２５，有ＯＵＴ—Ａ与ＯＵＴ—Ｂ反向输出。移相ＰＷＭ的相移控制是通过误差放大器来实现，误差放大器同相端Ｅ／Ａ＋（２脚）接单片机控制输出的电压信号。反相端Ｅ／Ａ一（１脚）接主电路输出电流或电压的反馈信号，电流和电压负反馈信号之间的切换由肖特基二极管Ｄ．的导通截止实现。反馈信号和标准电位比较，差值经放大输出，送至移相脉宽控制器，控制ＯＵＴ－Ａ与ＯＵＴ—Ｂ之间的相位，最终调整波形占空比，使电压和充电电流稳定在预定值上。 １．２．２电流采样 电流采样是大电流充电器的关键技术之一。设计了在高频变压器的初级线圈处增加环形电流互感器， 万方数据
直流充电桩的工作原理/状态 直流充电线路组成。 图1 直流充电示意图 如上图，直流充电桩输出由9根线组成，分别是： 直流电源线路：DC+、DC-;设备地线：PE;充电通信线路：S+、S-;充电连接确认线路：CC1、CC2;低压辅助电源线路：A+、A-。 直流充电桩就是通过这9根线给电动汽车进行充电，其具体的充电模型如下：
图2 直流充电模型 左边是非车载充电机（即直流充电桩），右边是电动汽车，二者通过车辆插座相连。图3中的S开关是一个常闭开关，与直流充电枪头上的按键（即机械锁）相关联，当按下充电枪头上的按键，S开关即打开。而图3中的U1、U2是一个12V上拉电压，R1~R5是阻值约1000欧的电阻，R1、R2、R3在充电枪上，R4、R5在车辆插座上。 图3 直流充电模型
车辆接口连接确认阶段： 当按下枪头按键，插入车辆插座，再放开枪头按键。充电桩的检测点1将检测到 12V-6V-4V的电平变化。一旦检测到4V、充电桩将判断充电枪插入成功，车辆接口完全连接，并将充电枪中的电子锁进行锁定，防止枪头脱落。 直流充电桩自检阶段： 在车辆接口完全连接后，充电桩将闭合K3、K4，使低压辅助供电回路导通，为电动汽车控制装置供电（有的车辆不需要供电）（车辆得到供电后，将根据监测点2的电压判断车辆接口是否连接，若电压值为6V，则车辆装置开始周期发送通信握手报文），接着闭合K1、K2，进行绝缘检测，所谓绝缘检测，即检测DC线路的绝缘性能，保证后续充电过程的安全性。绝缘检测结束后，将投入泄放回路泄放能量，并断开K1、K2，同时开始周期发送通信握手报文。 图4 充电桩自检阶段示意图 充电准备就绪阶段：
车载充电机与BMS 电池管理方案设计 详解
车载充电机与BMS电池管理方案设计详解 [导读]车载充电机作为电动汽车关键零部件之一，对于电动汽车的普及起到了至关重要的作用。而在车载充电机测试方案方面，能提供专业方案的供应商并不多。 关键词：车载充电机电源管理汽车电子 第一季度，在多重利好政策的刺激下，国内新能源汽车市场增长加快，仅第一季度新能源汽车乘用车销售达到26581辆。当然电动汽车在发展的同时，离不开与之配套的基础设施的建设。车载充电机作为电动汽车关键零部件之一，对于电动汽车的普及起到了至关重要的作用。而在车载充电机测试方案方面，能提供专业方案的供应商并不多。艾德克斯作为在新能源领域的领先测试测量方案供应商，提供的测试方案不但能够完全满足不同型号的车载充电机测试的需求，还能经过一套软件来控制测试过程与充电机本身，具有其它厂商的测试方案所不具备的独特且重要的功能。 车载充电机与BMS电池管理系统 充电机主要应用给电动汽车上的动力电池充电，按是否安装在车上，充电机可分为车载式（随车型）和固定式。固定式充电机一般为固定在充电站内的大型充电机，主要以大功率和快速充电为主。而车载充电机安装在车辆内部，其优势就是能够在车库，路边或者住宅等任何有交流电源供电的地方随时充电，功率相对较小。
当前绝大多数的车载充电机都采用智能化的工作方式给动力电池充电，这直接关系着动力电池的寿命和充放电过程中的安全性。作为电动汽车最核心的动力电池，它是一个由多个单体电池封装成的电池组，虽然经过单体电池的电流相同，可是放电的深度会有所不同，深度放电是对电池的一种损耗；而且如果深度放电后的电池还被按照常规的电流值充电，则是对电池的进一步损耗。因此，BMS电池管理系统是电动汽车的一个重要部分，实现对动力电池电压及剩余容量（SOC）等数据的监控和管理。下图中简单表示了车载充电机和BMS电池管理系统之间工作流程。可见，当车载充电机接上交流电后，并不是马上将电能输出给电池，而是经过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。
第39卷第4期长春工业大学学报 V o l.39N o.4 2018年08月J o u r n a l o f C h a n g c h u nU n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y A u g.2018 D O I:10.15923/j.c n k i.c n22-1382/t.2018.4.07 电动汽车车载充电机的研究与设计 王虎,高桂芬 (上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心,广西柳州545007) 摘要:分析了应用于电动汽车的车载充电机系统结构,制作了2k W车载充电机样机三试 验结果表明,基于B O O S T电路的有源校正功率因数达到了0.9879,充电恒流二恒压二恒功率 指标满足要求三 关键词:车载充电机;有源功率因数校正;L L C串联谐振全桥 中图分类号:T M921文献标志码:A 文章编号:1674-1374(2018)04-0356-06 T h e r e s e a r c ha n dd e s i g no n t h eo n-b o a r dc h a r g e r o f e l e c t r i c v e h i c l e s WA N G H u, G A O G u i f e n (S A I C-GM-W u l i n g A u t o m o b i l eC o.,L t d.T e c h n o l o g y C e n t e r,L i u z h o u545007,C h i n a) A b s t r a c t:Ak i n d o f o n-b o a r d c h a r g e r s t r u c t u r e f o r e l e c t r i c v e h i c l e i s a n a l y z e d f i r s t,a n d t h e n a2k Wo n-b o a r dc h a r g e r i s d e s i g n e d.T h e t e s t r e s u l t s s h o wt h a t t h e a c t i v e p o w e r c o r r e c t i o n f a c t o r i s0.9879b a s e d o n B O O S T c i r c u i t.T h ec h a r g i n g i n d e x e ss u c ha sc o n s t a n tc u r r e n t,c o n s t a n tv o l t a g ea n dc o n s t a n t p o w e rm e e t s t h en e e d s. K e y w o r d s:o n-b o a r dc h a r g e r;A c t i v eP o w e rF a c t o rC o r r e c t i o n(A P F C);L L Cs e r i e sr e s o n a n tf u l l b r i d g e. 0引言 随着社会的发展与科技的进步,机动车辆数量急速上升,人类对能源的需求也越来越大,而石油二天然气等非可再生资源随着持续消耗日益呈现短缺,同时带来了环境污染二生态破坏等严峻问题,这一矛盾促使发展新型二洁净二可再生能源成为必然趋势三电动汽车以零污染二能源利用率高,以及夜晚充电有助于平复电网峰谷差二减少谷电浪费等优点成为了新能源汽车发展的主流三充电机是将交流市电转换为电动汽车动力电池需求电能的关键设备,根据位置不同可分为非车载充电机与车载充电机,非车载充电机一般安装在充电站等固定位置,可对多种动力电池充电,但限制了电动汽车的活动范围,不具有便利性;车载充电机安装在电动汽车上,匹配动力电池,具有 收稿日期:2018-05-20 作者简介:王虎(1982-),男,汉族,河南周口人,上汽通用五菱汽车股份有限公司工程师,硕士,主要从事新能源电动汽车方向研究,E-m a i l:h e n r y_w a n g2010@163.c o m.
车载充电机解决方案 车载充电机对所有电动汽车和插电式混合动力车以及增程式电动车来说都是必不可少的装备，即使是换电为主的电动汽车，通常也需配备一个车载充电机。 未来汽车发展的三大趋势是：电气化、智能化及信息化。汽车电气化首先要解决的是能量的存储与补给。与传统汽车加油方式不同，电动汽车的能量补给方式是靠给其能量储存单元——动力电池补充足够的能量来实现，因此，电能补给方式的高效、安全和便捷对于电动汽车的普及至关重要。 车载充电机的应用 电动汽车能量补给方式有很多，主要有换电和充电两种。充电式按照充电机的位置可分为车载充电和非车载充电，即人们常说的慢充和快充。按照充电设备与电动汽车的接触方式可分为传导式和感应式。 慢充所依赖的基础设施成本较低，IEC61851中MODE1和MODE2用普通的家用插座就可以充电。对于私家车主来说，慢充不仅方便，而且有利于延长电池的使用寿命。表1所示为慢充系统的基本参数。
整车厂对于车载充电机的期望通常是：低廉的成本、尺寸小、重量轻、高效率、高寿命、高可靠性和安全性，另外最好还有成功的配套经验。目前市场上主流的充电机功率分别是3.3kW和6.6kW，与充电设备的电压和电流等级相关。 新型充电机技术特点和优势 1. 广泛的适应性 该充电机几乎能满足世界各地的充电电网及充电设备接口要求（见图1），其输入电压及工作频率范围较宽，与世界不同地区的电网都能匹配工作。该充电机预留了较多的通信功能，其中包含三路CAN通信、PLC通信以及CHAdeMO通信功能，能与不同的充电设备进行通信从而实现充电管理功能。因此，无论是欧美常用的Combo PLC通信还是日本常用的CHAdeMO CAN通信，该充电机都支持。 值得一提的是，目前欧美多数整车厂正将PLC的通信媒介从220 V低压配电线改成Control Pilot通信线，此举可以省略PLC解耦变压器，而且无论是快充还是慢充，PLC都能正常通信，便于智能电网的集成和提供其他的一些增值服务功能。 2.易于扩展的架构及全数字化控制系统 车载充电机的系统架构基本类似，主要包括以下几个部分：输入EMI滤波、整流及PFC、DC/DC转换以及系统控制板，具体如图2所示。基于传统电源行的技术积累，国内所做的充电机多采用模拟电源的控制方式，而该充电机实现全数字的控制方式，及PFC和DC/DC 均用单独的DSP控制，更好地满足了车辆自诊断、易维护的要求，而且数字电源更易于扩展和升级，控制起来更加灵活方便，可以实现更高级的控制算法。
电动汽车快速充电机监控终端的设计 作者：蔡贵方李优新等 来源：《现代电子技术》2013年第12期 摘要：随着物联网时代的到来，实现对快速充电机的智能远程管理，其监控终端的设计是其中的关键技术。结合单片机STM32和实时操作系统μC/OS?Ⅱ，介绍了快速充电机监控终端的整体设计方案，研究了大功率充电机CAN总线及GPRS数据发送的协议制定及软件设计方法，并对GPRS流量费用进行了经济性分析。结果表明该监控终端保证监控网络工作稳定，实现对充电机的运行状态的监测及其远程管理。 关键词：快速充电机；监控终端；协议制定；μC/OS?Ⅱ 中图分类号： TN87?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）12?0167?04 0 引言 随着国家对新能源技术的大力扶持，电动汽车逐渐成为国家在新能源汽车产业大力发展的对象，而电动汽车充电站、快速充电机是电动汽车大规模化后不可或缺的服务基础设施之一[1?2]。大量分布于各住宅小区、停车场的电动汽车用非车载智能快速充电机，实现高效、安全、智能化的管理必定成为主流。针对目前快速充电机群实行无人值守的运行情况，这就要求快速充电机须具有较高的可靠性和自动化程度，功能更加完善，可远程维护等功能。 这样，使得分布式、模块化、智能化成为快速充电机的发展方向，而高性能、低成本的充电机监控终端是其中的关键技术。为管理区域多台充电机的资源优化利用与管理的智能化，监控终端与Internet网的交互成为一种必然。 1 监控网络的整体方案 2 监控终端功能模块 2.1 监控终端的总体设计 定时将当前充电用户信息和充电机等运行参数通过GPRS发送到监控中心。监控终端可以根据用户的需要，打印用户的余额或收费凭据等。 2.2 CAN总线模块 （1）优先级确定。CAN协议规定报文ID越小，其报文的优先级越高。在竞争总线时，优先级高的报文优先发送，优先级低的退出总线竞争。CAN总线竞争的算法效率很高，是一
充电桩工作原理 电气系统 交流充电桩电气系统设计如图5所示，主回路由输入保护断路器、交流智能电能表、交流控制接触器和充电接口连接器组成；二次回路由控制继电器、急停按钮、运行状态指示灯、充电桩智能控制器和人机交互设备（显示、输入与刷卡）组成。 主回路输入断路器具备过载、短路和漏电保护功能；交流接触器控制电源的通断；连接器提供与电动汽车连接的充电接口，具备锁紧装置和防误操作功能。 二次回路提供“启停”控制与“急停”操作；信号灯提供“待机”、“充电”与“充满”状态指示；交流智能电能表进行交流充电计量；人机交互设备则提供刷卡、充电方式设置与启停控制操作。
工作流程 交流充电桩的刷卡交易工作流程如图6所示。
通信管理
整体系统由四部分组成：电动汽车充电桩、集中器、电池管理系统系统(BMS)、充电管理服务平台。 电动汽车充电桩的控制电路主要由嵌入式ARM处理器完成，用户可自助刷卡进行用户鉴权、余额查询、计费查询等功能，也可提供语音输出接口，实现语音交互。用户可根据液晶显示屏指示选择4种充电模式：包括按时计费充电、按电量充电、自动充满、按里程充电等。 电动汽车充电机控制器与集中器利用CAN总线进行数据交互，集中器与服务器平台利用有线互联网或无线GPRS网络进行数据交互，为了安全起见，电量计费和金额数据实现安全加密。 电池管理系统系统(BMS)的主要功能是监控电池的工作状态(电池的电压、电流和温度)、预测动力电池的电池容量(SOC)和相应的剩余行驶里程，进行电池管理以避免出现过放电、过充、过热和单体电池之间电压严重不平衡现象，最大限度地利用电池存储能力和循环寿命。 充电服务管理平台主要有三个功能：充电管理、充电运营、综合查询。充电管理对系统涉及到的基础数据进行集中式管理，如电动汽车信息、电池信息、用户卡信息、充电桩信息;充电运营主要对用户充电进行计费管理;综合查询指对管理及运营的数据进行综合分析查询。 欢迎转载，本文来366电子电路网网(https://www.doczj.com/doc/5a18747896.html,/)