M1E车载充电机设计整改与方案书

目录

1.概述 (1)

2.设计标准 (1)

3. M1E电动乘用车充电器设计 (1)

3.1充电器工作原理 (1)

3.2充电器CAN总线通讯 (1)

3.3充电器主要技术参数确定 (3)

4. 主要供应商方案 (4)

4.1深圳科安特电子有限公司 (4)

4.2广州邮科电源设备有限公司 (5)

4.3中美合资杭州铁城信息科技有限公司 (5)

5. 总结 (6)

5.1充电器主要技术参数 (6)

5.2充电器外形 (7)

5.3充电器安装方案 (8)

1.概述

车载充电机是安置在车上并在可为车辆动力电池充电的装置，保护电池、确保可充电电池充足电是充电器的必要条件。目前在可充电电池的充电、放电管理中广泛使用了计算机技术。例如为便于同MCU/CPU进行数据交换和处理的各种总线技术包括CAN总线、系统管理总线（SMBus）、集成电路之间的数据交换总线（I2C）和通用串行总线（USB）等，在可充电电池的充电、放电管理中得到了广泛的应用。

2.设计标准

GB/T 20234-2006 电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔通用要求；

GB/T 18487.1-2001电动车辆传导充电系统一般要求；

GB/T 18487.2-2001电动车辆传导充电系统电动车辆与交流／直流电源的连接要求；

GB/T 18487.3-2001电动车辆传导充电系统电动车辆交流／直流充电机(站) 在设计过程里，要依据标准，对充电器进行规范化设计。

3. M1E电动乘用车充电器设计

3.1充电器工作原理

交流输入电压经“输入陷波”电路后到“整流滤波”电路，得到高压直流电流，“功率转换”将高压直流逆变成约35KHz的高频电流，经高频变压器变换到输出所需的电压，再经高频整流滤波得到输出电压。控制电路对输出电压和输出电流取样，闭环反馈后产生脉宽调制（PWM）信号控制“功率转换”电路，使输出电压或电流保持稳定。

“辅助电源”由开关电源构成，具有交流、直流兼容输入功能。输出稳压和恒流都是从输出侧取样，因而能做到高度稳定可靠。

电源内部由两个相同单元并联组合而成，并有无主均流控制，保证并联的单元平均分担输出负荷，充分保障整机的可靠性。“保护电路”提供风扇温控、过热保护、输出过压过流短路等保护功能。

3.2充电器CAN总线通讯

充电器通过CAN总线节点与电池管理系统通信，获取电池单体电压值和电池温度值。当充电器监测电池总电压达到预定值，则自动停止充电；当充电器接收信号（电池单体电压值和温度值超过预定值），将自动停止充电。

图1 CAN网络拓扑图

图1为充电器CAN网络拓扑图，充电器和电池管理系统都位于高速CAN线上，它们之间直接通讯，可靠性高，同时把所有信息按照CAN协议发到CAN总线上。图2为总线报文结构图。

图2 总线报文结构

以上为29标识符的分配表：其中，优先级为3位，可以有8个优先级；R 一般固定为0；DP现固定为0；8位的PF为报文的代码；8位的PS为目标地址或组扩展；8位的SA为发送此报文的源地址。低速CAN总线频率为20KbPS，网络地址分配表见表1，充电器的报文见表2。

表1 CAN网络地址分配表

3.3 充电器主要技术参数确定

充电器参数主要由电池参数及充电机时间确定。

电池参数如下：

1）单块电池标称电压为3.7V，最高截止电压为4.2V，最低截止电压为2.5V；

2）电池块个数为77块，电池组额定电压285V；

3）电池放电电压范围为192V～323V；

4）电池总容量为70Ah。

充电时间要求8-10个小时。

故充电器参数要求为：

1）充电器输出电压范围应大于192V～323V。

2）充电器功率:

当充电机时间选择8小时时，充电电流为70Ah/8h=8.75A。充电器功率为8.75A*323V=2.83Kw.

根据充电器功率规格及尺寸限制，故选择充电机功率为2Kw。

充电时间验证：70Ah/(2000W/323V)=11.3h。

4. 主要供应商方案

4.1深圳科安特电子有限公司

深圳科安特电子有限公司产品的技术参数为表3。

4.2广州邮科电源设备有限公司

广州邮科电源设备有限公司技术参数见表4

4.3 中美合资杭州铁城信息科技有限公司

中美合资杭州铁城信息科技有限公司产品技术参数见表5。

表5 杭州铁城充电器主要技术参数

5. 总结

对比各供应商方案，深圳科安特电子有限公司充电器工作温度范围窄，最低温度不能达到电动汽车充电器工作时最低温度。广州邮科电源设备有限公司产品及北京奥思源科技有限公司充电器的体积都较小，在车上便于布置，但其充电器不是专用车载充电机，防水抗振能力差，不适宜用于电动车辆上。杭州铁城的专业做电动车载充电机，研发实力雄厚，产品防水抗振能力好，其尺寸也合适，适宜用于电动车辆的车载充电机。综合考虑多方因素，最终选择中美合资铁城信息科技有限公司作为我们充电器供应商。

5.1 充电器主要技术参数

M1中速电动车充电器主要技术参数见表6。

输入电压AC220V±15%;50Hz

输出电压范围220V～389V

输出恒流6A

功率2000W

源电压调整率稳压≦0.2%

充电阶段恒流→恒压

绝缘电阻

输入输出≧200M

整机过热保护温度阀值(70～80)℃

绝缘强度输入输出，AC1500V，10mA，一分钟

冷却方式自然冷却

工作环境温度-20°C ～70°C

工作湿度＜90%

工作效率＞90

其它功能带CAN总线接口，CAN总线协议由甲方提供，乙方

完成CAN总线接口功能，提供电压、电流、充电进程信

号，并配合甲方完成节点接入CAN总线。

尺寸规格（具体见数模）

安装要求根据甲方要求确定安装点位置及安装方式

5.2 充电器外形

车载充电器外形及出线定义如图3。

直流320V

输出，低压12V输出交流220V输入

CAN总线接头