直流充电桩简介
直流充电桩可以从功率大小、充电枪的多少、结构形式、安装方式等不同维度进行分类。其中,按结构形式比较主流的分类是将直流充电桩分为两种:一体式直流充电桩和分体式直流充电桩。
直流充电桩的电气部分由主回路和二次回路组成。主回路的输入是三相交流电,经过输入断路器、交流智能电能表之后由充电模块(整流模块)将三相交流电转换为电池可以接受的直流电,再连接熔断器和充电枪,给电动汽车充电。 二次回路由充电桩控制器、读卡器、显示屏、直流电表等组成。二次回路还提供“启停”控制与“急停”操作;信号灯提供“待机”、“充电”与“充满”状态指示;显示屏作为人机交互设备则提供刷卡、充电方式设置与启停控制操作。
直流充电桩充电过程
在电池两端加载直流电压,以恒定大电流对电池充电,电池的电压渐渐地缓慢地上升,上升到一定程度,电池电压达到标称值,SoC达到95%(针对不同电池,不一样)以上,继续以恒压小电流对电池充电。“电压上去了,但电量没有充满,就是没有充实,如果有时间,可以改用小电流充实”。 为了实现这个充电过程,充电桩在功能上就需要有“直流充电模块”提供直流电源;需要有“充电桩控制器”控制充电模块的“开机、关机、输出电压、输出电流”;需要有“触摸屏”作为人机界面下发指令,通过控制器将“开机、关机、输出电压、输出电流”等指令下发给充电模块。从电气层面理解的最简充电桩只要有充电模块,控制板和触摸屏就可以了; 如果开机、关机和输出电压]输出电流等指令在充电模块上做成几个键盘,那么一个充电模块就可以对电池充电了。
直流充电桩充电过程详解
直流充电桩输出由9根线组成,分别是:
直流电源线路:DC+、DC-;设备地线:PE;充电通信线路:S+、S-;充电连接确认线路:CC1、CC2;低压辅助电源线路:A+、A-。
直流充电桩就是通过这9根线给电动汽车进行充电,其具体的充电模型如下:
非车载充电机(即直流充电桩)和电动汽车二者通过车辆插座相连。S开关是一个常闭开关,与直流充电枪头上的按键(即机械锁)相关联,当我们按下充电枪头上的按键,S开关即打开。而U1、U2是一个12V上拉电压,R1~R5是阻值约1000欧的电阻,R1、R2、R3在充电枪上,R4、R5在车辆插座上。
车辆接口连接确认阶段:
当我们按下枪头按键,插入车辆插座,再放开枪头按键。充电桩的检测点1将检测到12V-6V-4V的电平变化。一旦检测到4V、充电桩将判断充电枪插入成功,车辆接口完全连接,并将充电枪中的电子锁进行锁定,防止枪头脱落。
直流充电桩自检阶段:
在车辆接口完全连接后,充电桩将闭合K3、K4,使低压辅助供电回路导通,为电动汽车控制装置供电(有的车辆不需要供电)(车辆得到供电后,将根据监测点2的电压判断车辆接口是否连接,若电压值为6V,则车辆装置开始周期发送通信握手报文),接着闭合K1、K2,进行绝缘检测,所谓绝缘检测,即检测DC线路的绝缘性能,保证后续充电过程的安全性。绝缘检测结束后,将投入泄放回路泄放能量,并断开K1、K2,同时开始周期发送通信握手报文。
充电准备就绪阶段:
接下来,就是电动汽车与直流充电桩相互配置的阶段,车辆控制K5、K6闭合,使充电回路导通,充电桩检测到车辆端电池电压正常(电压与通信报文描述地电池电压误差≤±5%,且在充电桩输出最大、最小电压的范围内)后闭合K1、K2,那么直流充电线路导通,电动汽车就准备开始充电了。
充电阶段:
在充电阶段,车辆向充电桩实时发送电池充电需求的参数,充电桩会根据该参数实时调整充电电压和电流,并相互发送各自的状态信息(充电桩输出电压电流、车辆电池电压电流、SOC等)。
充电结束阶段:
车辆会根据BMS是否达到充满状态或是受到充电桩发来的“充电桩中止充电报文“来判断是否结束充电(非正常条件在后续文章进行介绍)。满足以上充电结束条件,车辆会发送“车辆中止充电报文“,在确认充电电流小于5A后断开K5、K6。充电桩在达到操作人员设定的充电结束条件,或者收到汽车发来的”车辆中止充电报文“,会发送”充电桩中止充电报文”,并控制充电桩停止充电,在确认充电电流小于5A后断开K1、K2,并再次投入泄放电路,然后再断开K3、K4。
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