新能源汽車充電技術(shù)淺析(二)

◆文/江蘇 譚婷 吳書龍

新能源汽車充電技術(shù)淺析(二)

◆文/江蘇 譚婷 吳書龍

(接上期)

無論是充電插頭型號(hào)1還是型號(hào)2，常用5個(gè)端子接口。相位L和零線N采用帶有屏蔽層的高電壓導(dǎo)線設(shè)計(jì)，連接220V高壓電，端部通過一個(gè)扁平高電壓插頭連接車載充電器的交流電接口?？刂茖?dǎo)線和限流導(dǎo)線使用普通信號(hào)導(dǎo)線，這些信號(hào)導(dǎo)線也帶有屏蔽層。控制導(dǎo)線用于確定和傳輸最大的可用充電電流強(qiáng)度。通過接近導(dǎo)線可識(shí)別出將充電插頭插入車輛充電接口內(nèi)的充電電纜最大電流負(fù)載能力。在充電電纜插頭內(nèi)，限流接口與地線之間接有一個(gè)歐姆電阻如圖9所示。電阻值說明所用充電電纜允許的最大電流強(qiáng)度(根據(jù)導(dǎo)線橫截面)。在標(biāo)準(zhǔn)IEC 61851 中規(guī)定了電阻和電流強(qiáng)度的分配情況。地線在充電接口附近與車輛接地電氣連接，通過這種方式保護(hù)接地。

圖9 家用8A的充電插頭機(jī)械開關(guān)鎖止時(shí)的限流電阻

(3)組合充電插頭Combo技術(shù)要求

Combo充電是依據(jù)IEC 62196用于純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車的充電插接系統(tǒng)，既支持交流電充電也支持直流電充電。主要包括一個(gè)車輛充電接口和一個(gè)充電插頭(集成有兩個(gè)分別用于交流電充電和直流電充電的充電插頭)。這種通用插接系統(tǒng)只需要具備一個(gè)車輛充電接口便可實(shí)現(xiàn)不同的交流電和直流電充電方式。在此分為用于美國市場的型號(hào)Combo 1接口，如圖10所示；歐洲市場的型號(hào)Combo 2接口，如圖11所示。

圖10 交直流充電插頭接口(美規(guī)Combo 1)

圖11 交直流充電插頭接口(歐規(guī)Combo 2)

這兩種型號(hào)的直流電接口觸點(diǎn)相同。由于與交流電充電相比直流電觸點(diǎn)尺寸較大，可實(shí)現(xiàn)最大200A電流，因此可在例如途中進(jìn)行快速充電。

用于Combo充電的車輛充電接口(Combo 1和Combo 2)包括上述用于交流電充電的插孔(型號(hào)1和型號(hào)2)以及用于直流電充電的插孔。這種充電接口的優(yōu)點(diǎn)是，客戶既可使用交流電充電站也可使用直流電充電站進(jìn)行高電壓蓄電池充電。

進(jìn)行直流電充電時(shí)，充電期間斷開充電插頭會(huì)產(chǎn)生電弧。為了避免這種情況，充電期間以電動(dòng)機(jī)械方式鎖止充電插頭，這樣可以避免使用者遇到危險(xiǎn)情況。充電插頭上的人機(jī)工程學(xué)造型手柄以及較小插入力和拉力確保用手便可實(shí)現(xiàn)舒適插頭操作。

(4)我國直流充電插頭的技術(shù)要求

中國型號(hào)充電插頭是指我們國家直流充電標(biāo)準(zhǔn)，目前直流充電接口相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有工信部、國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，尚未完全統(tǒng)一。三個(gè)通訊協(xié)議均將充放電過程劃分為握手階段、配置階段、充電階段、充電結(jié)束階段，對(duì)于充電機(jī)與BMS的地址分配也是一樣的，但由于三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的起草單位均沒有重疊，所以協(xié)議中報(bào)文的具體格式并不相同。三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均遵循CAN2.0B協(xié)議的內(nèi)容，推薦波特率為250Kbps，均推薦使用獨(dú)立的CAN總線接口。負(fù)電流值代表充電，正電流值代表放電，圖12展示了該插頭的結(jié)構(gòu)和接口。出于安全考慮，在充電接口連接過程中，端子連接順序?yàn)椋罕Ｗo(hù)接地、直流電源正極與直流電源負(fù)極、低壓輔助電源正極與低壓輔助電源負(fù)極、充電通信、充電確認(rèn)；在脫開的過程中則順序相反。新能源汽車的車輛控制裝置能夠通過測量檢查點(diǎn)的峰值電壓判斷充電插頭與充電接口是否充分連接。

圖12 直流充電插頭接口(中國型號(hào))

(5)日本直流充電插頭CHAdeMO技術(shù)要求

CHAdeMO充電是另一種直流電充電，主要在日本作為標(biāo)準(zhǔn)充電方式使用。CHAdeMO 是CHArge de Move的縮寫，即“Charge for moving”(移動(dòng)充電)。目前歐洲和美國的充電站也可進(jìn)行符合CHAdeMo要求的快速充電。采用這種方式時(shí)，充電電壓在300～600V范圍內(nèi)變化，電流強(qiáng)度最高可達(dá)200A，因此充電功率約為60kW，用于直流電充電的充電接口位于車輛右側(cè)后方。圖13展示了該插頭的結(jié)構(gòu)和接口。

三、充電模式與充電方法

充電是新能源汽車使用過程中必不可少的環(huán)節(jié)，充電快慢影響著電動(dòng)車使用者的出行規(guī)律。根據(jù)電動(dòng)車動(dòng)力電池組的技術(shù)特性和使用性質(zhì)，在國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61851-1中(IEC=國際電工委員會(huì))規(guī)定了不同的充電模式。表2匯總了各種充電模式的重要參數(shù)。

同樣是充電，究竟這些不同的充電模式除了充電時(shí)間外的差異，還有沒有別的區(qū)別呢？根據(jù)充電電流大小及充電方式的異同，交流充電可以分為三種充電模式，各廠家不同模式對(duì)應(yīng)不同的充電導(dǎo)線或不同顏色的插頭。

圖13 CHAdeMO 充電接口

1.充電模式一

由于家用充電插座內(nèi)不帶控制導(dǎo)線和接近導(dǎo)線，充電模式一(圖14)無法與車輛建立通信，充電時(shí)無法限制和確認(rèn)最大電流強(qiáng)度，所以大部分廠家都不采用。

表2 新能源汽車充電模式