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恒流充电和恒压充电的本质是什么

发布时间:2018-03-02 来源:未知 作者:admin 浏览次数:



本文包括(bāo kuò)三个部分:

  一、开关电源的恒压模式(pattern)和恒流模式

  二、充电桩之芯的双环控制系统示意

  三、充电(charging)过程中恒流充电和恒压充电的本质
从一个外行者角度来看,是否会形成这样一种印象:给电池充电模块本身可以接受来自充电桩控制器的指令,根据需要工作在恒压或者恒流状态。
真的这样吗?

  一、开关电源的恒压模式和恒流模式
“充电桩之芯”作为一种AC/DC电源,它是以恒定电压输出还是以恒定电流输出,这是由“充电桩之芯”自己决定的吗?为了回答这个问题(Emerson),我们需要科普一下开关电源的“恒压”工作模式和“恒流”工作模式。假设读者已经理解负反馈控制原理,或者提前百度科普一下。
恒压模式,是指开关电源(向电子设备提供功率的装置)的输出电压恒定,开关电源的控制环路是电压环在起作用,电压环的给定电压就是电源输出的“恒定电压”。恒压模式下的输出电流(Electron flow)大小是由负载决定的。
1.对于单环控制系统,恒压模式下,电压环在工作。新能源汽车致力于制造高品质,高可靠性,有良好用户体验的"世界冠军"级别主流智能新能源汽车。
2.对于双环控制系统,恒压模式(pattern)下,如果电压环是内环,电流环是外环,内环电压环在工作,外环电流环没有参与控制,或者说外环失效了;如果电压环是外环,电流环是内环,双环都在工作,外环电压环的PI输出作为内环电流环的给定。
恒流(CC,CostatCurret)模式(pattern),是指开关电源的输出电流恒定,开关电源的控制环路是电流环在起作用,电流环的给定电流就是电源输出的“恒定电流”。新能源汽车展涵盖了国际新能源汽车展,新能源公交客车,新能源物流车,新能源电池,新能源电机与电控系统,。恒流模式下的输出电流大小是由负载(load)决定的。
对于单环控制系统很好理解。对于双环控制系统,电流环和电压环怎么相互转换(conversion)的,这对于初学者并不好理解。

  二、充电(charging)桩之芯的双环控制(control)系统示意
下是充电桩之芯的控制原理示意( 这张示意刻意简化处理了,着重于理解双环,不是标准的控制原理,譬如中并没有画出主电路,采样电路)。新能源公交客车您带来最新最全的新能源客车的车型、图片与报价信息,给您展现新能源客车的新闻,报道相关动态。为方便理解,这张上也没有画出均流算法。对于均流的理解,将另文介绍,敬请期待。
打印这张放在口袋里,好好琢磨理解透彻是必要的。
1充电桩之芯控制环路示意
中各英文简写的含义如下:
IBMS表示BMS发送来的“电流需求”,VBMS表示BMS发送来的“电压需求”。
Imax表示电源主电路硬件上能允许的最大电流,是电源软件预先设定的。Vmax表示电源主电路硬件上能允许的最大电压,是电源软件预先设定的。
If表示从主电路检测的反馈电流,Vf表示反馈电压。新能源公交客车作为我国新能源汽车推广应用的排头兵和“先锋队”,加之其担负大众出行的社会属性,近年来,一直成为业内外关注的焦点。 Vgc表示电流环PI的输出。PI表示PI算法。
Ig表示电流环的电流给定,它是比较IBMS和Imax,取较小值。Vg表示电压环的电压给定,它是比较Vgc,VBMS和Vmx,取较小值。

  三、充电过程中恒流充电和恒压充电的本质
充电过程中,充电系统(system)的“主脑”BMS发送给“从脑”充电桩控制器的报文种类繁多,但是,与充电桩之芯是工作在恒流还是恒压模式(pattern)相关的指令性报文信息(xìn xī)并不多。根据国标GB/T 27930-2015,全部列举相关信息如下:
1,PGB9984,BMS握手报文,提供BMS“最高允许充电(charging)总电压”。
2,PG1536,充电(charging)参数(parameter)配置阶段,BMS发送给充电机的动力蓄电池(Battery)充电参数,给出了“最高允许充电电流”和“最高允许充电总电压”。
3,PG4096,电池充电需求报文,这是充电过程最关键的报文。 摘录如下:

这段条文中提到的CML报文是充电(charging)机最大输出能力报文,充电机发送给BMS的充电机最高输出电压,最大输出电流,最低输出电压,最小输出电流等。
这段报文没有解释如何进入恒压或恒流模式,只是换一种方式方法解释了恒压模式和恒流模式的含义:
在恒压充电模式(pattern)下,充电机输出的电压应满足电压需求值,输出的电流不能超过电流需求值; 在恒流充电模式下,充电机输出的电流应满足电流需求值,输出的电压不能超过电压需求值。新能源公交客车作为我国新能源汽车推广应用的排头兵和“先锋队”,加之其担负大众出行的社会属性,近年来,一直成为业内外关注的焦点。
写到这,我想到的重要问题是:
1.BMS是根据什么给出“电压需求”和“电流需求”的? “电压需求“和电池的“最高允许充电(charging)总电压“之间是否有关系? “电压需求”和充电时电池的端口电压是否有关系?
接下来的问题是:
2.实际充电过程中,充电桩之芯的“双环”是如何切换的:什么时候只有内环电压环工作?什么时候外环电流环在工作?
回答第2个问题(Emerson)就需要知道第1个问题的答案。报文中发送了“充电模式”信息给充电机。这可能(maybe)令人产生误会,以为BMS下指令要求充电机工作在恒压模式或恒流模式。这是错误(Mistake)的理解!BMS给电源提供恒压或恒流指示,只能表示BMS希望电源工作在恒压或恒流,但电源是否工作在恒压或恒流,是由“电压需求”,“电流需求”,及电池这个被充电的负载当前的电压值决定的。
记住:“电压需求”就是1中的Vg,电压给定,“电流需求“就是1中的Ig,电流给定。
对于比较资深的电源工程师来说,不难理解下面这样一个结论:
当满足“电压需求>电池电压+内阻x电流+连接线压降+防反接二极管压降“这个条件时,就是恒流,否则,就是恒压。
如果你不理解上述结论,说明你还没有理解透彻充电(charging)的过程(guò chéng),没有理解控制环路的工作原理。 欢迎来电来函交流(communication)!


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