前段时间出了一个国产MCU设计6.6kW充电桩,交错PFC+LLC,踩坑续系列文章,有想了解的朋友可以查看第一篇文章系列文章。
今天开始和大家详细介绍下充电桩(此处特指直流充电桩)是怎么和车子进行通信的,是如何一步一步的实现充电流程的。其实就是和大家一起来解读国标,踩坑续(9)文章有分享国标《NBT 33001-2018 电动汽车非车载传导式充电机技术条件》,附件有《GBT 18487.1-2015《电动汽车传导充电系统_第1部分:通用要求》国标大家也可以自行下载查阅,另GBT 18487.1-2023是最新国标,今天9月份开始执行的,我找了半天没找到下载权限,这个有资源的也可以分享下。我这个系列的文章也是根据这两个国标再加上我自己的经验进行详细解读的,朋友们也可以自行下载国标文件进行阅读,也欢迎和我一起讨论。
整个充电过程主要分为六个阶段,物理连接完成、低压辅助上电、充电握手阶段、充电参数配置阶段、充电阶段、充电结束阶段。
物理连接
1)连接方式,现在的新能源车直流充电口大都采用连接方式C的连接方案,即车端只有充电接口,充电桩端线和充电器连接在一起。有一些新的概念车也有采用连接方式D和连接方式E的。
GBT 18487.1《电动汽车传导充电系统_第1部分:通用要求》最新版本2023版(是今年9月份才实施新标准)标准中完整定义了连接方式A\B\C\D\E,感兴趣的朋友们可以自行查阅。
2)充电模式
我们直流充电桩一般采用壁挂式或者立柱安装方式,如果是永久固定在电网中,充电模式采用模式4的方式,即充电桩将充电插头插在车辆上,如上述的连接方式C。
3)枪头和枪座的定义,国标GB/T 20234.3-2015,对充电枪头的规范有标准的定义
4)锁止装置
直流充电接口应具有机械锁止装置,机械锁止装置在正常工作状态时应能避免充电接口的意外断开,车辆插头应具有机械锁杆、机械锁头、销轴等机构,车辆插座应具有可与机械锁头相配合的机械锁口。
在绝缘自检前,当监测到车辆接口的锁止装置未可靠锁止时,直流供电设备应停止绝缘监测或由电动汽车告知直流供电设备停止绝缘自检,且不应允许充电。从绝缘监测开始到充电整个过程中,充电桩和电动汽车之间的电子锁应该保持锁止状态。充电结束后车辆接口电压降低到60Vdc以下,电子锁才能解锁。
如使用应急解锁装置,则应具备防无操作措施,在充电过程中不应使用应急解锁装置,也是需要车辆接口电压降低到60Vdc以下,电子锁才能解锁。
GBT 18487.1《电动汽车传导充电系统_第1部分:通用要求》最新版本2023版相较2015版本内容比较丰富:大于16A是必须要电子锁了,小于16A还可以是选配
5)充电控制原理图
如下图,左侧是充电桩的原理图,右侧是电动汽车的原理图,其中中间部分,是充电桩的充电枪头和新能源车的充电插座。
在充电桩的充电枪插在新能源车插座上后,开关S闭合。
6)CC1电压检测
开关S闭合全过程详解----1)充电机充电枪在插上之前,CC1电压=12V
2)充电枪插在充电插座上后,在开关S没有闭合的时候CC1的电压=6V
3)充电枪插在充电插座上后,在开关S闭合的时候CC1的电压=4V
4)同时S3、S4电子锁动作,充电桩判断电子锁吸合(此处处于故障率比较高的一个地方,特别是充电枪质量差点故障率更高)
6)CC2电压检测
CC2电压检测就比较简单了,在充电枪插上之前,CC2的电压为12V,插上充电枪之后CC2的电压变为6V。这个地方有个坑,不小心就会踩一脚,充电枪上按照标准应该CC2和GND之间有个电阻R3。但是有的充电枪是没有这个电阻的,有些厂家并没有按照规范要求来设计,他们是把R3这个电阻设计到充电桩上,通过软件控制接入R3电阻,利用这个电阻来做预约充电。在电动汽车判断到CC2电压正常后才会和充电桩进行握手,以达到预约充电的目的。
总结:以上CC1\CC2\以及电子锁信号都判断ok后,就代表物理连接完成,后面我再和大家详细介绍低压辅助上电、充电握手阶段、充电参数配置阶段、充电阶段、充电结束阶段。
申明:由于本人水平一般,分享的知识有误,或者采用的方案不够好的,欢迎各路大神指正批评,给大家带来的不便,敬请谅解,本文观点仅供参考。