捷豹I-PACE純電動汽車高壓蓄電池充電系統(tǒng)（二）

計實

5.GB/TAC（18487.1）接近導(dǎo)向（PP）電路

我國采用了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。在充電電纜至車輛充電插座的接頭中，PP 和PE 針腳之間安裝了兩個具有特定電阻值的被動電阻器（RC 和R4）。這些電阻器的電阻值經(jīng)過編碼，因此BCCM 可以識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€常閉的直式開關(guān)。操作開關(guān)時，電阻器R4 將會串聯(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。

此開關(guān)的安裝實現(xiàn)了對于三種充電電纜連接狀態(tài)的識別：

◆電纜已斷開

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，開關(guān)已打開

◆電纜已連接，開關(guān)已關(guān)閉

未連接充電電纜時，BCCM PP電路中的5V 電源只能通過BCCM 中的電阻器。4.5V 的電壓信號將會反映此連接狀態(tài)，該電壓由BCCM 的感應(yīng)電子設(shè)備進(jìn)行測量。在將充電電纜連接至車輛的充電插座上時，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)備將會測量由此導(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，汽車充電控制模塊（BCCM）和電動車供電設(shè)備（EVSE）之間也安裝了控制導(dǎo)向（CP）電路, 如圖12 所示。EVSE會產(chǎn)生導(dǎo)向信號，該信號將被施加到BCCM 上的一個分壓器電路。EVSE和EV 都具有感應(yīng)電子設(shè)備。對于所有AC 充電電路，此電路的操作均相同。CP 電路讓EVSE 能夠檢測到充電電纜已連接到車輛上，并且將最大可用電流告知BCCM。它也允許BCCM 告知EVSE 車輛已連接，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12V DC 電源會通過一個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，來自EVSE 的+12V DC 電源將會流過接頭中的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電阻器將會導(dǎo)致在EVSE 中感測到的電壓降至+9V，這稱為“狀態(tài)B”。此時EVSE 和BCCM 均已知曉兩者已相互連接。

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

（4）充電電纜已連接（EVSE 和EV 已激活）。方波信號的占空比將來自EVSE 的可用電流告知BCCM。方波信號的存在構(gòu)成了從EVSE 發(fā)送至BCCM 的“邀請”。然后，BCCM 將會關(guān)閉BCCM 內(nèi)的CP 電路中的開關(guān)，從而并聯(lián)接入一個1.3kΩ 電阻器，故此EVSE 感應(yīng)電子設(shè)備將會測量到一個+6V 電壓。這個+6V 電壓表示接受了該“邀請”，EVSE 閉合為HV 充電電路通電的繼電器。這稱為“狀態(tài)C”，此時車輛將會進(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)說明

表8 PWM信號說明

控制導(dǎo)向電路PWM 信號如圖13所示。EVSE 至BCCM 的PWM 信號說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)致出錯并且會阻止充電。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。因為電阻和二極管必須連接至BCCM 內(nèi)的接地，所以它將會確認(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

┃圖14 直流（DC）充電端口

四、直流（DC）充電及通信

直流（DC）充電通過位于車輛左側(cè)的GB/TDC 充電插座實現(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)使用模擬信號傳輸以及通過EVSE CAN 總線進(jìn)行的數(shù)字通信。其中采用了兩個DC 高壓電源針腳、兩個模擬連接檢查（CC）針腳、兩個CAN 數(shù)字信號針腳和一個接地針腳，以便確保在車輛和充電器之間正確傳輸控制信號。

1.充電準(zhǔn)備

直流（DC）充電電路如圖15 所示。若要開始充電，請在EVSE 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，充電電纜接頭中的開關(guān)S 將會打開，從而旁通R2，此時可以在U1 處測到12V 電壓。

（3）在將充電電纜連接至車輛后，因為接頭插頭的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 處測到6V 電壓，直至開關(guān)S 被松開并且R2 被重新接入到電路中，此時在U1 處測到的電壓為4V。這是為了通知EVSE 充電電纜已連接至EV。

（4）與此同時，在未連接充電電纜時，BCCM 將會在U2 處測到12V電壓。在連接充電電纜時，充電電纜的CC2 針腳將會與車輛進(jìn)口相配合，R5 和R3 將被接入到電路中，此時在U2 處測到的電壓為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，BCCM 和EVSE 之 間 的CAN 通信將會開始。

（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通過EVSE CAN 總線在EV 和EVSE之間傳輸。

（7）EVSE 將會檢查該信息并確認(rèn)它能夠?qū)V 蓄電池進(jìn)行充電，然后會通過EVSE CAN 總線將其最大輸出電壓和電流發(fā)送至BCCM。

（8）BCCM 將會基于這些發(fā)送的數(shù)據(jù)檢查其與EVSE 之間的兼容性。如果兼容，則EVSE 將會關(guān)閉K1 和K2 并執(zhí)行絕緣測試。

（9）測試完成后，BCCM 將會關(guān)閉HV 蓄電池接觸器K5 和K6，然后EVSE 將會開始充電。

2.充電期間

在整個充電流程中，車輛將會監(jiān)測HV 蓄電池狀態(tài)和電流供應(yīng)值：

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

（2）EVSE 將會通過持續(xù)電流控制供應(yīng)滿足BCCM 的期望值的DC電流。

EVSE 將會監(jiān)測每個子電路中的電流、電壓和溫度，當(dāng)有任何數(shù)值超過限值時，EVSE 將會停止充電并通過EVSE CAN 總線向BCCM 發(fā)送一個錯誤信號。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 將會通過EVSE CAN 總線向EVSE 發(fā)送一個零電流信號

◆EVSE 將會停止電流輸出

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

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

◆接頭將被解鎖，然后可以從車輛上將其斷開