对新能源交流充电桩充电控制原理的分析

对新能源交流充电桩充电控制原理的分析

王硕1,浦国通2

1.保定星充新能源科技有限公司，河北 保定，071000；

2.吉林省星星充电设备有限公司，吉林 长春，130000

摘要：汽车作为社会现代化的产物，已经成为人们出行的主要工具。在高质量发展的新时期，国家对能源供给、环境保护问题提出了更高要求，对新能源汽车的投入力度越来越大，而充电桩作为新能源汽车的能量供给，更是保障新能源汽车产业化、市场化的关键一环，因此有必要深入研究充电桩的充电控制原理。下面，本文将以交流充电桩为例，详细论述其充电控制原理，有利于全面掌握充电桩的充电过程。

关键词：新能源汽车；交流充电桩；充电控制

在经济快速增长的同时，人们对石油资源的需求越来越多，随之带来的能源供给与环境污染的矛盾日益明显，节能减排已是新时期及未来人们需要格外关注的话题。新能源汽车由于其具有低碳、环保、绿色的优势，无疑是将来汽车产业改革的重要方向。其中，充电装置作为系能源汽车的能源供给，具有深远意义。而交流充电桩具有建站简单、造价低的优势，广泛占据了家用市场，可见，探讨和研究交流充电桩的充电控制原理，对于做好“私桩”的运维工作，意义重大。

一、交流充电桩简介

交流充电桩就是常说的“慢充桩”，一般是与交流外网直接相连，采取固定安装方式，如图1所示。这种桩只是输出单相/三相交流电，并不充电，需要连接上车载充电机才能给汽车电池充电，可以理解为在控制电源，这种功率比较小，常见的有3.5kw、7kw，充电过程也比较慢，大概要7、8个小时，所以，在社区停车场、个人用的居多，而且其价格相对低，安装方便，所以很适合个人用。

图1  交流充电桩连接图

二、交流充电控制导引电路分析

1、充电模式3

当电动汽车使用充电模式3进行充电时，应使用如图2（连接方式A）、图3（连接方式B）及图4（连接方式C）所示的控制导引电路进行充电连接装置的连接确认及额定电流参数的判断。该电路由供电控制装置、接触器K1和K2、电阻R1、R2、R3、R4、RC、二极管D1、开关S1、S2、S3、车载充电机和车辆控制装置组成，其中车辆控制装置可以集成在车载充电机或其他车载控制单元中。电阻R4、RC安装在车辆插头上。开关S1为供电设备内部开关。开关S2为车辆内部开关，在车辆接口与供电接口完全连接，并且配置了电子锁的接口被完全锁止后，当车载充电机自检测完成后无故障，并且电池组处于可充电状态时，S2闭合（如果车辆设置有“充电请求”或“充电控制”功能，则同时应满足车辆处于“充电请求”或“可充电”状态）。开关S3为车辆插头的内部常闭开关，与插头上的下压按钮（用以触发机械锁止装置）联动，按下按钮解除机械锁止功能的同时，S3处于断开状态。控制导引电路中也可以不配置开关S2，无S2开关的车辆应采用单相充电，且最大充电电流不超过8A。本附录中的功能和控制逻辑分析基于配置了开关S2的控制导引电路，对于未配置开关S2的控制导引电路，等同于开关S2为常闭状态。

图2 连接方式A的控制导引电路原理图

图3 连接方式B的控制导引电路原理图

图4 连接方式C的控制导引电路原理图

2、充电模式2

当电动汽车使用充电模式2的连接方式B进行充电时，推荐使用如图5所示的控制导引电路进行充电连接装置的连接确认及额定电流参数的判断。

图5 连接方式B的控制导引电路原理图

三、 控制导引电路的基本功能

1、连接确认与电子锁

车辆控制装置通过测量检测点3与PE之间的电阻值来判断车辆插头与车辆插座是否完全连接（对于连接方式B和C）。完全连接后，如车辆插座内配备有电子锁，电子锁应在开始供电（K1与K2闭合）前锁定车辆插头并在整个充电流程中（状态3）保持。如不能锁定，由电动车辆决定下一步操作，例如：继续充电流程，通知操作人员并等待进一步指令或终止充电流程。供电控制装置通过测量检测点1或检测点4的电压来判断供电插头和供电插座是否完全连接（对于连接方式A和B）。完全连接后，如供电插座内配备有电子锁，供电插座内电子锁应在开始供电（K1与K2闭合）前锁定供电插头并在整个充电流程中（状态3）保持。如不能锁定，终止充电流程并提示操作人员。

2、 充电连接装置载流能力和供电设备供电功率的识别

车辆控制装置通过测量检测点3与PE之间的电阻值来确认当前充电连接装置（电缆）的额定容量；通过测量检测点2的PWM信号占空比确认当前供电设备的最大供电电流。

3、充电过程的监测

充电过程中，车辆控制装置应对检测点3与PE之间的电阻值（对于连接方式B和C）及检测点2的PWM信号占空比进行监测，供电控制装置应对检测点4及检测点1（对于充电模式3的连接方式A和B）的电压值进行监测。

4、充电系统的停止

在充电过程中，当充电完成或因为其他原因不能满足继续充电的条件时，车辆控制装置和供电控制装置分别停止充电的相关控制功能。

结束语

交流充电桩在市场的占有率很高，与人们的出行密切相关，因此，作为运维工程师，应该牢记充电桩的充电控制原理，才能在面对故障时，做到举一反三！

参考文献

[1]郑肇显.电动汽车充电桩设计[J].基层建设，2018（18）.

[2]邹毅峰.试论汽车充电的充电桩建设[J].基层建设，2018（35）.