车载充电机解决方案

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。