摘要

根據(jù)進(jìn)入電動(dòng)汽車電源種類的不同，充電樁可分為交流充電樁和直流充電樁兩種。直流充電樁是固定安裝在電動(dòng)汽車外、與交流電網(wǎng)連接，為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池提供大功率直流電源的供電裝置。本文主要介紹了直流充電樁的電氣結(jié)構(gòu)及其工作的原理,并給出了直流充電樁常見(jiàn)的電源解決方案及通信隔離方案。

一、直流充電樁的電氣結(jié)構(gòu)及工作原理

直流充電樁的輸入電壓采用三相380VAC（±15%），頻率50Hz,輸出可調(diào)的直流電，直接為電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池充電。

直流充電樁可以提供足夠大的功率，輸出的電壓和電流調(diào)整范圍大（適用于乘用車和大巴車的電壓專用型和通用型），可以實(shí)現(xiàn)快速充電。直流充電樁與交流充電樁的計(jì)量和通信及擴(kuò)展計(jì)費(fèi)功能類似，其電氣結(jié)構(gòu)圖如下圖1所示：

圖1 直流充電樁電氣結(jié)構(gòu)

直流充電樁工作原理：三相380V交流電經(jīng)過(guò)EMC等防雷濾波模塊后進(jìn)入到三相四線制電表中，三相四線制電表監(jiān)控整個(gè)充電機(jī)工作時(shí)的實(shí)際充電電量。通常充電樁的功率在30KW、60KW等，而單體的充電機(jī)的功率往往在15KW，因此根據(jù)實(shí)際充電電流及充電電壓的大小，充電機(jī)往往需要并聯(lián)升功率使用，就要求充電機(jī)擁有能夠均流輸出的功能，充電機(jī)輸出經(jīng)過(guò)充電槍直接給動(dòng)力電池進(jìn)行充電。

在直流充電樁工作時(shí)，輔助電源給主控單元、顯示模塊、保護(hù)控制單元、信號(hào)采集單元及刷卡模塊等控制系統(tǒng)進(jìn)行供電。另外，在動(dòng)力電池充電過(guò)程中，輔助電源給BMS系統(tǒng)供電，由BMS系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控動(dòng)力電池的狀態(tài)。

二、直流充電樁典型電源解決方案

下面為比較典型的直流充電樁的電源解決方案，該方案只是簡(jiǎn)單地畫出了一臺(tái)充電機(jī)的應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中，一臺(tái)充電機(jī)輸出的15KW的功率是不夠的，往往需要并聯(lián)幾臺(tái)充電機(jī)，以滿足大電流輸出的要求。如下圖2所示：

圖2 直流充電樁典型電源解決方案

供電說(shuō)明：直流充電樁輔助供電系統(tǒng)包含了兩個(gè)電源部分和兩個(gè)通信部分。

電源部分中，首先需考慮大電流充電情況下BMS的輔助供電。在最新的國(guó)標(biāo)中將此電源統(tǒng)一標(biāo)定為12V10A的電源，且后續(xù)在BMS管理方面，乘用車與大巴車的BMS供電系統(tǒng)將統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。因此，此處推薦選擇具有主動(dòng)式PFC功能的LI120-10B12輸出12V給BMS系統(tǒng)供電。

主控系統(tǒng)的電源部分，推薦LH40-10B24給HMI顯示屏以及繼電器供電。再通過(guò)K7812-500R3和K7805-500R3轉(zhuǎn)換為12V和5V分別給監(jiān)控安防單元和MCU供電。

在通信部分中，本方案應(yīng)用了三種通信，CAN通信、485通信和232通信。CAN通信連接了車載BMS、非車載充電機(jī)以及主控系統(tǒng)；485通信連接了刷卡模塊、電表等；顯示屏的串口通常采用232的通信方式?；趦?nèi)部的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，有時(shí)也可采用非隔離的通信方式。