当前位置: 电机车 >> 电机车介绍 >> 学习笔记非车载充电机原理和工作过程
1电动汽车上直流充电接口在哪
下图是电动汽车主要电气的系统框图,直流充电口通过高压电气盒与动力电池连接高压回路。直流充电接口的低压控制信号与动力电池管理系统(BMS)直接相连。充电过程中的信息交互,也是在BMS与充电机之间进行。
2非车载充电机充电原理
2.1充电机原理框架
如下图所示,是非车载充电机充电模块原理框图。其主回路的工作过程与车载充电机类似,都是将接入的交流电网电流整流调压后输出,前后采取各种优化措施,确保电能输出的质量和输出的稳定性及准确性。
只是非车载充电机基本都是在充电站内应用,对体积功率密度要求不高,可以主要靠自然冷却或者风冷的方式,就能确保系统正常工作。
另外,对比两大类型的充电机,非车载充电机增加了遥感,遥信方面的功能,这是基于充电站能够实现远程监控的需求。
非车载充电机与车载充电机充电过程显著的不同之处在于,需要充电握手阶段。车载充电机,是车辆的一部分,它与整车控制器及动力电池之间的连接都是已经调试过的,只要确认外部接通了一个不具有智能能力的普通电源就可以,充电过程控制和充电安全问题,车载充电机控制器协同整车控制器一起完全解决,不需要与车辆外部的设备有配合。而非车载充电机则不同,充电机是一个独立的系统。非车载充电机的充电过程需要协调好两个系统之间的高压低压和程序控制的全部方面。在年充电接口标准《GB/T-电动汽车传导充电用连接装置》正式实施以前的充电桩,很多都是只能兼容一部分车辆充电,其余车型别说通讯交互,连最基本的硬件连接器也配合不上。接口标准化以后,这种情况得到了彻底的改善。因此,车载充电机的充电确认过程比较简单,只要确保连接器稳定接通即可;非车载充电机则需要确认更多因素。
2.2直流充电接口定义
充电连接,采用9芯连接器,高低压在同一个连接器联通。标准中对每个pin的接通顺序做出了明确的规定,先接通到后接通的顺序:保护接地,充电连接确认CC2,直流电源正负DC+DC-,低压辅助电源正负A+A-,通讯线S+S-,充电连接确认CC1。严格的耦合接通顺序,确保回路安全。接口详细功能定义如下。
2.3充电过程
标准《GB/T-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》规定了非车载充电机与电动汽车之间CAN总线系统的基本参数。为了保证充电过程的可靠性,标准专门规定,充电CAN必须是一路独立的专用通讯线路。系统采用CAN2.0B29位扩展标识符,位分配符合SAEJ-21:里的规定。物理层符合ISO-1:、SAEJ-11:中关于物理层的规定。
标准《GBT.1-电动汽车传导充电系统第1部分通用要求》中,对充电过程进行了详细说明。非车载充电机充电流程划分成六个阶段来介绍,分别是:物理连接完成,低压辅助上电,充电握手阶段,充电参数配置阶段,充电阶段和充电结束阶段。下图是非车载充电控制导引电路原理图。对过程进行简要说明。
物理连接,指充电机上的插头与车体上的快充插座插合,充电结束之前,连接器不准再次打开;通过互锁等手段确保车辆处于不可行驶状态。
充电人员对开启充电机,使其进入充电程序后,充电机开始连接确认。物理连接完成确认,低压辅助电源接通,替代车载低压电源给车辆上的用电器供电,包括电池管理系统BMS。BMS与充电机管理系统互相发送握手报文,确认需要进行充电。然后进行绝缘检测程序。绝缘没有问题,发送辨识报文,双方确认各自的通讯协议版本。避免在后期沟通中,错误理解对方报文含义。此后,握手报文周期发送,作为充电状态确认措施。
参数配置阶段,电池包发送自身能够承受的最大充电上限,充电机发送自己的输出能力极限,时间同步信息和准备就绪状态。
充电过程,充电机和BMS之间周期发送握手报文。如果电池的需求发生变化,则调整需求报文内容,告知充电机,充电机在(变化电流值/20A)s以内,将输出电流调整到需求值。
充电结束,电池包达到满充状态或者收到充电机“充电机充电终止报文”,BMS开始发送“电池包充电终止报文”。回路电流减小到5A以下时,继电器断开。
3充电效率影响要素分析
从整个充电流程考虑,充电效率受到以下几个方面的影响。
充电机效率,非车载充电机效率较高在95%左右,功率越大,对其工作效率的要求越高。充电过程中,大功率工作条件下,除了充电机自身电气的能量传递效率以外,器件温度随着功率的上升而提高,需要起用必要的冷却手段,而附加的冷却装置工作功率,也是一种损失。
电池内阻的影响,总体来说,锂电池自身的充电效率在二次电池中,处于比较高的段位,可以达到95%以上。锂电池内阻受到多种因素的影响,充电环境不同,会得到不同的充电电阻。环境温度、充电电流的大小及变化规律,自身荷电状态的不同,都会影响到锂电池内阻的大小。
特别的,需要单独表述充电策略的影响。不同的充电策略,锂电池的极化状态不同,温升不同,进而,不但影响充电效率,而且影响电池寿命和使用安全。这也是当前进行电池特性和充电策略研究的原因之一。
参考文献:
1阳斌,电动汽车交流充电效率影响要素分析
2陈小虎,基于dsPIC33E的电动汽车充电机的研究与设计
3杨康,基于LabVIEW的非车载充电机无线监测系统设计
4GBT.1-电动汽车传导充电系统第1部分通用要求
5GBT-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
(图片来自互联网公开信息)