一、車載充電機概述

車載充電機是指固定安裝在電動汽車上的充電機，具有為電動汽車動力電池，安全、自動充滿電的能力，充電機依據(jù)電池管理系統(tǒng)（BMS）提供的數(shù)據(jù)，能動態(tài)調(diào)節(jié)充電電流或電壓參數(shù)，執(zhí)行相應的動作，完成充電過程。

二、車載充電機功能介紹

01. 具備高速CAN網(wǎng)絡與BMS通信的功能，判斷電池連接狀態(tài)是否正確；獲得電池系統(tǒng)參數(shù)、及充電前和充電過程中整組和單體電池的實時數(shù)據(jù)。

02. 可通過高速 CAN網(wǎng)絡與車輛監(jiān)控系統(tǒng)通信，上傳充電機的工作狀態(tài)、工作參數(shù)和故障告警信息，接受啟動充電或停止充電控制命令。

03. 完備的安全防護措施：

交流輸入過壓保護功能。

交流輸入欠壓告警功能。

交流輸入過流保護功能。

直流輸出過流保護功能。

直流輸出短路保護功能。

輸出軟啟動功能，防止電流沖擊。

在充電過程中，充電機能保證動力電池的溫度、充電電壓和電流不超過允許值；并具有單體電池電壓限制功能，自動根據(jù)BMS的電池信息動態(tài)調(diào)整充電電流。

自動判斷充電連接器、充電電纜是否正確連接。當充電機與充電樁和電池正確連接后，充電機才能允許啟動充電過程；當充電機檢測到與充電樁或電池連接不正常時，立即停止充電。

充電聯(lián)鎖功能，保證充電機與動力電池連接分開以前車輛不能啟動。

高壓互鎖功能，當有危害人身安全的高電壓時，模塊鎖定無輸出。

具有阻燃功能。

三、相關(guān)企業(yè)

迪龍新能源科技河北有限公司（以下簡稱迪龍新能源）依托迪龍集團近20年電源研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗，深耕研發(fā)創(chuàng)新，主要致力于電動汽車電源充電系統(tǒng)、新能源車載充電系統(tǒng)及設備的研發(fā)、生產(chǎn)、安裝、維修及銷售。

迪龍新能源通過IATF16949-2016認證，是電動汽車市場上各種車載充電機、DCDC轉(zhuǎn)換器和模塊電源的研發(fā)、設計、制造和組裝領(lǐng)域的領(lǐng)導者，其強大的研發(fā)團隊和高效的垂直整合使我們能夠快速、靈活地為客戶提供不同的解決方案。

迪龍集團合作的中外電動汽車制造商數(shù)量超過400余家，與電動汽車制造商合作超過十年，迪龍新能源就是以OBC車載充電機、便攜充電機和DCDC技術(shù)的發(fā)展為核心，無論是現(xiàn)有的產(chǎn)品還是定制化的解決方案，安全、可靠、完善的電子產(chǎn)品都符合國際標準和要求，研發(fā)團隊由在電源領(lǐng)域具有豐富經(jīng)驗的專家和工程師組成，研發(fā)團隊占比公司超過50%，爭做中國新能源供應行業(yè)的開拓者、領(lǐng)航者。

迪龍將具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高壓全磚技術(shù)應用于DC-DC變換器，產(chǎn)品可靠性高，質(zhì)量穩(wěn)定，贏得了眾多電動汽車廠商的信賴與支持，車載充電機采用LLC軟開關(guān)諧振技術(shù)、全數(shù)字控制技術(shù)，冷卻方式有液冷、風冷或自冷，無故障運行時間更長，擁有高效率、高功率密度和高功率因數(shù)。

四、充電系統(tǒng)分類

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(jié)構(gòu)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)小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(jié)構(gòu)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(lǐng)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、使用范圍廣、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)，分別對應交流供電和直流供電兩種充電模式。充電系統(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、高壓線束、高壓配電設備、動力電池及其控制器等構(gòu)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(zhuǎn)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(gòu)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，快充系統(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(quán)系統(tǒng)等，快充系統(tǒng)將三相380V工業(yè)電直接轉(zhuǎn)成直流電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。

五、車載充電機充電方式

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；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(jié)束充電。

階段性充電結(jié)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，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。

六、車載充電機技術(shù)現(xiàn)狀

國內(nèi)車載充電機廠商多達50多家，大部分廠家研發(fā)能力較弱，缺乏核心專利和高端研發(fā)人才，研發(fā)經(jīng)費投入較少，產(chǎn)品主要面向國內(nèi)。

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，客車領(lǐng)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，迪龍新能源科技河北有限公司研發(fā)生產(chǎn)的“車載充電機”遠銷歐洲、美洲、北美洲……已經(jīng)成為供應全球的車載充電機供應商，車載充電機采用液冷、風冷，極大提高了大功率器件的散熱效率，充電效率超過95%，產(chǎn)品符合IATF16949-2016體系認證和歐盟CE/EMC產(chǎn)品認證標準。

隨著新能源汽車動力電池的容量增大，若要在6-8小時的慢速充電時間內(nèi)為純電動汽車充滿電，就需要配置功率更大的車載充電，對兼容不同類型的交流充電樁要求越高。

在純電動、插電式、增程式乘用車型中存在電機控制器、DC/DC變換器、車載充電機和高壓接線盒等，將各部件在整車中合理集成布置擁有多種方式。

電機控制器與DC/DC變換器集成，電機控制器與車載充電機集成是功能集成的一種形式，產(chǎn)品研發(fā)過程往往由電機控制器廠商主導，DC/DC變換器與車載充電機集成是功能集成的另一種形式，產(chǎn)品研發(fā)過程往往由車載電源廠商主導。

電機控制器、DC/DC變換器、車載充電機集成是功能集成較為復雜的一種形式，產(chǎn)品研發(fā)過程往往由整車企業(yè)主導，但在全球范圍內(nèi)成功案例很少。目前車載充電機主要作為獨立器件供應新能源汽車，部分車載充電機企業(yè)（如迪龍新能源）開始供應集成化產(chǎn)品。

七、車載充電機技術(shù)發(fā)展優(yōu)勢

車載充電機技術(shù)發(fā)展為新能源汽車的普及起到了推動作用，車載充電機對充電功率、充電效率、重量、體積、成本以及可靠性要求較高。

為實現(xiàn)車載充電機的智能化、小型化、輕量化、高效率化，相關(guān)的研究與開發(fā)工作取得了長足的發(fā)展，研究方向主要集中在智能化充電、電池充放電安全管理、提高車載充電機效率和功率密度、實現(xiàn)車載充電機的小型化等方面。

八、總結(jié)

車載充電機的技術(shù)發(fā)展，為新能源汽車實用化和大眾化提供了強有力的支撐。本文介紹了充電機的種類，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)；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)；按照充電所耗時間，分為慢充系統(tǒng)和快充系統(tǒng)。

分析對比了車載充電機、交流充電樁和直流充電樁的性能特點。對常見的車載充電機充電方式，包括恒壓充電、恒流充電、階段性充電、脈沖充電等進行了介紹和簡單分析。

并對國內(nèi)車載充電機技術(shù)現(xiàn)狀進行了分析，分析了車載車充電機發(fā)展趨勢，隨著技術(shù)進步，車載充電機正在向著雙向充放電、智能化、集成化等方向發(fā)展。

審核編輯 黃宇