直流充電樁是固定安裝在戶外,接入電網(wǎng),為電動汽車電池提供直流電源的充電裝置,可直接為電動汽車的電池充電。直流充電樁可以從功率大小、充電槍的多少、結構形式、安裝方式等不同維度進行分類。
其中,按結構形式比較主流的分類是將直流充電樁分為兩種:一體式直流充電樁和分體式直流充電樁。直流充電樁工作原理是什么?直流充電樁結構是怎么樣的?下面來看詳細介紹。
直流充電樁簡介
直流充電樁可以從功率大小、充電槍的多少、結構形式、安裝方式等不同維度進行分類。其中,按結構形式比較主流的分類是將直流充電樁分為兩種:一體式直流充電樁和分體式直流充電樁。
直流充電樁的電氣部分由主回路和二次回路組成。主回路的輸入是三相交流電,經(jīng)過輸入斷路器、交流智能電能表之后由充電模塊(整流模塊)將三相交流電轉(zhuǎn)換為電池可以接受的直流電,再連接熔斷器和充電槍,給電動汽車充電。二次回路由充電樁控制器、讀卡器、顯示屏、直流電表等組成。二次回路還提供“啟停”控制與“急?!辈僮鳎恍盘枱籼峁按龣C”、“充電”與“充滿”狀態(tài)指示;顯示屏作為人機交互設備則提供刷卡、充電方式設置與啟??刂撇僮?。
直流充電樁充電過程
在電池兩端加載直流電壓,以恒定大電流對電池充電,電池的電壓漸漸地緩慢地上升,上升到一定程度,電池電壓達到標稱值,SoC達到95%(針對不同電池,不一樣)以上,繼續(xù)以恒壓小電流對電池充電?!半妷荷先チ?,但電量沒有充滿,就是沒有充實,如果有時間,可以改用小電流充實”。
為了實現(xiàn)這個充電過程,充電樁在功能上就需要有“直流充電模塊”提供直流電源;需要有“充電樁控制器”控制充電模塊的“開機、關機、輸出電壓、輸出電流”;需要有“觸摸屏”作為人機界面下發(fā)指令,通過控制器將“開機、關機、輸出電壓、輸出電流”等指令下發(fā)給充電模塊。
從電氣層面理解的最簡充電樁只要有充電模塊,控制板和觸摸屏就可以了;如果開機、關機和輸出電壓、輸出電流等指令在充電模塊上做成幾個鍵盤,那么一個充電模塊就可以對電池充電了。
直流充電樁充電過程詳解
直流充電樁輸出由9根線組成,分別是:直流電源線路:DC+、DC-;設備地線:PE;充電通信線路:S+、S-;充電連接確認線路:CC1、CC2;低壓輔助電源線路:A+、A-。
直流充電樁就是通過這9根線給電動汽車進行充電,其具體的充電模型如下:
非車載充電機(即直流充電樁)和電動汽車二者通過車輛插座相連。S開關是一個常閉開關,與直流充電槍頭上的按鍵(即機械鎖)相關聯(lián),當我們按下充電槍頭上的按鍵,S開關即打開。而U1、U2是一個12V上拉電壓,R1~R5是阻值約1000歐的電阻,R1、R2、R3在充電槍上,R4、R5在車輛插座上。
當我們按下槍頭按鍵,插入車輛插座,再放開槍頭按鍵。充電樁的檢測點1將檢測到12V-6V-4V的電平變化。一旦檢測到4V、充電樁將判斷充電槍插入成功,車輛接口完全連接,并將充電槍中的電子鎖進行鎖定,防止槍頭脫落。
在車輛接口完全連接后,充電樁將閉合K3、K4,使低壓輔助供電回路導通,為電動汽車控制裝置供電(有的車輛不需要供電)(車輛得到供電后,將根據(jù)監(jiān)測點2的電壓判斷車輛接口是否連接,若電壓值為6V,則車輛裝置開始周期發(fā)送通信握手報文),接著閉合K1、K2,進行絕緣檢測,所謂絕緣檢測,即檢測DC線路的絕緣性能,保證后續(xù)充電過程的安全性。絕緣檢測結束后,將投入泄放回路泄放能量,并斷開K1、K2,同時開始周期發(fā)送通信握手報文。
接下來,就是電動汽車與直流充電樁相互配置的階段,車輛控制K5、K6閉合,使充電回路導通,充電樁檢測到車輛端電池電壓正常(電壓與通信報文描述的電池電壓誤差≤±5%,且在充電樁輸出最大、最小電壓的范圍內(nèi))后閉合K1、K2,那么直流充電線路導通,電動汽車就準備開始充電了。
在充電階段,車輛向充電樁實時發(fā)送電池充電需求的參數(shù),充電樁會根據(jù)該參數(shù)實時調(diào)整充電電壓和電流,并相互發(fā)送各自的狀態(tài)信息(充電樁輸出電壓電流、車輛電池電壓電流、SOC等)。
車輛會根據(jù)BMS是否達到充滿狀態(tài)或是受到充電樁發(fā)來的“充電樁中止充電報文“來判斷是否結束充電。滿足以上充電結束條件,車輛會發(fā)送“車輛中止充電報文“,在確認充電電流小于5A后斷開K5、K6。
充電樁在達到操作人員設定的充電結束條件,或者收到汽車發(fā)來的”車輛中止充電報文“,會發(fā)送”充電樁中止充電報文”,并控制充電樁停止充電,在確認充電電流小于5A后斷開K1、K2,并再次投入泄放電路,然后再斷開K3、K4。