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电动汽车直流充电桩(快充)设计难点与解决方案
普通充电桩计费控制单元方案—DCP-1000L
普通充电桩计费控制单元方案—DCP-1000L
WiFi/Zigbee/Bluetooth 自由选配 15S掉电续航 800*600 显示接口 支持4G/3G/2G 全网通通信
Cortex-A7 545MHz
SD卡槽
SIM卡槽 以太网口 USB Host 调试串口 音频接口
两种充电桩应用方向——交流桩
交流桩(慢充):用于住宅/公司的停车场,别墅等长期存放车的场所,可以长时间充电
优点: 充电主要依赖车载充电机的能力,充电桩比较简单便宜,易于大面积安装; 缺点: 充电速度慢,充电桩易受电网波动干扰。模式二安全系数较低
交流充电模式二的危险性
• 使用充电桩的充电都使用模式三充电(三相),但很多车厂都给用户配便携 充电头(单相),这是很多电动汽车火灾的罪魁祸首
温湿度检测 充电枪电子 锁状态检测 引导电阻 检测 水浸、烟感、门磁 急停开关检测 接触器、熔丝状态 检测 绝缘、过压、过流 检测
风扇控制
辅助电源 控制
充电枪电子 锁控制
计费控制单 元通信
电源模块 通信
汽车BMS 通信
防雷检测
直流充电桩设计要求3:绝缘检测模块
直流充电桩
计费 控制单元
CAN
充电控制器
充电桩分类——直流充电桩(快充)
• 功率规格:45KW、60KW、120KW、150KW、 180KW • 充电桩输出直流电直接给车载电池充电,功率较大 ,充电速度较快(0.5-2小时) • 一般安装在高速公路、充电站等地
两种充电桩应用方向——直流桩
直流桩(快充):用于高速公路服务区、公交场站、路边临时停车位等短时间停留的场合
直流充电桩相关标准
1. 国家标准:
a. 名词解释、功能定义、规定直流充电桩工作流程; b. 规定直流充电桩充电接口详细结构; c. 规定直流充电桩与汽车BMS的CAN通信报文格式与内容;
2. 行业标准(能源局标准): a. 规定了充电桩的绝缘性能、充电输出、功能、安全要求、电磁兼容、防护等 级等方面的测试方法
2 3
4
直流充电桩运行中的主要问题 致远电子直流充电桩测试方案
经典案例
5
6
直流充电桩内部结构
直流充电桩
计费 控制单元
CAN
充电控制器
通信
绝缘检测 模块
显示、电 表、防雷、 继电器等
三相交流 380V
CAN
CAN
CAN
充电机 电源模块
直流200-750V 低压辅助电源
直流充电桩设计需求1:计费控制单元
国网充电桩计费控制单元方案—DCP-3000L
国网充电桩计费控制单元方案—DCP-3000L
蓝牙通信 4G通信 (7模全网通) 北斗定位 双SIM卡槽 (低温自动加热) SD卡槽 (数据存储) 状态 指示灯 UPS电源 (掉电续航)
ADC
数字量 输出
触摸彩 屏接口
国网充电桩计费控制单元方案—DCP-3000L
通信
绝缘检测 模块
显示、电 表、防雷、 继电器等
三相交流 380V
CAN
CAN
CAN
充电机 电源模块
直流200-750V 低压辅助电源
直流充电桩绝缘检测方案—HVID-200
绝缘检测
充电控制器 通信
电压测量
控制 泄放电路
电流测量
控制 高压开关
直流充电桩设计要求4:充电机电源模块
直流充电桩
计费 控制单元
12V电源 2路继电器 4路缓冲 数字输入 输出
2路CAN-Bus 2路RS-485
直流充电桩设计要求2:充电控制器
直流充电桩
计费 控制单元
CAN
充电控制器
通信
绝缘检测 模块
显示、电 表、防雷、 继电器等
三相交流 380V
CAN
CAN
CAN
充电机 电源模块
直流200-750V 低压辅助电源
直流充电桩充电控制器方案—CCE-1000HW
2. 行业标准(能源局标准):
NBT 33001-2010 电动汽车非车载传导式充电机技术条件 NBT 33008.1-2013 电动汽车充电设备检验试验规范 第1部分非车载充电机
3. 企业标准(国家电网标准):
QGDW 1233-2014 电动汽车非车载充电机通用要求 QGDW 1591-2014 电动汽车非车载充电机检验技术规范
优点: 充电速度快,抗电网波动能力强; 缺点: 价格较高,高压充电对电池有微小损耗,车载BMS系统与充电桩配合程度有影响。
充电桩分类——交流充电桩(慢充)
• 功率规格:7KW、22KW、40KW • 充电桩输出交流电通过车载充电机转换成直流电给车 载电池充电,功率较小,充电速度较慢(6-10小时) • 一般安装在小区、停车场等地
3. 企业标准(国家电网标准):
a. 与行业标准雷同,但增加了充电通信兼容性测试,包括CAN通信物理层测试、链路层测 试、应用层测试、协议规范测试等。
直流充电桩与汽车接线构成
依据国家标准:GBT 20234.3 电动汽车传导充电用连接装置第3部分:直流充电接口。
连接控制线路
CAN通信线路
直流充电线路
辅助供电线路
设备地
直流充电桩与汽车接线构成
插头连接阶段——S闭合、未插入插座(摘枪)
12V
6V
插头连接阶段——S打开、未插入插座(捏枪)
12V
12V
插头连接阶段——S打开、插入插座(捏着插枪)
12V
6V
插头连接阶段——S闭合、锁定(插入松手)
锁 定
12V
4V
充电握手阶段(辅助电源闭合)
3.检测外侧电压
直流充电桩运营的主要问题2——协议一致性
试验现象1(90%产品有这种现象)
– BMS使用传输协议发出的动力蓄电池充电参数BCP报文中,数据域中的 PGN使用无效PGN进行否定测试,但充电机仍将其视为正确命令进行处 理。
报文时刻
11:15:22:462
报文方向
BMS—>充电机 充电机—>BMS BMS—>充电机 BMS—>充电机
经典案例
5
6
直流充电桩运行中的主要问题
• 充电兼容可靠性矛盾日益突出 – 车多、桩多,不能保证都充得上(兼容性问题) – 充电危险的现象增多(协议一致性) – 充电中断的情况增多(干扰问题) – 直流充电桩标准还不完善(标准问题)
GB/T 27930-2015 电动汽车非车载传导式充电机与 电池管理系统之间的通信协议
充电接口
交流充电接口 模式二:单相 模式三:三相 CP为控制导引PWM
直流充电接口 模式四:直流
充电接口
• 每个国家的充电接口都不兼容,所以车型无法直接出口 • 中国的车辆上充电口是座“孔”,主要考虑到充电桩的插拔次数多,孔的损坏速度 比针要快,所以避免充电桩接口快速损坏。国外主要考虑车辆上的充电口一旦损坏 ,维修麻烦,所以车上的座子是“针”
报文ID
报文Hale Waihona Puke 容11:15:22:462
11:15:22:478 11:15:22:478 11:15:22:478 11:15:22:494
1C EC 56 10 0D 00 02 FF 00 06 01 F4 1C EC F4 56 11 02 01 FF FF 00 06 01
1C EB 56 F4 01 60 09 D0 07 88 13 68 1C EB 56 F4 02 10 96 F4 01 B8 0B FF 18 07 F4 56 FF FF FF FF FF FF FF
辨识匹配阶段(准备开始充电)
1.闭合K1、K2
2.发送充电准 备就绪报文
充电阶段
2.输出电压电流
1.发送充电状 态报文
3.发送蓄电池 状态信息
停止阶段
3.K5、K6断开
2.K1、K2断开
1.发送充电中 止报文
停止阶段(释放能量)
泄放能量
停止阶段(辅助电源断开)
解锁
K3、K4断开
目录
1
充电桩简介 直流充电桩工作原理 致远电子直流充电桩设计方案
直流充电桩运营的主要问题1——兼容性问题
如图所示,为高速公路上,目前兼容桩 类型最多的许继充电桩。 兼容性问题主要是: 1.没有一种充电桩能充所有车; 2.也没有一种车可以匹配所有充电桩; 3.地方性保护主义有意创造这个局面; 4.车辆的一致性测试与充电桩的一致性 测试属于不同的机构系统; 5.车厂、桩厂、检测机构对于标准理解 各有不同。
直流充电桩
计费 控制单元
CAN
充电控制器
通信
绝缘检测 模块
显示、电 表、防雷、 继电器等
三相交流 380V
CAN
CAN
CAN
充电机 电源模块
直流200-750V 低压辅助电源
国家电网《非车载直流充电机通用技术规范》
国家电网《非车载直流充电机通用技术规范》
国家电网文件《电动汽车非车载整车直流充电机通用技术规范》对充电桩计费 控制单元软硬件参数作了详细规范,应用软件由国家电网统一分发授权。
CAN
充电控制器
通信
绝缘检测 模块
显示、电 表、防雷、 继电器等
三相交流 380V
CAN
CAN
CAN
充电机 电源模块
直流200-750V 低压辅助电源
直流充电桩设计要求4:充电机电源模块
针对不同直流桩客户可提供的产品
1. 针对已经具备充电机电源模块和充电控制器的企业:提供整套计费控制单元 (包含读卡器、液晶屏);
2011年:任致远电子工业通讯产品线市场经理