车载充电机的应用

摘要：本文分析了车载充电机在纯电动汽车、混合动力汽车（48V-800V电压范围内）为动力电池充电上的应用、车载充电机的功能、靠谱生产厂家、常用的拓扑结构等。

随着我国成为全球最大的新能源汽车销售市场，新能源汽车行业进入了发展新阶段。

近几年，我国不断提倡发展新能源汽车，其中纯电动汽车和混合动力汽车成为热点，而车载充电机是新能源汽车应用中的重要组成部分，自然受到了新能源汽车市场的带动。

01. 车载充电机的工作原理

车载充电机由电网输入交流电，经过桥式可控整流电路整流后，通过PFC调制后级滤波后提供给功率变换器，功率变换器经过AC-DC变换输出需要的直流电压，再次经过电容滤波后为电动汽车动力电池进行充电，车载充电机对电动汽车进行充电是电力从AC转换成DC的一个过程。

02. 车载充电机分类以及充电形式

目前车载充电机按照输入交流电来划分，可以分为单相和三相车载充电机。

从市场应用广度来看，因为限于重量和尺寸，较少有大于11kW的车载充电机。

车载充电机安装到纯电动汽车或者混合动力汽车上，汽车与充电基础设施间采用了标准的交流保险丝和连接器，我们称之为交流桩。

这种交流桩起到安全供电，如果出现过流过压等突然状况，可以将保险丝熔断，或者通过压敏进行电压保护，从而保护车载充电机不受到损坏。

同时现在车载充电机都是使用电子式控制和调节，往往在车载充电机内部也已经加入保护单元。

03. 靠谱生产厂家及其车载充电机的特点

迪龙新能源科技河北有限公司是全球知名的车载电源生产厂家，2008年开始专注于新能源汽车车载电源系列产品的研发、生产以及销售，主要产品包括车载充电机、DC/DC变换器、车载电源集成产品…等，技术上处于国际领先水平，系列产品被广泛应用于乘用车、商用车、客车、专用车等各类新能源汽车领域。

迪龙新能源研发生产的车载充电机采用LLC软开关谐振技术、全数字控制技术，冷却方式有液冷、风冷或自冷，无故障运行时间更长，拥有高效率、高功率密度和高功率因数。

迪龙新能源车载充电机的特点可以用六个字概括：智能、安全、高效。

• 高功率因数：交流输入采用有源功率（PFC）因数校正，功率因数≥0.99，实现绿色电网；

• 高效率：整机采用LLC谐振软开关变化技术，满载效率≥95.0%，发热量小、可靠性高；

• 宽电压输入范围：AC220（85V-265V）&AC380（147V-457V），满足国内外电网的需求；

• 安装方便：采用液冷式/风冷式密封防水防尘结构，温升比自然冷却低，整机可靠性高；

• 对动力电池采用智能充电：内置微处理器，充电过程中判断电池的相对容量和识别环境温度，根据电池的相对容量大小和环境温度采用不同的充电曲线，采用自有专利技术，恒压、恒流、恒功率状态自动转换法充电，有效节省充电时间，延长电池使用寿命。

迪龙新能源车载充电机的保护功能。

• 过热保护：当车载充电机内部温度超过80 ℃时，充电电流自动减少，超过87 ℃时，充电机关机保护，温度下降时，自动恢复充电；

• 电池反接保护：电池接反时，车载充电机内部电路与电池断开，不会损坏车载充电机和电池。

• 空载保护：不接电池时无输出；

• 短路保护：输出短路时，车载充电机内部电路与电池断开，只有当故障排除后重新接入电池才可恢复充电；

• 充满自动关机：车载充电机判断电池充满后自动关机。

通过以上特点，迪龙新能源车载充电机充分考虑车载使用场合，进行严格自我保护措施，保证充电对人身和电动汽车保护的同时转换效率也比较高。

04. 车载充电机目前常用的拓扑结构

对于拓扑结构，本文按照常用的拓扑举例说明，主要是PFC和LLC两部分。

PFC由两个独立升压转换器并联连接，180度反相工作，非常适合尺寸受限的大功率应用。

目前看，车载充电机大多都是采用LLC作为DCDC的主要拓扑结构，串并联谐振LLC拓扑优点为高效率、低噪声、高功率密度。

05. 车载充电机拓扑结构的实现方式

从目前常见电路设计来看，其电路拓扑结构的设计主要分为两类：

① 采用硬件方式的PFC+LLC

通过内置单片机来进行充电过程中判断电池的相对容量和识别环境温度，根据电池的相对容量大小和环境温度采用不同的充电曲线，全过程恒流控制。

软件辅助部分采用8 bit MCU就可以完全实现，8 bit MCU内置充电曲线，能够给所需要的电池选择不同的充电曲线。

这种做法的优点是可以通过模拟芯片进行AC到DC的能量传递，减少软件算法的难度，而辅助的8 bit MCU，只是进行辅助功能的检查，帮助降低软件难度，为开发人员提供极为方便地人机交互。

② 采用纯数字处理方式

所谓数字的处理方式，就是通过专用的MCU进行车载充电机的电源算法，模拟硬件PFC和LLC的控制方式，同时具有更加灵活的控制方式，另外还可以规避硬件方式的缺点。

目前在数字单片机进行电源算法的实现，通常使用16 bit或者32 bit MCU，车载充电机发展趋势是数字化控制系统。

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