Проєктування бортового зарядного пристрою електромобіля з підтримкою керованого заряджання

Abstract

У роботі розглянуто сучасний стан розвитку електромобільності та зарядної інфраструктури, визначено роль бортового зарядного пристрою в енергетичній системі електромобіля та проаналізовано особливості заряджання тягових акумуляторних батарей. Розглянуто відмінності між заряджанням змінним і постійним струмом, визначено місце бортового зарядного пристрою в структурі електромобіля та обґрунтовано необхідність підтримки керованого заряджання. Проведено розрахунок основних електричних параметрів пристрою, зокрема зарядної потужності, вихідного зарядного струму, вхідного струму з мережі, параметрів проміжної ланки постійного струму та втрат потужності. Розглянуто режими заряджання тягової акумуляторної батареї та визначено принципи переходу від режиму постійного струму до режиму постійної напруги. Запропоновано алгоритм керованого заряджання, який враховує поточний рівень заряду батареї, температуру акумуляторних модулів, максимальний зарядний струм, дозволений системою BMS, доступну потужність зовнішнього зарядного обладнання та можливі обмеження з боку електричної мережі.

The paper examines the current state of electric mobility development and charging infrastructure, defines the role of the on-board charger within the electric vehicle energy system, and analyses the operational characteristics of traction battery charging. The distinctions between alternating current and direct current charging modes are considered, the position of the on-board charger within the electric vehicle architecture is determined, and the necessity of managed charging support is substantiated. The principal electrical parameters of the device are calculated, including charging power, output charging current, grid input current, intermediate DC-link parameters, and power losses. The charging modes of the traction battery are examined and the principles governing the transition from constant current to constant voltage mode are established. A managed charging algorithm is proposed that accounts for the current battery state of charge, temperature of the battery modules, maximum charging current permitted by the battery management system, available power of the external charging equipment, and potential constraints imposed by the electrical grid.