DQZHAN技術(shù)訊：恒流充電和恒壓充電的本質(zhì)是什么?
本文包括三個部分：
一，開關(guān)電源的恒壓模式和恒流模式
二，充電樁之芯的雙環(huán)控制系統(tǒng)示意圖
三，充電過程中恒流充電和恒壓充電的本質(zhì)
從一個外行者角度來看，是否會形成這樣一種印象：給電池充電模塊本身可以接受來自充電樁控制器的指令，根據(jù)需要工作在恒壓或者恒流狀態(tài)。
真的這樣嗎？
一開關(guān)電源的恒壓模式和恒流模式
“充電樁之芯”作為一種AC/DC電源，它是以恒定電壓輸出還是以恒定電流輸出，這是由“充電樁之芯”自己決定的嗎？為了回答這個問題，我們需要科普一下開關(guān)電源的“恒壓”工作模式和“恒流”工作模式。假設(shè)讀者已經(jīng)理解負反饋控制原理，或者提前百度科普一下。
恒壓（CV，ConstantVoltage）模式，是指開關(guān)電源的輸出電壓恒定，開關(guān)電源的控制環(huán)路是電壓環(huán)在起作用，電壓環(huán)的給定電壓就是電源輸出的“恒定電壓”。恒壓模式下的輸出電流大小是由負載決定的。
1，對于單環(huán)控制系統(tǒng)，恒壓模式下，電壓環(huán)在工作。
2，對于雙環(huán)控制系統(tǒng)，恒壓模式下，如果電壓環(huán)是內(nèi)環(huán)，電流環(huán)是外環(huán)，內(nèi)環(huán)電壓環(huán)在工作，外環(huán)電流環(huán)沒有參與控制，或者說外環(huán)失效了;如果電壓環(huán)是外環(huán)，電流環(huán)是內(nèi)環(huán)，雙環(huán)都在工作，外環(huán)電壓環(huán)的PI輸出作為內(nèi)環(huán)電流環(huán)的給定。
恒流(CC，ConstantCurrent)模式，是指開關(guān)電源的輸出電流恒定，開關(guān)電源的控制環(huán)路是電流環(huán)在起作用，電流環(huán)的給定電流就是電源輸出的“恒定電流”。恒流模式下的輸出電流大小是由負載決定的。
對于單環(huán)控制系統(tǒng)很好理解。對于雙環(huán)控制系統(tǒng)，電流環(huán)和電壓環(huán)怎么相互轉(zhuǎn)換的，這對于初學(xué)者并不好理解。
二充電樁之芯的雙環(huán)控制系統(tǒng)示意圖
下圖是充電樁之芯的控制原理示意圖(這張示意圖刻意簡化處理了，著重于理解雙環(huán)，不是標準的控制原理圖，譬如圖中并沒有畫出主電路，采樣電路)。為方便理解，這張圖上也沒有畫出均流算法。對于均流的理解，將另文介紹，敬請期待。
打印這張圖放在口袋里，好好琢磨理解透徹是必要的
圖1充電樁之芯控制環(huán)路示意圖（未包括均流環(huán)）
圖中各英文簡寫的含義如下：
IBMS表示BMS發(fā)送來的“電流需求”，VBMS表示BMS發(fā)送來的“電壓需求”。
Imax表示電源主電路硬件上能允許的*大電流，是電源軟件預(yù)先設(shè)定的。Vmax表示電源主電路硬件上能允許的*大電壓，是電源軟件預(yù)先設(shè)定的。
If表示從主電路檢測的反饋電流，Vf表示反饋電壓。Vgc表示電流環(huán)PI的輸出。PI表示PI算法，
Ig表示電流環(huán)的電流給定，它是比較IBMS和Imax，取較小值。Vg表示電壓環(huán)的電壓給定，它是比較Vgc,VBMS和Vmx，取較小值。
三充電過程中恒流充電和恒壓充電的本質(zhì)
充電過程中，充電系統(tǒng)的“主腦”BMS發(fā)送給“從腦”充電樁控制器（在國標上用“充電機”表示）的報文種類繁多，但是，與充電樁之芯是工作在恒流還是恒壓模式相關(guān)的指令性報文信息并不多。根據(jù)國標GB/T27930-2015，《電動汽車非車載傳導(dǎo)式充電機與電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議》，全部列舉相關(guān)信息如下：
1，PGB9984，BMS握手報文，提供BMS“*高允許充電總電壓”。
2，PGN1536，充電參數(shù)配置階段，BMS發(fā)送給充電機的動力蓄電池充電參數(shù)，給出了“*高允許充電電流”和“*高允許充電總電壓”。
3，PGN4096，電池充電需求報文（BCL），這是充電過程*關(guān)鍵的報文。摘錄如下：
這段條文中提到的CML報文是充電機*大輸出能力報文，充電機發(fā)送給BMS的充電機*高輸出電壓，*大輸出電流，*低輸出電壓，*小輸出電流等。
這段報文沒有解釋如何進入恒壓或恒流模式，只是換一種方式解釋了恒壓模式和恒流模式的含義：
在恒壓充電模式下，充電機輸出的電壓應(yīng)滿足電壓需求值，輸出的電流不能超過電流需求值;在恒流充電模式下，充電機輸出的電流應(yīng)滿足電流需求值，輸出的電壓不能超過電壓需求值。
寫到這，我想到的重要問題是：
1，BMS是根據(jù)什么給出“電壓需求”和“電流需求”的？“電壓需求“和電池的“*高允許充電總電壓“之間是否有關(guān)系？“電壓需求”和充電時電池的端口電壓是否有關(guān)系？
接下來的問題是：
2，實際充電過程中，充電樁之芯的“雙環(huán)”是如何切換的：什么時候只有內(nèi)環(huán)電壓環(huán)工作？什么時候外環(huán)電流環(huán)在工作？
回答第2個問題就需要知道第1個問題的答案。報文中發(fā)送了“充電模式”信息給充電機。這可能令人產(chǎn)生誤會，以為BMS下指令要求充電機工作在恒壓模式或恒流模式。這是錯誤的理解！BMS給電源提供恒壓或恒流指示，只能表示BMS希望電源工作在恒壓或恒流，但電源是否工作在恒壓或恒流，是由“電壓需求”，“電流需求”，及電池這個被充電的負載當(dāng)前的電壓值決定的。
記住：“電壓需求”就是圖1中的Vg，電壓給定，“電流需求“就是圖1中的Ig，電流給定。
對于比較**的電源工程師來說，不難理解下面這樣一個結(jié)論：
當(dāng)滿足“電壓需求>電池電壓+內(nèi)阻x電流+連接線壓降+防反接二極管壓降“這個條件時，就是恒流，否則，就是恒壓。
