電動汽車高壓蓄電池充電系統(tǒng)(下)

◆文/北京 馮超

(接上期)

(1)未連接充電電纜。在EVSE CP電路中，一個12V DC電源會通過一個1 000Ω電阻器流入感應(yīng)電子設(shè)備。+12V電壓值表示充電電纜未連接至車輛，這稱為“狀態(tài)A”。

(2)充電電纜已連接-EVSE未激活。在將充電電纜連接至車輛后，來自EVSE的+12V DC電源將會流過接頭中的CP針腳，然后流入BCCM，BCCM中也帶有感應(yīng)電子設(shè)備。BCCM中的CP電路由一個二極管和連接至PE的永久性2.74kΩ電阻器組成。連接車輛后，BCCM中的2.74kΩ電阻器將會導(dǎo)致在EVSE中感測到的電壓降至+9V。這稱為“狀態(tài)B”，此時EVSE和BCCM均已知曉兩者已相互連接。

(3)充電電纜連接-EVSE已激活，EV未激活。在EVSE識別出車輛已連接后，EVSE則會將+12V DC電源切換為+/-12V方波、1kHz PWM信號。

(4)充電電纜已連接-EVSE和EV已激活。方波信號的占空比將來自EVSE的可用電流告知BCCM。方波信號的存在構(gòu)成了從EVSE發(fā)送至BCCM的“邀請”。然后，BCCM將會關(guān)閉BCCM內(nèi)的CP電路中的開關(guān)，從而并聯(lián)接入一個1.3kΩ電阻器，故此EVSE感應(yīng)電子設(shè)備將會測量到一個+6V電壓。這個+6V電壓表示接受了該“邀請”，EVSE閉合為HV充電電路通電的繼電器。這稱為“狀態(tài)C”，此時車輛將會進(jìn)行充電。EVSE充電狀態(tài)見表7。

表7 EVSE充電狀態(tài)

控制導(dǎo)向電路P W M信號如圖1 6所示。E V S E至BCCM的PWM信號說明和占空比示例列于表8。占空比示例列于表9。

圖16 控制導(dǎo)向電路PWM信號

表8 PWM信號說明

表9 占空比示例

如果EVSE CP電路中的感應(yīng)電子設(shè)備感測到方波的負(fù)半部分未停留在-12V處，則這表示電路的BCCM側(cè)缺失二極管，這將導(dǎo)致出錯并且會阻止充電，這是為了防止意外激活HV充電電路。只有特意連接的電子設(shè)備電路才具有正確的電阻和二極管。因為電阻和二極管必須連接至BCCM 內(nèi)的接地，所以它將會確認(rèn)從BCCM至EVSE的接地電路路徑未中斷。

五、直流(DC)充電及通信

在中國市場，交流(AC)充電通過位于車輛右側(cè)的GB/T AC充電插座實現(xiàn)。直流(DC)充電通過位于車輛左側(cè)的GB/T DC充電插座實現(xiàn)。GB/T DC是一種DC快速充電形式，用于高壓(最高為400VDC)大電流(125A)車用快速充電。直流(DC)充電端口如圖17所示。GB/TDC系統(tǒng)使用模擬信號傳輸以及通過EVSE CAN 總線進(jìn)行的數(shù)字通信。其中采用了兩個DC高壓電源針腳、兩個模擬連接檢查(CC)針腳、兩個CAN數(shù)字信號針腳和一個接地針腳，以便確保在車輛和充電器之間正確傳輸控制信號。

圖17 直流(DC)充電端口

1.充電準(zhǔn)備

直流(DC)充電電路如圖18所示。若要開始充電，請在EVSE和BCCM之間執(zhí)行以下“握手”操作序列：

(1)在將充電電纜連接至車輛之前，在U1處可以測到6V電壓，用于向EVSE表示充電電纜未連接至EV。

(2)在將充電電纜連接至車輛時，充電電纜接頭中的開關(guān)S將會打開，從而旁通R2，此時可以在U1處測到12V電壓。

(3)在將充電電纜連接至車輛后，因為接頭插頭的CC1針腳與車輛進(jìn)口相配合，所以R4將被接入到電路中，因此可以在U1處測到6V電壓，直至開關(guān)S被松開并且R2被重新接入到電路中，此時在U1處測到的電壓為4V。這是為了通知EVSE充電電纜已連接至EV。

(4)與此同時，在未連接充電電纜時，BCCM將會在U2處測到12V電壓。在連接充電電纜時，充電電纜的CC2針腳將會與車輛進(jìn)口相配合，R5和R3將被接入到電路中，此時在U2處測到的電壓為6V，這是為了通知BCCM EVSE已連接。

(5)接頭現(xiàn)在將被鎖定到位，此時，BCCM和EVSE之間的CAN通信將會開始。

(6)諸如HV蓄電池的電壓限值、最大充電電流和容量之類的信息將會通過EVSE CAN總線在EV和EVSE之間傳輸。

(7)EVSE將會檢查該信息并確認(rèn)它能夠?qū)V蓄電池進(jìn)行充電，然后會通過EVSE CAN總線將其最大輸出電壓和電流發(fā)送至BCCM。

(8)BCCM將會基于這些發(fā)送的數(shù)據(jù)檢查其與EVSE之間的兼容性。如果兼容，則EVSE將會關(guān)閉K1和K2并執(zhí)行絕緣測試。

(9)測試完成后，BCCM將會關(guān)閉HV蓄電池接觸器K5和K6，然后EVSE將會開始充電。

圖18 直流(DC)充電電路

2.充電期間

在整個充電流程中，車輛將會監(jiān)測HV蓄電池狀態(tài)和電流供應(yīng)值：

(1)每0.1s，BCCM將會基于HV蓄電池性能和狀況計算一次可對HV蓄電池進(jìn)行充電的電流水平，然后通過EVSE CAN 總線將該數(shù)值發(fā)送至EVSE。

(2)EVSE將會通過持續(xù)電流控制供應(yīng)滿足BCCM的期望值的DC 電流。

EVSE將會監(jiān)測每個子電路中的電流、電壓和溫度，當(dāng)有任何數(shù)值超過限值時，EVSE將會停止充電并通過EVSE CAN總線向BCCM發(fā)送一個錯誤信號。此外，如果通信中斷，則充電將被終止。

3.充電結(jié)束

終止充電流程的方式如下：BCCM將會通過EVSE CAN總線向EVSE發(fā)送一個零電流信號，然后EVSE將會停止電流輸出。BCCM將確認(rèn)DC高壓線路上的電流為0，然后將會打開HV蓄電池接觸器。EVSE將會確認(rèn)其輸出電流為0，并打開繼電器“D1”和“D2”。接頭將被解鎖，然后可以從車輛上將其斷開。

4.車載充電控制框圖

車載充電控制框圖如圖19所示。

圖19 車載充電控制框圖