為保護(hù)消費(fèi)者安全以及凈化市場，2024年4月25日，《電動(dòng)自行車用鋰離子蓄電池安全技術(shù)規(guī)范》正式發(fā)布，并且明確從2024年11月1日起將會(huì)正式實(shí)施，所有的鋰電池和充電器都必須通過3C認(rèn)證，才可以生產(chǎn)和銷售。

GB43854：鋰電池電動(dòng)車新國標(biāo)充電器“強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)”

該標(biāo)準(zhǔn)從單體電池和電池組兩個(gè)層面規(guī)定了鋰電電動(dòng)車的安全要求和試驗(yàn)方法，主要考慮了過充電、過放電、外部短路、熱濫用等安全要求。對(duì)于鋰電池充電器的設(shè)計(jì)在滿足多項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和安全規(guī)范之外，根據(jù)廠商定制化需求，其智能化要求也有所提升。

基于新國標(biāo)鋰電充電器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，維安研發(fā)人員利用自研產(chǎn)品AC-DC控制器WD1092BAPT和可編程智能管理充電芯片WHA19003F4M7開發(fā)了一款基于一級(jí)半PFC反激AC-DC拓?fù)涞匿囯婋妱?dòng)車充電器方案，實(shí)物如下圖所示：

圖1：維安新國標(biāo)鋰電充電器實(shí)物

維安新國標(biāo)鋰電充電器方案特征：

● 整機(jī)效率

≥88.0%，包括可控硅和風(fēng)機(jī)的功耗

● 高EMI裕量

傳導(dǎo)和輻射騷擾 裕量≥10 dB

● 低成本

初級(jí)方案巧妙使用一級(jí)半和合封功率MOSFET技術(shù)，次級(jí)同樣采樣集成LDO、恒壓恒流模塊及可編程功能的智能管理充電IC，大大減少了外圍元件數(shù)量以及布線復(fù)雜度，整體方案成本和性能具備明顯優(yōu)勢(shì)

● 保護(hù)功能

本方案設(shè)置了多種異常工作狀態(tài)的檢測(cè)和保護(hù)功能，次級(jí)智能充電管理IC具備過溫、過壓、風(fēng)扇堵轉(zhuǎn)這幾種異常狀態(tài)的指示功能和保護(hù)功能，并同時(shí)具有可供客戶定制的充電器智能開發(fā)平臺(tái)，整體方案靈活性具有明顯優(yōu)勢(shì)

輸入輸出規(guī)格：

● 輸入電壓

180-240V/AC (輸入最低電壓165V/AC，

輸入最高電壓264V/AC)

● 輸出規(guī)格

60V/3A (輸出最低27V/3A，輸出最高60V/3A)

● 功率因數(shù)PF

0.75

● 整機(jī)效率

≥88.0 %

方案設(shè)計(jì)及優(yōu)勢(shì)：

1、鋰電充電管理模塊設(shè)計(jì)

為滿足新國標(biāo)充電器強(qiáng)制性“通訊協(xié)議”充電這一要求，本方案的次級(jí)控制器采用了一款高度可編程數(shù)?；旌现悄艹潆姽芾硇酒?/span>WHA19003F4M7，其內(nèi)置的恒壓恒流控制模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)充電器對(duì)鋰電池充電過程的精準(zhǔn)控制以及充電異常行為的提醒和保護(hù)功能，從而提高了鋰電池的使用壽命，以及充電過程的可靠性。

充電電壓經(jīng)由輸出端分壓網(wǎng)絡(luò)得到的電壓與內(nèi)置的2.5V電壓源相比較作為輸出電壓控制信號(hào)以及系統(tǒng)反饋信號(hào)，充電電流經(jīng)由采樣電阻取得的電壓與控制器內(nèi)置的50mV電壓源作為輸出電流控制信號(hào)以及系統(tǒng)反饋信號(hào)。

鋰電池充電邏輯如下圖2所示，該方案具備開機(jī)自檢、修調(diào)模式、異常保護(hù)等功能，且具備明顯的狀態(tài)燈和風(fēng)扇指示功能，符合新國標(biāo)充電協(xié)議要求。

圖2：維安新國標(biāo)鋰電池充電器次級(jí)充電邏輯狀態(tài)機(jī)示意圖

另外，次級(jí)控制器WHA19003F4M7提供一線通、485等協(xié)議接口，可根據(jù)客戶需求定制具體化協(xié)議以及關(guān)鍵參數(shù)修調(diào)功能，輸出電壓精度在50mV以內(nèi)，并同時(shí)提供充電器開發(fā)平臺(tái)供客戶使用，平臺(tái)界面如圖3。

圖3：維安新國標(biāo)鋰電池充電器智能化開發(fā)平臺(tái)界面示意圖

該平臺(tái)同時(shí)具備鉛酸蓄電池和鋰電池兩種充電協(xié)議，用戶可根據(jù)實(shí)際電池充電需求配置充電模式分段式的關(guān)鍵參數(shù)，生成充電管理代碼，提高了WHA19003F4M7在客戶端的使用靈活性以及電池充電多樣化的適配性。

此外，根據(jù)如上圖2所示的鋰電池充電邏輯狀態(tài)機(jī)示意圖，為保證充電器使用過程的安全性和可靠性，本方案智能化設(shè)置了過溫、過壓、風(fēng)扇堵轉(zhuǎn)等異常狀態(tài)的保護(hù)動(dòng)作，詳情如表1所示。

表1：維安新國標(biāo)鋰電池充電器保護(hù)功能說明

2、功率模塊方案設(shè)計(jì)

新國標(biāo)充電器方案的初級(jí)部分采用維安自研產(chǎn)品WD1092BAPT作為AC-DC PWM控制器，具備寬壓輸入、低功耗、高效率等特性。

WD1092BAPT內(nèi)置的650V/0.85Ω 高功率MOSFET作為該部分的高頻開關(guān)。充電器輕載或空載工作時(shí)，WD1092BAPT處于Burst模式以減小開關(guān)損耗，從而降低了待機(jī)功耗，提高了輕載效率；工作于正常負(fù)載模式時(shí)，WD1092BAPT采用電流模式控制技術(shù)，內(nèi)置軟驅(qū)設(shè)計(jì)不僅優(yōu)化EMI特性，也提高了整機(jī)效率。

WD1092BAPT同時(shí)具備過流保護(hù)（OCP）、過載保護(hù)（OLP）、過溫保護(hù)（OTP）、過壓保護(hù)（OVP）等功能，大大提高了整機(jī)的可靠性。

圖4：維安新國標(biāo)鋰電池充電器功率級(jí)簡化電路

總結(jié)

本方案設(shè)計(jì)的電動(dòng)車新國標(biāo)鋰電充電器支持最大功率180W充電，具有整機(jī)效率高、低成本、充電平臺(tái)定制化、高靈活性定制充電需求等優(yōu)勢(shì)。

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