M1E车载充电机设计整改方案书.docx
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M1E车载充电机设计整改方案书
编号：
版本号：
车载充电机设计整改方案书
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
1.概述1
2.设计标准1
3.M1E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.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.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/T20234-2006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/T18487.1-2001电动车辆传导充电系统一般要求；
GB/T18487.2-2001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/T18487.3-2001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1CAN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1CAN网络地址分配表
结点名称
地址SOURCEADDRESS（SA）
目的寻址的报文编号（PF）
备注
综合控制器
167
0—7
既收又发
充电机
162
40—47
既收又发
表2充电器报文（ID=0x1028A5A2）
OUT
IN
ID
周期ms
充电机
电池管理系统
PGN-
1000
P
R
DP
PF
PS
SA
4
0
0
40
165
162
数据
位置
数据名
SPN
BYTE1
充电机输出电压低字节
0．1V/bit如:
3025表示输出电压302.5V
BYTE2
充电机输出电压高字节
BYTE3
充电机输出电流低字节
0．1A/bit如:
505表示输出电流50.5A
BYTE4
充电机输出电流高字节
BYTE5
工作状态
见后表14[1]
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
BIT7
BIT6
BIT5
BIT4
BIT3
BIT2
BIT1
BIT0
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192V～323V；
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192V～323V。
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
AC220V±15%;50Hz
输出电压范围
DC0V～380V
输出恒流
1A～5A
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
-5°C～50°C
工作湿度
＜90%
工作效率
＞86%
尺寸（mm）
370×300×78
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
AC220V±15%，（45～450）Hz
输出电压范围
DC180V～333V
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
（-10～60）℃
工作湿度
90％（40±2℃）
平均无故障时间
≥50000h
尺寸（mm）
253×68×268
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
AC220V±15%;50Hz
输出电压范围
220V～389V
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
（70～80）℃
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
-20°C～65°C
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6M1中速电动车充电器主要技术参数
项目
参数
输入电压
AC220V±15%;50Hz
输出电压范围
220V～389V
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
（70～80）℃
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
-20°C～70°C
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
5.2充电器外形
车载充电器外形及出线定义如图3。
交流220V输入
CAN总线接头
直流320V输出，低压12V输出
图3充电机外形及出线定义
注：
1、输出端增加一个低压12V直流输出（功能是给在充电时给电池管理系统提供电源）
5.3充电器安装方案
充电器安装支架如图4
图4充电器安装支架图
充电机布置位置图5（红色区域为充电机）
图5充电机布置位置图
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