直流充電樁(或稱非車載充電機)是固定安裝在電動汽車外、與交流電網連接,直接輸出可調直流電給車載電池進行充電,輸出的電壓和電流調整范圍大,功率較大,充電速度快,俗稱“快充”。
如下圖,直流充電樁輸出由9根線組成,分別是:
1、直流電源線路:DC+、DC-;
2、設備地線:PE;
3、充電通訊線路:S+、S-;
4、充電連接確認線路:CC1、CC2;
5、低壓輔助電源線路:A+、A- ;
充電槍插頭車輛插座直流充電樁就是通過這9根線給電動汽車進行充電,電氣連接圖如下;
左邊是非車載充電機(即直流充電樁),右邊是電動汽車,二者通過車輛插座相連,圖中S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),當按下充電槍頭上的按鍵,S開關即打開。U1,U2是一個12V的上拉電壓,R1~R5是阻值約1K的電阻,R1、R2、R3在充電槍上,R4、R5在車輛插座上。
直流充電控制導引原理圖i、圖中二極管防止反向電流,可用其他電路替代;
ii、泄放電路和絕緣檢測電路需要具備投切功能。
在直流充電樁工作時,輔助電源給主控單元、顯示模塊、保護控制單元、信號采集單元、掃碼模塊等控制系統(tǒng)進行供電。另外,在動力電池充電過程中,輔助電源給BMS系統(tǒng)供電(需獨立),由BMS系統(tǒng)實時監(jiān)控動力電池的狀態(tài)。
1、車輛接口連接確認階段:當我們按下槍頭按鍵,插入車輛插座,再放開槍頭按鍵。充電樁的監(jiān)測點1將檢測到12V-6V-4V的電壓變化。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。
2、直流充電樁自檢階段: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(為電動汽車控制裝置供電),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,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。
3、充電準備就緒階段:電動汽車與直流充電樁相互匹配的階段;車輛控制K5、K6閉合,使充電回路導通,電動汽車負責整個系統(tǒng)的絕緣檢查。
4、充電階段:充電樁檢測到車輛端電池電壓正常(電壓與通信報文描述地電池電壓誤差≤±5%,且在充電樁輸出最大、最小電壓的范圍內),充電機輸出預充電壓(當前電池電壓減去1-10V)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(充電樁輸出電壓和電流、車輛電池電壓和電流、SOC等)。
5、充電結束階段: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,然后斷開K3、K4。
二次回路由控制繼電器、急停按鈕、運行狀態(tài)指示燈、充電樁智能控制器和人機交互設備(顯示、輸入與刷卡)組成。
充電樁控制部分由主控制器、絕緣檢測模塊、計量模塊、刷卡模塊、通訊模塊、空氣開關、主繼電器和輔助開關電源組成。