新能源电动汽车OBC车载充电机全面介绍

一、车载充电机概述

车载充电机是指固定安装在电动汽车上的充电机，具有为电动汽车动力电池，安全、自动充满电的能力，充电机依据电池管理系统（BMS）提供的数据，能动态调节充电电流或电压参数，执行相应的动作，完成充电过程。

二、车载充电机功能介绍

01. 具备高速CAN网络与BMS通信的功能，判断电池连接状态是否正确；获得电池系统参数、及充电前和充电过程中整组和单体电池的实时数据。

02. 可通过高速 CAN网络与车辆监控系统通信，上传充电机的工作状态、工作参数和故障告警信息，接受启动充电或停止充电控制命令。

03. 完备的安全防护措施：

交流输入过压保护功能。

交流输入欠压告警功能。

交流输入过流保护功能。

直流输出过流保护功能。

直流输出短路保护功能。

输出软启动功能，防止电流冲击。

在充电过程中，充电机能保证动力电池的温度、充电电压和电流不超过允许值；并具有单体电池电压限制功能，自动根据BMS的电池信息动态调整充电电流。

自动判断充电连接器、充电电缆是否正确连接。当充电机与充电桩和电池正确连接后，充电机才能允许启动充电过程；当充电机检测到与充电桩或电池连接不正常时，立即停止充电。

充电联锁功能，保证充电机与动力电池连接分开以前车辆不能启动。

高压互锁功能，当有危害人身安全的高电压时，模块锁定无输出。

具有阻燃功能。

三、相关企业

迪龙新能源科技河北有限公司（以下简称迪龙新能源）依托迪龙集团近20年电源研发生产经验，深耕研发创新，主要致力于电动汽车电源充电系统、新能源车载充电系统及设备的研发、生产、安装、维修及销售。

迪龙新能源通过IATF16949-2016认证，是电动汽车市场上各种车载充电机、DCDC转换器和模块电源的研发、设计、制造和组装领域的领导者，其强大的研发团队和高效的垂直整合使我们能够快速、灵活地为客户提供不同的解决方案。

迪龙集团合作的中外电动汽车制造商数量超过400余家，与电动汽车制造商合作超过十年，迪龙新能源就是以OBC车载充电机、便携充电机和DCDC技术的发展为核心，无论是现有的产品还是定制化的解决方案，安全、可靠、完善的电子产品都符合国际标准和要求，研发团队由在电源领域具有丰富经验的专家和工程师组成，研发团队占比公司超过50%，争做中国新能源供应行业的开拓者、领航者。

迪龙将具有自主知识产权的高压全砖技术应用于DC-DC变换器，产品可靠性高，质量稳定，赢得了众多电动汽车厂商的信赖与支持，车载充电机采用LLC软开关谐振技术、全数字控制技术，冷却方式有液冷、风冷或自冷，无故障运行时间更长，拥有高效率、高功率密度和高功率因数。

四、充电系统分类

新能源汽车充电系统有许多分类方法。按照充电系统与公共电网是否直接接触，分为接触式充电系统和感应式充电系统。接触式充电系统具有结构简单、成本较低、电能传输效率高等特点，是目前主流的充电系统；感应式充电系统小需要电源插座或充电电缆，电能通过埋在路面内的充电板无线传送给车内的动力电池实现充电，感应式充电系统具有通用性强、操作简单、节约人力成本、节省土地资源等优点，但结构复杂、效率较低、成本较高，目前小范围应用于公交车等公共充电领域。

充电机按照充电系统是否安装在车上，分为车载充电系统和非车载充电系统。车载充电系统安装在车辆内部，具有体积小、冷却和封闭性好、重量轻等优点，但功率普遍较小，充电所耗时间长；非车载充电系统安装在新能源汽车外部，具有规模大、使用范围广、功率大等优点，但体积大、重量大、不易移动，主要适用于新能源汽车的快速充电。

充电机按照充电所耗时间，分为慢充系统和快充系统，分别对应交流供电和直流供电两种充电模式。充电系统主要由车辆外部至供电端线缆、充电接口及线缆、车载充电、高压线束、高压配电设备、动力电池及其控制器等构成，充电桩或家用交流电源通过车辆接口及线束与车载充电机连接，将交流220V电源转换为直流电，给动力电池进行充电，充电过程由车载充电机与BMS之间进行CAN通信交互，保证充电过程的安全。

相较慢充系统，快充系统架构较为简单，涉及到的车端零部件仅为充电接口、快充线束、动力电池及其控制器，快充系统供电设备为充电桩，充电桩内部包含电源模块、计费系统、通信及控制系统、读卡及授权系统等，快充系统将三相380V工业电直接转成直流电给动力电池进行充电，充电过程由充电系统的通信模块与BMS进行通信以保证安全。

五、车载充电机充电方式

电池采用不同的充电方法对电池寿命会有不同程度的影响，采用适当的充电方式对延长电池的使用寿命意义重大。

常见的车载充电机充电方式有恒压充电、恒流充电、阶段性充电、脉冲充电等。

恒压充电，在整个充电过程中充电电压保持不变，充电电流随着充电时间的增加而逐渐减小，当充电电流小于一定值后停止充电，整个充电过程中能耗较小，能有效避免电池过充，控制简单，易于操作。但往往待充电电池的初始电压值较小，导致充电初期的充电电流很大，过大的电流一方面会造成电池极化现象的发生，影响充电速度；另一方面造成电池温度迅速提升，严重时容易烧坏电池，酿成事故，所以在充电开始阶段，需要对充电电流值进行限制，让电池保持在一个可接受的电流范围内充电。

恒流充电开始时以恒定的电流为动力电池充电，将要充满时，改用恒定的小电流进行浮充充电，用来充足剩余电量和补偿电池自放电，当充电电压达到额定电压时停止充电。恒流充电避免了恒压充电电流过大的问题，电流始终被限制在电池组可接受的范围内。

阶段性充电根据实际应用情况可以分为两阶段或者三阶段充电。第一阶段为恒流充电，用大电流快速给电池充电，使电池的电压达到一定电压值；第二阶段为恒压充电，用比恒流小点的电流继续对电池充电，降低电池的产气量；第三阶段为浮充充电，以涓流给电池充电，确保电池能够充满，当控制系统检测充电电流小于一定设定值时，结束充电。

阶段性充电结合了恒压与恒流充电方式的优点，有利于减少电池的极化，避免了过充和大电流充电冲击，目前，充电大多采用阶段性充电。

恒压充电、恒流充电和阶段性充电的充电电压和电流是连续的，没有给电池足够的休息时间来消除极化现象，极化可以引起电池过热、析气等现象，限制充电速度，严重时影响电池寿命。

脉冲充电方式和正负脉冲充电方式采用不连续的充电电流，能有效地减少或消除极化现象的发生，加快充电速度和延缓电池的使用寿命。脉冲充电方式采用脉冲充电间歇为电池提供充足的休息时间，有利于电池内部的活性物充分反应，有效地减少和消除极化现象的发生，并可以采用较大的电流充电，而不必担心电池过热，能有效提高充电效率、缩短充电时间、延缓电池寿命。

正负脉冲充电方式是对脉冲充电方式的改进，整个充电过程中包括正脉冲充电、间歇休息和负脉冲放电。首先进行正脉冲充电，休息一段时间后，再对其进行短暂的负脉冲放电，对电池短暂的负脉冲放电能有效去除极化现象的发生，加快电池内部的电化学反应，降低电池温度，虽然损失了部分电能，但能够使电池以较高的充电电流充电，能有效加快充电速度和提高充电效率，延缓电池寿命。

六、车载充电机技术现状

国内车载充电机厂商多达50多家，大部分厂家研发能力较弱，缺乏核心专利和高端研发人才，研发经费投入较少，产品主要面向国内。

目前，市场上的乘用车和专用车车载充电机功率主要包括3.3kw和6.6kw，效率集中在93%-95%之间，冷却方式主要包括风冷和水冷，客车领域采用“交流快充方式”的40kw、80kw大功率车载充电机。

国内部分车载充电机企业已进入国外整车企业供应链，迪龙新能源科技河北有限公司研发生产的“车载充电机”远销欧洲、美洲、北美洲……已经成为供应全球的车载充电机供应商，车载充电机采用液冷、风冷，极大提高了大功率器件的散热效率，充电效率超过95%，产品符合IATF16949-2016体系认证和欧盟CE/EMC产品认证标准。

随着新能源汽车动力电池的容量增大，若要在6-8小时的慢速充电时间内为纯电动汽车充满电，就需要配置功率更大的车载充电，对兼容不同类型的交流充电桩要求越高。

在纯电动、插电式、增程式乘用车型中存在电机控制器、DC/DC变换器、车载充电机和高压接线盒等，将各部件在整车中合理集成布置拥有多种方式。

电机控制器与DC/DC变换器集成，电机控制器与车载充电机集成是功能集成的一种形式，产品研发过程往往由电机控制器厂商主导，DC/DC变换器与车载充电机集成是功能集成的另一种形式，产品研发过程往往由车载电源厂商主导。

电机控制器、DC/DC变换器、车载充电机集成是功能集成较为复杂的一种形式，产品研发过程往往由整车企业主导，但在全球范围内成功案例很少。目前车载充电机主要作为独立器件供应新能源汽车，部分车载充电机企业（如迪龙新能源）开始供应集成化产品。

七、车载充电机技术发展优势

车载充电机技术发展为新能源汽车的普及起到了推动作用，车载充电机对充电功率、充电效率、重量、体积、成本以及可靠性要求较高。

为实现车载充电机的智能化、小型化、轻量化、高效率化，相关的研究与开发工作取得了长足的发展，研究方向主要集中在智能化充电、电池充放电安全管理、提高车载充电机效率和功率密度、实现车载充电机的小型化等方面。

八、总结

车载充电机的技术发展，为新能源汽车实用化和大众化提供了强有力的支撑。本文介绍了充电机的种类，按照充电系统与公共电网是否直接接触，分为接触式充电系统和感应式充电系统；按照充电系统是否安装在车上，分为车载充电系统和非车载充电系统；按照充电所耗时间，分为慢充系统和快充系统。

分析对比了车载充电机、交流充电桩和直流充电桩的性能特点。对常见的车载充电机充电方式，包括恒压充电、恒流充电、阶段性充电、脉冲充电等进行了介绍和简单分析。

并对国内车载充电机技术现状进行了分析，分析了车载车充电机发展趋势，随着技术进步，车载充电机正在向着双向充放电、智能化、集成化等方向发展。

审核编辑 黄宇