M1E车载充电机设计整改方案书.doc

编 号： 版本号： 车载车载充充电电机机设计设计整改方案整改方案书书 项目名称：MA00-ME100 中速纯电动车产业化整改 编 制： 校 对： 审 查： 会 签： 标 准 化： 审 核： 批 准： 海马轿车有限公司 2011 年 4 月 目录目录 1.1.概述概述 .1 2.2.设计标准设计标准 .1 3.3. M1EM1E 电动乘用车充电器设计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 4.4. 主要供应商方案主要供应商方案 .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 5.5. 总结总结 .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 结点名称地址 SOURCE ADDRESS(SA) 目的寻址的报文编号 （PF） 备注 综合控制器16707既收又发 充电机1624047既收又发 表 2 充电器报文(ID=0x1028A5A2) OUTINID周期 ms PGN- PRDPPFPSSA 充电机电池管理系统 40040165162 1000 数据 位置数据名SPN BYTE1充电机输出电压低字节 BYTE2充电机输出电压高字节 01V/bit 如:3025 表示 输出电压 302.5V BYTE3充电机输出电流低字节 BYTE4充电机输出电流高字节 01A/bit 如:505 表示输 出电流 50.5A BYTE5工作状态见后表 141 BYTE6备用(为 0) BYTE7备用(为 0) BYTE8充电机(报文 1)LIFE每发送一次加 1，0-255 循环 工作状态 BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0 备用备用备用 通信状 态 启动状 态 输入电 压 充电机 温度 硬件故 障 为 0为 0 为 0 0:正常 1:通信 超时 0:正常 1:关闭 输出 0:正常 1:输入 电压错 误，充 电机停 止工作 0:正常 1:温度 过高 0:正常 1:故障 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 192V323V； 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 192V323V。 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。 表 3 科安特充电器技术参数 项目参数 输入电压AC220V15%;50Hz 输出电压范围DC 0V380V 输出恒流1A5A 功率3000W 源电压调整率稳压0.5% 负载调整率1% 充电阶段恒流恒压 数字显示输出电压准确度1.5%、输出电流2% 输出纹波1% 绝缘电阻输入输出200M 整机过热保护温度阀值75 绝缘强度输入输出，AC1500V，10mA，一分钟 安全特征具有过电压、欠电压、过电流、过热、短路、电 池极性反接保护功能；具有整机防盐雾、防水、 防潮、防尘、防震及充电完毕自动断电等功能 冷却方式风扇散热 工作温度-5C 50C 工作湿度90% 工作效率86% 尺寸（mm）37030078 体积（cm2）8658 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 表 4 广州邮科电源设备有限公司充电器技术参数 项目参数 输入电压AC220V15%，(45450)Hz 输出电压范围DC 180V333V 输出恒流 6A 功率2000W， 源电压调整率稳压0.2% 负载调整率 2% 充电阶段恒流恒压 整机效率 89% 数字显示输出电压准确度1.5%、输出电流2% 输出纹波1% 绝缘电阻输入输出200M 整机过热保护温度阀值 75 绝缘强度输入输出，AC3000V，10mA，一分钟 安全特征具有过电压、欠电压、过电流、过热、短路、 电池极性反接保护功能；具有整机防盐雾、防水、 防潮、防尘、防震及充电完毕自动断电等功能 冷却方式风扇散热 工作温度 (-1060) 工作湿度90(402) 平均无故障时间 50000h 尺寸（mm） 25368268 体积（cM1） 4610 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 项目参数 输入电压 AC220V15%;50Hz 输出电压范围220V389V 输出恒流 6A 功率 2000W 源电压调整率稳压0.2% 数字显示输出电压准确度1%、输出电流1%、显示小数 点后一位 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 (7080) 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-20C 65C 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. 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。 表 6 M1 中速电动车充电器主要技术参数 项目参数 输入电压 AC220V15%;50Hz 输出电压范围220V389V 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(7080) 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-20C 70C 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