純電動(dòng)汽車交流充電控制流程探究

摘 要：近年來(lái)純電動(dòng)汽車快速涌入人民的生活，車輛的充電是用戶面臨的主要問(wèn)題，正確的充電方式能有效的延長(zhǎng)電池的使用壽命，降低使用成本，提高使用安全。本文闡述了純電動(dòng)汽車的交流充電模式以及充電過(guò)程控制。

關(guān)鍵詞：新能源汽車 純電動(dòng)汽車 交流充電 充電控制

1 引言

為了應(yīng)對(duì)我國(guó)能源危機(jī)和環(huán)境惡化，近幾年我國(guó)純電動(dòng)汽車的產(chǎn)銷量都飛速增長(zhǎng)，據(jù)中汽協(xié)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析報(bào)告中顯示，2017年新能源汽車產(chǎn)銷量為77.7萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)53.3%，其中，純電動(dòng)乘用車產(chǎn)銷量為46.8萬(wàn)輛同比增長(zhǎng)82.1%。從以上數(shù)據(jù)分析可知新能源汽車發(fā)展空間巨大，純電動(dòng)汽車仍然處于絕對(duì)主導(dǎo)的地位。[1]

然而，對(duì)于純電動(dòng)汽車，其單一動(dòng)力源動(dòng)力電池的使用壽命、補(bǔ)充動(dòng)力的方式以及使用安全性是純電動(dòng)汽車用戶極為關(guān)注的問(wèn)題，用戶可以根據(jù)需要選擇交流或直流充電模式。為了延長(zhǎng)動(dòng)力電池的使用壽命，交流充電是電動(dòng)汽車最常用的一種充電方式，本文介紹了主流純電動(dòng)汽車交流充電模式的充電流程。

2 純電動(dòng)汽車交流充電介紹

2.1 交流充電樁介紹

交流充電樁是給電動(dòng)汽車提供交流電源的充電裝置，主要包括繼電器、控制引導(dǎo)電路如圖1所示、漏電保護(hù)電路、過(guò)流過(guò)壓保護(hù)電路、防雷模塊等組成。其控制引導(dǎo)電路主要完成與車輛的通訊以及充電控制。其作用為：

（1）確認(rèn)連接狀態(tài)。車輛控制器根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)3與PE之間的電阻判斷充電插頭是否與車輛充電插座連接良好；同時(shí)供電裝置通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)1或監(jiān)測(cè)點(diǎn)4的電壓來(lái)判斷供電裝置插頭與插座是否連接良好。

（2）設(shè)定充電電流。車輛控制裝置根據(jù)CC與PE之間的電阻確認(rèn)電纜線的額定容量；通過(guò)檢測(cè)點(diǎn)2的PWM占空比信號(hào)確定當(dāng)前供電設(shè)備的最大電流。兩者取其小，設(shè)定整車充電電流。

圖1 交流充電控制引導(dǎo)電路原理圖

2.1 交流充電模式

純電動(dòng)汽車的交流充電模式主要分為：[2、3]

（1）單相220V交流充電。主要通過(guò)壁掛式、落地式充電樁以及便攜式充電寶對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行充電，充電電流一般為8A、16A、32A。

（2）三相380V交流充電。主要通過(guò)交流充電樁實(shí)現(xiàn)，充電電流一般為63A。

用戶可根據(jù)不同的交流供電裝置選擇充電模式。

3 純電動(dòng)汽車交流充電流程

為了提高電池的使用壽命，電動(dòng)汽車通常選用交流充電模式。在充電的過(guò)程中為了更好的保護(hù)動(dòng)力電池，保證充電的安全性，交流充電過(guò)程如圖1所示：[3-5]

（1）“插槍”后，交流供電裝置通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)1或檢測(cè)點(diǎn)4檢測(cè)CC/CP 回路電壓檢測(cè)供電插頭是否插好，確認(rèn)無(wú)問(wèn)題后閉合高壓繼電器K1、K2給車載充電機(jī)OBC 交流輸入供電。

（2）OBC 上電自檢，如無(wú)故障，輸出12V低壓輔助電源，對(duì)電源管理系統(tǒng)BMS 和整車控制器VCU 進(jìn)行低壓?jiǎn)拘选?/p>

（3）當(dāng)VCU 檢測(cè)到“充電激活信號(hào)”和BMS 發(fā)出的“交流充電連接”信號(hào)后，VCU控制“慢充高壓繼電器”吸合，同時(shí)向車身控制模塊BCM發(fā)出信號(hào)，控制慢充電子鎖執(zhí)行“閉鎖邏輯”。

（4）BMS 通過(guò)檢測(cè)點(diǎn)3檢測(cè)CC 回路電壓，確認(rèn)車端槍頭是否插接良好，通過(guò)檢測(cè)CC與PE電阻獲得“電纜的額定容量”，同時(shí)通過(guò)檢測(cè)CP回路的PWM 占空比信號(hào)確認(rèn)交流供電設(shè)備的最大供電電流；

BMS將前兩者與OBC 發(fā)送的“額定輸入電流值”需求進(jìn)行比較，取其小設(shè)定為OBC 的“最大允許輸入電流值”，并將充電電壓及充電電流信息發(fā)送給OBC。

（5） BMS 吸合交流充電繼電器，并通過(guò)CAN報(bào)文發(fā)送“充電機(jī)控制命令”，OBC 收到后控制啟動(dòng)充電。

（6）當(dāng)BMS 檢測(cè)到電池達(dá)到“滿充狀態(tài)”或收到OBC 發(fā)送的“充電機(jī)中止充電報(bào)文”時(shí)，斷開(kāi)充電繼電器；VCU 檢測(cè)到BMS斷開(kāi)充電繼電器后，再斷開(kāi)“交流高壓繼電器”并控制慢充電子鎖執(zhí)行“解鎖邏輯”。

在整個(gè)充電的過(guò)程中，BMS自動(dòng)識(shí)別充電模式，實(shí)時(shí)檢測(cè)動(dòng)力電池包的充電電流、充電電壓、每節(jié)電芯的溫度以及SOC值計(jì)算等，并向OBC發(fā)送充電需求參數(shù)，監(jiān)控整個(gè)充電過(guò)程；在出現(xiàn)充電異常時(shí)，限制或中止充電，以保障充電安全。

4 結(jié)語(yǔ)

本文闡述了純電動(dòng)汽車的交流充電模式的充電控制流程，可方便電動(dòng)車用戶了解純電動(dòng)的充電過(guò)程，更好的使用車輛；也便于維修服務(wù)人員對(duì)充電故障進(jìn)行判斷分析參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 2018年中國(guó)純電動(dòng)汽車市場(chǎng)深度調(diào)研與發(fā)展前景分析報(bào)告[R] .2018.

[2] 李琳.電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的充電方法的研究[C].2013.

[3] 北汽新能源.EV160-EV200用戶手冊(cè)[G].2015：53-58.

[4] 張孝軍，閔聃，姬園.一種電動(dòng)汽車用充電控制策略研究[J] .第十一屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)，2014：373-375

[5] 范亦銘. 純電動(dòng)汽車充電原理介紹.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2017.09（下）：16-18

作者簡(jiǎn)介：

周偉偉，女，中級(jí)工程師、助教，1984年10月出生、碩士學(xué)位，單位：淄博職業(yè)學(xué)院汽車工程系，單位所在地：山東淄博