原创 设计车载充电器的考虑因素

2010-3-19 14:05 2269 7 18 分类: 消费电子

 

 

  在Delta-Q的网站上,找到几篇文章,还是觉得不错的,而其中一篇涉及到了车载充电器设计的一些难点,我大概整理出来供同行参考。
Chargers Integral to PHEV Success

  充电器面临的首要问题是,它既是车载的又要符合电网安全的规定。因此车载的一面它需要符合
  SAE的标准J1772
  必须具有OBD在线诊断的功能,需符合FCC,CISPR协会关于模块的电磁兼容性标准。
  需要符合安全规范,如UL的标准(专门的车载大功率充电器似乎还在制定之中,可参考UL 1564-1993工业蓄电池充电器)。
  就系统设计而言,充电器需要符合快速充电的需求。
  Plug-in严格可以划分成两种,低历程的插入式可充电的混合动力车与延长历程的混合动力车。整车设计的里程不同,电池的容量也不同。以美国为 例,110VAC的家庭电源,安规规定用电单元电流15A以下,因此充电器的为1600W。与之相对的中国的充电器设计功率可达到3300W。
  因此充电器首要面临的问题就是提高充电效率。能量转换过程中损失的部分转化成为了热能,以90%为例,1600×10%=160W在充电过程中,这些热能 将对充电器带来很高的散热要求。因此设计的目标是达到高效的电源转换设计,用更少的输入功率,提供相同的功率输出,某种程度上,充电时间的长短也决定了客 户的满意度和使用的便捷程度。
  理论上,充电器可采取不同的冷却方式,包括自然冷却,风冷,液体冷却。

1.jpg


自然冷却:这是最简单的方法,通过对流冷却或传导冷却,这是因为没有采用主动冷却 系统的,实际上这是行不通的,因为汽车的充电环境温度可能很高,在高温下,自然冷却的效率急剧减小,很容易使得充电器处于危险的状态。
风冷:采用 空气散热和导电表面处理热负荷,风冷适合充电器只在1.5千瓦以下(需要一个很大的风扇对着吹),风扇的寿命也是一个很大的问题。另外一个因素,一旦过分 增加了散热面积,使得散热片很薄,在汽车运行的时候的振动与冲击环境下,充电器可能经受的挑战会很大。
液体冷却:适用于任何功率级别的充电,大功 率充电器的不二选择。不过一个巨大的问题也摆在眼前,水泵摆在哪里?如果和电池一起,水箱中的水需要很长一段距离才能到达。而且,当汽车充电的时候,其他 模块并不工作,虽然充电器的效率较高,但是加上水泵消耗的功率,这又是一个问题。加上考虑水的压力问题,实际上整车设计可能考虑更多。

2.jpg


系 统安全性的问题
充电器的设计也要考虑干扰跳闸(由其他负载加载到电网中)和触电危险。接地故障断路器(漏电开关)插座及断路器也需要考虑设计在充 电器的电源输入端。接地故障断路器实际上对高频电源拓扑的噪声是很敏感的。
充电器设计成密闭结构,防水防尘是设计时候需要注意的问题,尺寸和重量 也是考较的因素之一。
一般的,充电包括AC-DC,PFC功率因素校正与DC-DC三部分,其中PFC的效率至关重要。
充电器需要具有丰 富的诊断与通信功能(与汽车控制模块,与电池管理单元,甚至是电网管理单元),确保电网与充电器的安全。
由于目前电池的成本占到整个电控器系统的 30%以上,关于电池的发展与优化是研究的重点,不同的电池可能有不同的需求,这就需要将充电器考虑多种配置与兼容性。
充电器按照不同整车厂的配 置,可能安装在不同的位置,后备箱,发动机舱等不同的安装位置,因此需要有不同的安装方式与散热考虑,面对不同的需求,可能需要考虑不同的预案。

3.jpg

 

PARTNER CONTENT

文章评论11条评论)

登录后参与讨论

用户1190942 2010-3-25 21:32

hao

用户1526745 2010-3-25 17:45

汽车电子这个行业看似风光无限,但...

用户1094238 2010-3-25 11:50

以前只知道做,没想过原来都是有相应标准的.

用户1334397 2010-3-23 10:16

GOOD

用户1384306 2010-3-23 09:18

很好

用户1144863 2010-3-23 09:14

不错

用户1522876 2010-3-22 14:42

good

用户1178625 2010-3-22 13:03

应留下设计记录

用户1474895 2010-3-22 10:05

不错

用户1157015 2010-3-22 08:41

我接触过,提供的资料很好
相关推荐阅读
yzhu05_597603602 2014-12-26 11:43
电池管理芯片分析
  在这里首先需要向Davide Andrea / LiIonBMS.com表达敬意,他把大部分能收集的数据都收集到了。从他的角度来看,给出了参考建议,也给出了ASIC的参数(http:...
yzhu05_597603602 2014-12-26 11:42
电池管理的架构概览
  今天开始对整个架构进行初步涉及,LT的工程师在《BATTERY MANAGEMENT ARCHITECTURES FOR HYBRID/ELECTRIC VEHICLES》一文中提及了四种...
yzhu05_597603602 2014-12-26 11:40
电池管理的未来可能的技术2
  朱玉龙 汽车电子设计 继续整理余下的部分,这里主要介绍采集部分比较有新意,如建模和控制和测试部分比较传统,就略去不提,有兴趣可以自行查找。 ...
yzhu05_597603602 2014-12-26 11:38
电池管理未来可能的技术1
  我在和同学王嵩聊的时候,谈到国内对于测控两端的投入太少。从汽车未来的发展方向而言,往智能化的路子,必须是从传感器、数据融合和有效控制开始的。这里,主要收集一些新的电池管理的技术,从美国的研...
yzhu05_597603602 2014-12-02 20:50
【一周推书】看得见的和看不见的
又到周五了,新年将近了。 今天推荐的是一本经济学的书籍,<看得見與看不見的>弗雷德里克·巴斯夏。在经济学领域,只能说是去理解不同人的想法,宏观看热闹,围观看各位老板...
yzhu05_597603602 2014-11-20 17:04
电池系统集合
感谢Google,费了2天的功夫,把30余款车的电池系统尽可能的从安装位置、电池系统外形、开盖照片、分解图、模块图和单体情况大概搜罗一下放在表格里面做对比。基本数据如下: 风冷vs液...
EE直播间
更多
我要评论
11
7
关闭 站长推荐上一条 /3 下一条