M1E车载充电机设计整改方案书.doc

编 号 版本号 车载充电机设计整改方案书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 M1EXNYSF1006005 M1E 车载充电器设计方案书 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1670 7既收又发 充电机16240 47既收又发 表 2 充电器报文 ID 0 x1028A5A2 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 0 1V 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 0 1A bit 如 505 表示输 出电流 50 5A 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 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 M1EXNYSF1006005 M1E 车载充电器设计方案书 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DC 0V 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DC 180V 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 M1EXNYSF1006005 M1E 车载充电器设计方案书 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 6 M1 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