捷豹I-PACE純電動(dòng)汽車(chē)高壓蓄電池充電系統(tǒng)（二）

計(jì)實(shí)

5.GB/TAC（18487.1）接近導(dǎo)向（PP）電路

我國(guó)采用了GB/TAC（18487.1）標(biāo)準(zhǔn)，其電路如圖11 所示。GB/TAC（18487.1）是J1772 和IEC61851-1 接近導(dǎo)向協(xié)議的組合。在充電電纜至車(chē)輛充電插座的接頭中，PP 和PE 針腳之間安裝了兩個(gè)具有特定電阻值的被動(dòng)電阻器（RC 和R4）。這些電阻器的電阻值經(jīng)過(guò)編碼，因此BCCM 可以識(shí)別充電電纜的載流容量及其連接狀態(tài)。電阻器RC 安裝在PP 和PE 之間，并且?guī)б粋€(gè)常閉的直式開(kāi)關(guān)。操作開(kāi)關(guān)時(shí)，電阻器R4 將會(huì)串聯(lián)接入到PP電路中，從而獲得新的總電阻。電阻器編碼值如表5 所示。

此開(kāi)關(guān)的安裝實(shí)現(xiàn)了對(duì)于三種充電電纜連接狀態(tài)的識(shí)別：

◆電纜已斷開(kāi)

表5 電阻器電阻值

表6 連接狀態(tài)和載流容量

◆電纜已連接，開(kāi)關(guān)已打開(kāi)

◆電纜已連接，開(kāi)關(guān)已關(guān)閉

未連接充電電纜時(shí)，BCCM PP電路中的5V 電源只能通過(guò)BCCM 中的電阻器。4.5V 的電壓信號(hào)將會(huì)反映此連接狀態(tài)，該電壓由BCCM 的感應(yīng)電子設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。在將充電電纜連接至車(chē)輛的充電插座上時(shí)，PP 針腳連接至PP 電路，從而增大了充電電纜接頭中的電阻。BCCM 中的感應(yīng)電子設(shè)備將會(huì)測(cè)量由此導(dǎo)致的壓降以確定充電電纜連接狀態(tài)和電纜載流容量，具體方式如表6 所示。

6.控制導(dǎo)向（CP）電路

除了接近導(dǎo)向電路之外，汽車(chē)充電控制模塊（BCCM）和電動(dòng)車(chē)供電設(shè)備（EVSE）之間也安裝了控制導(dǎo)向（CP）電路, 如圖12 所示。EVSE會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)向信號(hào)，該信號(hào)將被施加到BCCM 上的一個(gè)分壓器電路。EVSE和EV 都具有感應(yīng)電子設(shè)備。對(duì)于所有AC 充電電路，此電路的操作均相同。CP 電路讓EVSE 能夠檢測(cè)到充電電纜已連接到車(chē)輛上，并且將最大可用電流告知BCCM。它也允許BCCM 告知EVSE 車(chē)輛已連接，并且做好了接受充電的準(zhǔn)備。

（1）未 連 接 充 電 電 纜。 在EVSECP 電路中，一個(gè)12V DC 電源會(huì)通過(guò)一個(gè)1kΩ 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(chē)輛，這稱(chēng)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(chē)輛后，來(lái)自EVSE 的+12V DC 電源將會(huì)流過(guò)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(gè)二極管和連接至PE 的永久性2.74kΩ 電阻器組成。連接車(chē)輛后，BCCM 中的2.74kΩ電阻器將會(huì)導(dǎo)致在EVSE 中感測(cè)到的電壓降至+9V，這稱(chēng)為“狀態(tài)B”。此時(shí)EVSE 和BCCM 均已知曉?xún)烧咭严嗷ミB接。

（3）充電電纜已連接（EVSE 已激活，EV 未激活）。在EVSE 識(shí)別出車(chē)輛已連接后，EVSE 則會(huì)將+12V DC電源切換為±12V 方波、1kHZ PWM信號(hào)。

（4）充電電纜已連接（EVSE 和EV 已激活）。方波信號(hào)的占空比將來(lái)自EVSE 的可用電流告知BCCM。方波信號(hào)的存在構(gòu)成了從EVSE 發(fā)送至BCCM 的“邀請(qǐng)”。然后，BCCM 將會(huì)關(guān)閉BCCM 內(nèi)的CP 電路中的開(kāi)關(guān)，從而并聯(lián)接入一個(gè)1.3kΩ 電阻器，故此EVSE 感應(yīng)電子設(shè)備將會(huì)測(cè)量到一個(gè)+6V 電壓。這個(gè)+6V 電壓表示接受了該“邀請(qǐng)”，EVSE 閉合為HV 充電電路通電的繼電器。這稱(chēng)為“狀態(tài)C”，此時(shí)車(chē)輛將會(huì)進(jìn)行充電。EVSE 充電狀態(tài)如表7 所示。

┃圖11 GB/T AC（18487.1）接近導(dǎo)向（PP）電路

┃圖12 控制導(dǎo)向（CP）電路

表7 充電狀態(tài)說(shuō)明

表8 PWM信號(hào)說(shuō)明

控制導(dǎo)向電路PWM 信號(hào)如圖13所示。EVSE 至BCCM 的PWM 信號(hào)說(shuō)明和占空比示例如表8、表9 所示。

如果EVSE CP 電路中的感應(yīng)電子設(shè)備感測(cè)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(cuò)并且會(huì)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?yàn)殡娮韬投O管必須連接至BCCM 內(nèi)的接地，所以它將會(huì)確認(rèn)從BCCM 至EVSE 的接地電路路徑未中斷。

表9 占空比示例

┃圖13 控制導(dǎo)向電路PWM信號(hào)

┃圖14 直流（DC）充電端口

四、直流（DC）充電及通信

直流（DC）充電通過(guò)位于車(chē)輛左側(cè)的GB/TDC 充電插座實(shí)現(xiàn)。GB/TDC 是一種DC 快速充電形式，用于高壓（最高為400V DC）大電流（125A）車(chē)用快速充電。直流（DC）充電端口如圖14 所示。GB/TDC 系統(tǒng)使用模擬信號(hào)傳輸以及通過(guò)EVSE CAN 總線(xiàn)進(jìn)行的數(shù)字通信。其中采用了兩個(gè)DC 高壓電源針腳、兩個(gè)模擬連接檢查（CC）針腳、兩個(gè)CAN 數(shù)字信號(hào)針腳和一個(gè)接地針腳，以便確保在車(chē)輛和充電器之間正確傳輸控制信號(hào)。

1.充電準(zhǔn)備

直流（DC）充電電路如圖15 所示。若要開(kāi)始充電，請(qǐng)?jiān)贓VSE 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(chē)輛之前，在U1 處可以測(cè)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(chē)輛時(shí)，充電電纜接頭中的開(kāi)關(guān)S 將會(huì)打開(kāi)，從而旁通R2，此時(shí)可以在U1 處測(cè)到12V 電壓。

（3）在將充電電纜連接至車(chē)輛后，因?yàn)榻宇^插頭的CC1 針腳與車(chē)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(cè)到6V 電壓，直至開(kāi)關(guān)S 被松開(kāi)并且R2 被重新接入到電路中，此時(shí)在U1 處測(cè)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(shí)，在未連接充電電纜時(shí)，BCCM 將會(huì)在U2 處測(cè)到12V電壓。在連接充電電纜時(shí)，充電電纜的CC2 針腳將會(huì)與車(chē)輛進(jìn)口相配合，R5 和R3 將被接入到電路中，此時(shí)在U2 處測(cè)到的電壓為6V。這是為了通知BCCM EVSE 已連接。

┃圖15 直流（DC）充電電路

（5）接頭現(xiàn)在將被鎖定到位，此時(shí)，BCCM 和EVSE 之 間 的CAN 通信將會(huì)開(kāi)始。

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

（7）EVSE 將會(huì)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(huì)通過(guò)EVSE CAN 總線(xiàn)將其最大輸出電壓和電流發(fā)送至BCCM。

（8）BCCM 將會(huì)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(huì)關(guān)閉K1 和K2 并執(zhí)行絕緣測(cè)試。

（9）測(cè)試完成后，BCCM 將會(huì)關(guān)閉HV 蓄電池接觸器K5 和K6，然后EVSE 將會(huì)開(kāi)始充電。

2.充電期間

在整個(gè)充電流程中，車(chē)輛將會(huì)監(jiān)測(cè)HV 蓄電池狀態(tài)和電流供應(yīng)值：

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

（2）EVSE 將會(huì)通過(guò)持續(xù)電流控制供應(yīng)滿(mǎn)足BCCM 的期望值的DC電流。

EVSE 將會(huì)監(jiān)測(cè)每個(gè)子電路中的電流、電壓和溫度，當(dāng)有任何數(shù)值超過(guò)限值時(shí)，EVSE 將會(huì)停止充電并通過(guò)EVSE CAN 總線(xiàn)向BCCM 發(fā)送一個(gè)錯(cuò)誤信號(hào)。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(huì)通過(guò)EVSE CAN 總線(xiàn)向EVSE 發(fā)送一個(gè)零電流信號(hào)

◆EVSE 將會(huì)停止電流輸出

◆BCCM 將確認(rèn)DC 高壓線(xiàn)路上的電流為零，然后將會(huì)打開(kāi)HV 蓄電池接觸器

◆EVSE 將會(huì)確認(rèn)其輸出電流為零，并打開(kāi)繼電器“D1”和“D2”

◆接頭將被解鎖，然后可以從車(chē)輛上將其斷開(kāi)