充電樁ABC之接口篇

?充電樁常識 ????|???? ?2018-11-08 16:12
充電樁充電接口
 
       眾所周知,新能源充電樁在社會的普及越來越滲透,出行在外的電動汽車司機們對充電樁并不陌生,因為長期在外駕駛,需要用到充電樁的時間,總是比常人多。所以,充電樁這樣的新鮮事物他們也就熟絡得很。
 
       那么,今天我們就邀請一位充電樁設計專家王先生,來聊聊他對充電樁的認識,今天他還特地為我們講解一個專業知識點——充電樁接口技術。
 
       王先生將介紹兩種國標充電樁接口——交流充電樁接口和直流充電樁接口,并圍繞常用的交流充電接口,介紹相關的接口技術。而小編就根據王先生的口述,整理成文,編輯整理如下文。
 
一、充電樁接口基本介紹
 
       跟傳統油車相比,純電動車有很多優點,這里就不一一列舉,但純電動車有一個麻煩的地方是需要考慮充電時間長短和電池使用壽命。混合動力領域有好多折中方案比如插電式,增程式等,這樣不需要較大的電池容量,相比于純電動車,縮短了充電等待時間(并且使用汽油/柴油而提高了續航里程)。
 
       而在純電動車領域,很難單方面優化充電時間或電池使用壽命,魚和熊掌不可兼得,因為電池的壽命和充電倍率大小有關,一般情況下充放電倍率越大,循環使用次數就越小。
 
       為了保證電池的循環充電次數能在800~1000之間,通常充電倍率應該在0.5C~0.25C之間,采用國家電網供電,利用車載充電機為動力電池充電,這屬于慢充方案,配套的公共設施是交流充電樁。
 
       為了應對緊急情況,希望在15~30min分鐘內能把電池充滿到最大容量的80%,對應的充電倍率應該在2C~4C之間,這屬于快充方案,配套的公共設施是直流充電樁。直流充電樁對電池損害比較大,車主花費在更換電池上的成本就會增大,所以如果不是很緊急的情況,應該盡量減少直流充電樁的使用(土豪隨意)。 
 
二、詳解交流充電樁的接口技術
 
       交流充電樁通過車載充電機為電池充電,相對于直流充電樁而言,交流充電樁成本低,結構簡單,對蓄電池更友好,適合大范圍面積進行普及推廣,接下來將由淺入深介紹一下交流充電樁的接口技術。
 
       交流充電樁(包括國標和非國標)的主要功能就是將單相電或者三相電引出來,充電樁只起到電流中轉站的作用,后續的整流+DC/DC變換都是由車載充電機完成。
 
       國標交流充電樁就是在上圖所示的原始交流充電樁基礎上,添加了一些商業化模塊(比如人機交互界面、計費模塊、報警模塊等)和控制引導電路,控制引導電路是交流充電樁接口技術的核心內容。并且為了單相電和三相電都能兼容,國標交流充電樁接口最終采用的7端子結構,其端子分布方式如下圖所示:
 
各端子功能定義: 
 
各端子功能定義
 
充電模式3連接方式B的典型控制導引電路圖: 
 
控制導引電路圖
 
       控制導引電路主要作用是用來確認充電接口和充電插座是否連接,然后在充電過程中進行周期性檢測,以判斷繼續充電還是停止充電等。
 
下面詳細介紹控制導引電路的工作原理:
 
1. 連接確認
 
       (1)車輛控制裝置通過檢測PE和監測點3之間的電阻值來確認車輛插頭和車輛插座是否連接;
       (2)充電樁側的供電控制裝置通過檢測監測點4或檢測點1的電壓值來判斷供電插頭和供電插座是否連接。
       
2. 充電開始
 
       當車輛接口和供電接口都確認連接后,充電樁將開關S1從12V連接狀態切換到PWM狀態,并等待車輛控制裝置閉合開關S2,此時測檢點1峰值電壓9V,CP端產生1KHz的PWM波,其占空比代表充電樁額定電流大小。當車輛側開關S2閉合,代表車輛已經充電準備就緒了,此時檢測點1的電壓峰值為6V。確認車輛就緒后,充電樁閉合接觸器K1和K2,使交流回路導通,充電開始。整個過程中檢測點1的電壓狀態如下:
 
3. 充電過程周期檢測
 
       在充電過程中,充電樁對檢測點進行周期性檢測,以確認充電連接裝置的連接狀態和車輛是否處于可充電狀態,檢測周期不大于50ms。
 
       (1) 在充電過程中,充電控制裝置不斷檢測檢測點4和檢測點1,如果檢測到供電接口斷開,則供電控制裝置開關S1切換到12V并斷開交流供電回路;
 
       (2) 在充電過程中,車輛控制裝置不斷檢測檢測點2和檢測點3,如果判斷車輛接口斷開,則車輛控制裝置控制車載充電機停止充電,并斷開開關S2。
 
4.充電結束
 
       大致原理如上所述,控制導引電路是充電樁接口技術的靈魂,這對于電動汽車設計者以及使用者至關重要,更為詳細的內容請參考國標GBT 20234-2011。
 
       行文至此,小編已經將王先生講解的關于充電樁接口的知識全數奉上給讀者們了,希望讀者們在接收這些知識的同時,也能好好思考下其中的原理。
 
       只有學習和思考并行,對一樣事物的認知度和接受度才能更高,希望我的這篇文章能夠在讀者們使用充電樁的時候派上用場,也希望沒用過充電樁的朋友們先“溫習”下這些知識。
 
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