IATF16949認證用新能源汽車車載充電機技術及標準介紹

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行業(yè)所說的新能源汽車有三大核心部件，分別是：“電池”總成：指電池和電池管理系統(tǒng)；“電機”總成：指電動機和電動機控制器；“電控”總成：包含車載 DC/DC 變換器、車載充電機、電動空調(diào)、PTC、高壓配電盒和其他高壓部件，主要部件是車載DC/DC 變換器和車載充電機。

（1）充電機充電系統(tǒng)
新能源汽車充電系統(tǒng)有許多分類方法。按照充電系統(tǒng)與公共電網(wǎng)是否直接接觸，分為接觸式充電系統(tǒng)和感應式充電系統(tǒng)。接觸式充電系統(tǒng)具有結構簡單、成本較低、電能傳輸效率高等特點，是目前主流的充電系統(tǒng)。感應式充電系統(tǒng)不需要電源插座或充電電纜，電能通過埋在路面內(nèi)的充電板無線傳送給車內(nèi)的動力電池實現(xiàn)充電，感應式充電系統(tǒng)具有通用性強、操作簡單、節(jié)約人力成本、節(jié)省土地資源等優(yōu)點。但結構復雜、效率較低成本較高，目前小范圍應用于公交車等公共充電領域。

充電機按照充電系統(tǒng)是否安裝在車上，分為車載充電系統(tǒng)和非車載充電系統(tǒng)。車載充電系統(tǒng)安裝在車輛內(nèi)部，具有體積小、冷卻和封閉性好、重量輕等優(yōu)點，但功率普遍較小，充電所耗時間長；非車載充電系統(tǒng)安裝在新能源汽車外部，具有規(guī)模大、使用圍廣、功率大等優(yōu)點，但體積大、重量大、不易移動，主要適用于新能源汽車的快速充電。
充電機按照充電所耗時間，分為慢充系統(tǒng)和快充系統(tǒng)，分別對應直流供電和交流供電兩種充電模式。慢充系統(tǒng)主要由車輛外部至供電端線纜、充電接口及線纜、車載充電機、高壓線束、高壓配電設備、動力電池及其控制器等構成。充電樁或家用交流電源通過車輛接口及線束與車載充電機連接，將交流220V電源轉換為直流電，給動力電池進行充電。充電過程由車載充電機與BMS之間進行CAN通信交互，保證充電過程的安全。相較慢充系統(tǒng)，快充系統(tǒng)架構較為簡單，涉及到的車端零部件僅為充電接口、快充線束動力電池及其控制器?？斐湎到y(tǒng)供電設備為充電樁，充電樁內(nèi)部包含電源模塊、計費系統(tǒng)、通信及控制系統(tǒng)、讀卡及授權系統(tǒng)等?？斐湎到y(tǒng)將三相380V工業(yè)電直接轉成直給動力電池進行充電，充電過程由充電系統(tǒng)的通信模塊與BMS進行通信以保證安全。
（2） 充電機充電方式

電池采用不同的充電方法對電池壽命會有不同程度的影響，采用適當?shù)某潆姺绞綄ρ娱L電池的使用壽命意義重大。常見的車載充電機充電方式有恒壓充電、恒流充電、階段性充電、脈沖充電等。恒壓充電，在整個充電過程中充電電壓保持不變，充電電流隨著充電時間的增加而逐漸減小，當充電電流小于一定值后停止充電。整個充電過程中能耗較小，能有效避免電池過充，控制簡單，易于操作。但往往待充電電池的初始電壓值較小，導致充電初期的充電電流很大，過大的電流一方面會造成電池極化現(xiàn)象的發(fā)生，影響充電速度；另一方面造成電池溫度迅速提升，嚴重時容易燒壞電池，釀成事故。所以在充電開始階段，需要對充電流值進行限制，讓電池保持在一個可接受的電流范圍內(nèi)充電。
恒流充電開始時以恒定的電流為動力電池充電，將要充滿時，改用恒定的小電流進行浮充充電，用來充足剩余電量和補償電池自放電當充電電壓達到額定電壓時停止充電。恒流充
電避免了恒壓充電電流過大的問題，電流始終被限制在電池組可接受的范圍內(nèi)。
階段性充電根據(jù)實際應用情況可以分為兩階段或者三階段充電。第一階段為恒流充電，用大電流快速給電池充電，使電池的電壓達到一定電壓值（根據(jù)動力電池組電壓設定）；第二階段為恒壓充電，用比恒流小點的電流繼續(xù)對電池充電，降低電池的產(chǎn)氣量；第三階段為浮充充電，以涓流給電池充電，確保電池能夠充滿，當控制系統(tǒng)檢測充電電流小于一定設定值時，結束充電。階段性充電結合了恒壓與恒流充電方式的優(yōu)點，有利于減少電池的極化，避免了過充和大電流充電沖擊。目前，充電大多采用階段性充電
恒壓充電、恒流充電和階段性充電的充電電壓和電流是連續(xù)的，沒有給電池足夠的休息時間來消除極化現(xiàn)象，極化可以引起電池過熱，析氣等現(xiàn)象，限制充電速度，嚴重時影響電池壽命。脈沖充電方式和正負脈沖充電方式采用不連續(xù)的充電電流，能有效地減少或消除極化現(xiàn)象的發(fā)生，加快充電速度和延緩電池的使用壽命。
脈沖充電方式采用脈沖充電間歇為電池提供充足的休息時間，有利于電池內(nèi)部的活性物充分反應，有效地減少和消除極化現(xiàn)象的發(fā)生，并可以采用較大的電流充電，而不必擔心電池過熱和析氣，能有效提高充電效率、縮短充電時間、延緩電池壽命。正負脈沖充電方式是對脈沖充電方式的改進，整個充電過程中包括正脈沖充電、間歇休息和負脈沖放電。首先進行正脈沖充電，休息一段時間后，再對其進行短暫的負脈沖放電。對電池短暫的負脈沖放電能有效去除極化現(xiàn)象的發(fā)生，加快電池內(nèi)部的電化學反應，降低電池溫度，雖然損失了部分電能，但能夠使電池以較高的充電電流充電，能有效加快充電速度和提高充電效率，延緩電池壽命。

新能源汽車廠商在實施IATF16949認證時須識別適用法律法規(guī)并參考實施。
（3） 車載充電機工作原理與技術要求

按照《電動汽車用傳導式車載充電機》的定義車載充電機是指固定安裝在電動汽車上，將公共電網(wǎng)的電能變換為車載儲能裝置所要求的直流電，并給車載儲能裝置充電的裝置。車載充電機由交流輸入接口、功率單元、控制單元、直流輸出接口等部分組成，

車載充電機主要由功率電路和控制電路組成。功率電路由變壓器和功率管組成的DC/DC變換器是其重要組成部分，控制電路核心是控制器，用來實現(xiàn)與BMS的CAN通信，并控制功率電路按照三段式充電曲線給鋰電池組充電。當車載充電機接上交流電后，并不是立刻將電能輸出給電池，而是通過BMS 電池管理系統(tǒng)首先對電池的狀態(tài)進行采集分析和判斷，進而調(diào)整充電機的充電參數(shù)。

車載充電機有兩大部分，電源部分（主回路）和充電機控制主板。

充電機控制住主板主要是對電源部分進行控制、監(jiān)測、計量、計算、修正、保護以及與外界網(wǎng)絡通信等功能，是車載充電機的“中樞大腦”。源部分主要作用是將220伏交流電轉化為300多伏的直流電，電源部分又分為PFC和LLC兩部分，實際上我們可以把PFC看作是AC/DC,而把LLC看作是DC/DC。

目前，市場上的乘用車和專用車車載充電機功率主要包括3.3kw和6.6kw，效率集中在93%~95%之間，冷卻方式主要包括風冷和水冷，產(chǎn)品防護等級普遍可以達到IP67?？蛙囶I域采用“交流快充方式”的40kw、80kw大功率車載充電機。國內(nèi)部分車載充電機企業(yè)已進入國外整車企業(yè)供應鏈。

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