電動(dòng)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(gè)12V DC電源會(huì)通過(guò)一個(gè)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(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。這稱為“狀態(tài)B”，此時(shí)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(shí)別出車輛已連接后，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。這稱為“狀態(tài)C”，此時(shí)車輛將會(huì)進(jìn)行充電。EVSE充電狀態(tài)見(jiàn)表7。

表7 EVSE充電狀態(tài)

控制導(dǎo)向電路P W M信號(hào)如圖1 6所示。E V S E至BCCM的PWM信號(hào)說(shuō)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(hào)

表8 PWM信號(hào)說(shuō)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(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。

五、直流(DC)充電及通信

在中國(guó)市場(chǎng)，交流(AC)充電通過(guò)位于車輛右側(cè)的GB/T AC充電插座實(shí)現(xiàn)。直流(DC)充電通過(guò)位于車輛左側(cè)的GB/T DC充電插座實(shí)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(hào)傳輸以及通過(guò)EVSE CAN 總線進(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，以便確保在車輛和充電器之間正確傳輸控制信號(hào)。

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(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輛后，因?yàn)榻宇^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(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。

(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的信息將會(huì)通過(guò)EVSE CAN總線在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。

圖18 直流(DC)充電電路

2.充電期間

在整個(gè)充電流程中，車輛將會(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總線向EVSE發(fā)送一個(gè)零電流信號(hào)，然后EVSE將會(huì)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(huì)打開(kāi)HV蓄電池接觸器。EVSE將會(huì)確認(rèn)其輸出電流為0，并打開(kāi)繼電器“D1”和“D2”。接頭將被解鎖，然后可以從車輛上將其斷開(kāi)。

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