淺析充電樁的接口技術(shù)

本文將介紹兩種國標(biāo)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(guān)的接口技術(shù)。

一、充電樁接口基本介紹

跟傳統(tǒng)油車相比，純電動(dòng)車有很多優(yōu)點(diǎn)，這里就不一一列舉，但純電動(dòng)車有一個(gè)麻煩的地方是需要考慮充電時(shí)間長短和電池使用壽命?；旌蟿?dòng)力領(lǐng)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(dòng)車，縮短了充電等待時(shí)間（并且使用汽油/柴油而提高了續(xù)航里程）。

而在純電動(dòng)車領(lǐng)域，很難單方面優(yōu)化充電時(shí)間或電池使用壽命，魚和熊掌不可兼得，因?yàn)殡姵氐膲勖统潆姳堵蚀笮∮嘘P(guān)，一般情況下充放電倍率越大，循環(huán)使用次數(shù)就越小。

為了保證電池的循環(huán)充電次數(shù)能在800~1000之間，通常充電倍率應(yīng)該在0.5C~0.25C之間，采用國家電網(wǎng)供電，利用車載充電機(jī)為動(dòng)力電池充電，這屬于慢充方案，配套的公共設(shè)施是交流充電樁。

交流充電樁接口

為了應(yīng)對(duì)緊急情況，希望在15~30min分鐘內(nèi)能把電池充滿到最大容量的80%，對(duì)應(yīng)的充電倍率應(yīng)該在2C~4C之間，這屬于快充方案，配套的公共設(shè)施是直流充電樁。直流充電樁對(duì)電池?fù)p害比較大，車主花費(fèi)在更換電池上的成本就會(huì)增大，所以如果不是很緊急的情況，應(yīng)該盡量減少直流充電樁的使用。

直流充電樁接口

國內(nèi)外的充電樁原理大同小異，但外形略有區(qū)別，如下：

二、詳解交流充電樁的接口技術(shù)

交流充電樁通過車載充電機(jī)為電池充電，相對(duì)于直流充電樁而言，交流充電樁成本低，結(jié)構(gòu)簡單，對(duì)蓄電池更友好，適合大范圍推廣，接下來將由淺入深介紹一下交流充電樁的接口技術(shù)。

交流充電樁（包括國標(biāo)和非國標(biāo)）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(zhuǎn)站的作用，后續(xù)的整流+DC/DC變換都是由車載充電機(jī)完成。

國標(biāo)交流充電樁就是在上圖所示的原始交流充電樁基礎(chǔ)上，添加了一些商業(yè)化模塊（比如人機(jī)交互界面、計(jì)費(fèi)模塊、報(bào)警模塊等）和控制引導(dǎo)電路。控制引導(dǎo)電路是交流充電樁接口技術(shù)的核心內(nèi)容，并且為了單相電和三相電都能兼容，國標(biāo)交流充電樁接口最終采用的7端子結(jié)構(gòu)，其端子分布方式如下圖所示：

各端子功能定義：

充電模式3連接方式B的典型控制引導(dǎo)電路圖：

控制引導(dǎo)電路主要作用是用來確認(rèn)充電接口和充電插座是否連接，然后在充電過程中進(jìn)行周期性檢測，以判斷繼續(xù)充電還是停止充電等。

下面詳細(xì)介紹控制引導(dǎo)電路的工作原理：

1、連接確認(rèn)

（1）車輛控制裝置通過檢測PE和監(jiān)測點(diǎn)3之間的電阻值來確認(rèn)車輛插頭和車輛插座是否連接；

（2）充電樁側(cè)的供電控制裝置通過檢測監(jiān)測點(diǎn)4或檢測點(diǎn)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(dāng)車輛接口和供電接口都確認(rèn)連接后，充電樁將開關(guān)S1從12V連接狀態(tài)切換到PWM狀態(tài)，并等待車輛控制裝置閉合開關(guān)S2，此時(shí)測檢點(diǎn)1峰值電壓9V，CP端產(chǎn)生1KHz的PWM波，其占空比代表充電樁額定電流大小。當(dāng)車輛側(cè)開關(guān)S2閉合，代表車輛已經(jīng)充電準(zhǔn)備就緒了，此時(shí)檢測點(diǎn)1的電壓峰值為6V。確認(rèn)車輛就緒后，充電樁閉合接觸器K1和K2，使交流回路導(dǎo)通，充電開始。整個(gè)過程中檢測點(diǎn)1的電壓狀態(tài)如下：

3、充電過程周期檢測

在充電過程中，充電樁對(duì)檢測點(diǎn)進(jìn)行周期性檢測，以確認(rèn)充電連接裝置的連接狀態(tài)和車輛是否處于可充電狀態(tài)，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(diǎn)4和檢測點(diǎn)1，如果檢測到供電接口斷開，則供電控制裝置開關(guān)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(diǎn)2和檢測點(diǎn)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(jī)停止充電，并斷開開關(guān)S2。

4、充電結(jié)束

大致原理如上所述，控制引導(dǎo)電路是充電樁接口技術(shù)的靈魂，這對(duì)于電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)者以及使用者至關(guān)重要，更為詳細(xì)的內(nèi)容請參考國標(biāo)GBT 20234-2011。