细说车载充电机的功能与趋势

知识点：充电机

车载充电机(OBC)为电动汽车(EV)的高压直流电池组提供了从基础设施电网充电的关键功能。当将电动汽车通过合适的充电线(SAE J1772，2017)连接到支持的2级电动汽车供电设备(EVSE)时，OBC就会处理充电。车主可使用特殊的电缆/适配器连接到墙插进行1级充电而将其作为"应急电源"，但这样提供的功率有限，因此所需的充电时间更长。

OBC用于将交流电转换为直流电，但如果输入的是直流电，就不需要这种转换。当将直流快速充电桩连接到车辆时，这就会绕过OBC而将快速充电器直接连接到高压电池。

图1：OBC电源路径功能块。

OBC在纯电动汽车(BEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)和潜在的燃料电池汽车(FCEV)中都有所使用。这三种电动汽车(EV)统称为新能源汽车(NEV)，但对系统级充电功能的要求各不相同。

表1：电动汽车OBC系统级要求。

接受交流电输入并将其转换为直流电输出的核心功能，为高压电池组充电提供了适当的电压和电流。一般而言，这种功能由于只提供从电网到汽车的输电，因此是单向的。OBC单元会根据整个电池的健康状况和电荷状态，改变电压和电流。

图2：410V锂离子电池组的典型充电曲线。(图片来源：安森美TND6318-D文档“On Board Charger (OBC) LLC Converter”)

OBC的设计约束包括交流输入、目标输出功率水平、电池组电压、冷却方法、空间约束，以及设计是单向供电还是双向供电。此外，在许多情况下，这类模块在功能安全上必须支持汽车安全完整性等级(ASIL)的B级或C级。

考虑到OBC的整体硬件功能模块，设计人员应解决以下问题：

• 对交流电源输入进行交流整流和功率因素校正(PFC)。

• 初级侧DC-DC。

• 次级侧整流(无源或有源)。

• 如果是双向的，还要进行次级侧DC-DC控制。

• 电压、电流和温度诊断。

• 用于通信和诊断的车载网络(IVN)。

• 与电动汽车供电设备(EVSE)的通信。

• 交流电源、12V电池和高压电池之间的隔离，这是个非常重要的安全要求。

相关推荐：

1、GB5226.1-2008 机械电气安全

2、GB19517-2009国家电气设备安全技术规范