◆文/北京 馮超

(接上期)

(2)AC、DC充電流程

AC充電流程圖如圖9所示。在連接至AC電源時(shí)，BCCM將AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓，為HV蓄電池進(jìn)行充電。車輛支持最高電壓240V和32A電流的單相AC充電。使用模式2或模式3充電電纜時(shí)可支持最高為7kW的充電率，電源轉(zhuǎn)換由BCCM來(lái)執(zhí)行，這被稱為車載充電。雖然可以將三相AC電源連接至車輛，但是因?yàn)锽CCM僅支持單相充電，所以實(shí)際充電率可能會(huì)低于預(yù)期。例如，如果連接了一個(gè)11kW的3相電源，則車輛將會(huì)僅使用該電源的一相，以約3.6kW的功率進(jìn)行充電。

圖9 AC充電流程圖

DC充電流程如圖10所示。

圖10 DC充電流程圖

當(dāng)連接至DC電源時(shí)，通過(guò)BCCM中的一組接觸器將高壓直接供應(yīng)至HV蓄電池。這些接觸器的額定電流為250A連續(xù)負(fù)載，并在未插入充電電纜時(shí)將充電插座與HV蓄電池隔開。車輛支持最高標(biāo)稱電壓400V和250A電流的DC充電。使用模式4充電電纜時(shí)可支持最高為100kW的充電率。DC充電電纜拴系在充電站上。電源AC-DC轉(zhuǎn)換由電動(dòng)車供電設(shè)備(EVSE)在車外執(zhí)行，這被稱為車外充電。

3.充電率

HV蓄電池的充電率由BCCM進(jìn)行調(diào)節(jié)以防止損壞，確保HV蓄電池模塊具有最佳性能和壽命。在充電期間，HV蓄電池的充電率(單位為kW)由多種因素決定：電動(dòng)車供電設(shè)備(EVSE) 的最高供電參數(shù)(電壓和電流)；通過(guò)控制導(dǎo)向信號(hào)傳播的來(lái)自EVSE的可用電流(僅限AC)；充電電纜的額定電流；HV蓄電池荷電狀態(tài)(SOC)；如果HV蓄電池的SOC接近100%，則充電率將會(huì)下降；HV蓄電池溫度；如果HV蓄電池的溫度較低，則開始采用的充電率也較低，直至蓄電池達(dá)到最佳溫度。如果HV 蓄電池的溫度較高，則充電率將被降低或充電將會(huì)停止，以防止溫度過(guò)高。

4.充電插座熱敏電阻器

在充電期間，電源線路和接頭中的大電流流動(dòng)將會(huì)產(chǎn)生熱量。為了防止車輛充電插座和相關(guān)充電電纜中產(chǎn)生過(guò)多的熱量，每個(gè)插座都配備了熱敏電阻器。當(dāng)這種熱量變得過(guò)多時(shí)，BCCM或EVSE 將會(huì)降低供應(yīng)至車輛的電源的功率，以便防止充電電路和部件的溫度過(guò)高。

AC充電插座中有一個(gè)熱敏電阻器，用于測(cè)量AC電源線路的溫度。DC充電插座中有兩個(gè)熱敏電阻器，分別用于測(cè)量每條DC電源線路的溫度車輛充電插座中使用的熱敏電阻器是玻璃保護(hù)NTC型電阻器，在25℃時(shí)的標(biāo)稱電阻為10kΩ。給定溫度下的期望電阻值列于表1。

表1 熱敏電阻器值

5.EVSE至BCCM的通信協(xié)議

為了支持高壓充電，BCCM和外部電源之間需要進(jìn)行通信，外部電源也稱為電動(dòng)車供電設(shè)備(EVSE)。該通信可用于實(shí)現(xiàn)多種功能：充電電纜連接狀態(tài)；充電電纜電流容量(適用時(shí))；可用的充電類型(AC或DC)；告知充電參數(shù)，例如充電率、電壓和電流；如果沒有收到告知信息，則不會(huì)進(jìn)行充電，這為系統(tǒng)增加了一層A全保護(hù)。交流(AC)充電通信協(xié)議是GB/T 18487.1，直流(DC)充電通信協(xié)議是EVSE CAN總線。

四、交流(AC)充電及通信

1.交流(AC)充電端口

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)。EVSE和BCCM之間的通信遵循GB/T 18487.1標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)配有接近和控制導(dǎo)向線路。交流(AC)充電端口如圖11所示，充電電纜中使用了五個(gè)連接：電源線、零線、保護(hù)接地(PE)、接近導(dǎo)向(PP)、控制導(dǎo)向(CP)。

接近導(dǎo)向(PP)和控制導(dǎo)向(CP)針腳用于EVSE和BCCM之間的通信。此通信讓BCCM能夠檢測(cè)到何時(shí)連接了充電電纜以及來(lái)自BCCM的最高可用充電率，并允許車輛在準(zhǔn)備好開始充電時(shí)發(fā)送通知。

圖11 交流(AC)充電端口

2.接近導(dǎo)向(PP)電路

接近導(dǎo)向(PP)電路發(fā)揮著多種作用，具體取決于電動(dòng)汽車(EV)上連接了哪種類型的充電電纜。在EV上，PP電路讓系統(tǒng)能夠識(shí)別充電電纜連接狀態(tài)、充電電纜載流容量(充電電纜的最大電流承載容量，單位為A)、防盜鎖止系統(tǒng)激活情況。

在所有AC充電電路中，將5V電壓供應(yīng)至BCCM中A裝的分壓器電路，其中的感應(yīng)電子設(shè)備將會(huì)確定充電電纜連接狀態(tài)。對(duì)于接近導(dǎo)向(PP)電路，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18487.1綜合了國(guó)外J1772和IEC 61851-1，下面將這兩種標(biāo)準(zhǔn)的電路先作以介紹。

3.J1772接近導(dǎo)向(PP)電路

北美和日本采用了J1772標(biāo)準(zhǔn)，其電路如圖12所示。充電電纜中，兩個(gè)被動(dòng)電阻器A裝在充電電纜至車輛充電插座的接頭中，該電阻器允許BCCM檢測(cè)到車輛何時(shí)連接了充電電纜。一個(gè)150Ω電阻器A裝在PP和PE之間，并且?guī)б粋€(gè)常閉的直式開關(guān)。操作開關(guān)時(shí)，一個(gè)330Ω的電阻器將會(huì)串聯(lián)接入到PP電路中，使得總電阻達(dá)到480Ω。此開關(guān)的A裝實(shí)現(xiàn)了對(duì)于三種充電電纜連接狀態(tài)的識(shí)別電纜已斷開；電纜已連接，開關(guān)已打開；電纜已連接，開關(guān)已關(guān)閉。

圖12 J1772接近導(dǎo)向(PP)電路

未連接充電電纜時(shí)，BCCM PP電路中的5V電源只能通過(guò)BCCM中的電阻器，從而提供了一個(gè)電壓信號(hào)來(lái)反映此狀態(tài)。在將充電電纜連接至車輛的充電插座上時(shí)，PP針腳連接至充電插座上的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(huì)測(cè)量由此導(dǎo)致的壓降以確定充電電纜連接狀態(tài)，具體方式列于表2。

表2 電纜連接狀態(tài)

4.IEC 61851-1接近導(dǎo)向(PP)電路

歐洲采用了IEC 61851-1標(biāo)準(zhǔn)，其電路如圖13所示。在IEC 61851-1充電電纜接頭中，PP和PE針腳之間A裝了一個(gè)具有特定電阻值的被動(dòng)電阻器RC。該電阻器的電阻值經(jīng)過(guò)編碼，因此BCCM可以識(shí)別連接的充電電纜的載流容量，諸如電纜規(guī)格之類的因素會(huì)影響到充電電纜載流容量。電阻值及其對(duì)應(yīng)的充電電纜載流容量列于表3。該電阻值由BCCM內(nèi)的PP電路的感應(yīng)電子設(shè)備中的相應(yīng)壓降來(lái)確定。確認(rèn)充電電纜連接情況的同步方法列于表4。5.GB/T AC (18487.1)接近導(dǎo)向(PP)電路

圖13 IEC 61851-1接近導(dǎo)向(PP)電路

表3 電阻值及其對(duì)應(yīng)的充電電纜載流容量

表4 確認(rèn)充電電纜連接情況

我國(guó)采用了GB/T AC(18487.1)標(biāo)準(zhǔn)，其電路如圖14所示。GB/T AC(18487.1)是J1772 和IEC 61851-1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A裝了兩個(gè)具有特定電阻值的被動(dòng)電阻器(RC和R4)。這些電阻器的電阻值經(jīng)過(guò)編碼，因此BCCM可以識(shí)別充電電纜的載流容量及其連接狀態(tài)。電阻器RC A裝在PP和PE之間，并且?guī)б粋€(gè)常閉的直式開關(guān)。操作開關(guān)時(shí)，電阻器R4將會(huì)串聯(lián)接入到PP電路中，從而獲得新的總電阻。電阻器編碼值列于表5。

此開關(guān)的A裝實(shí)現(xiàn)了對(duì)于三種充電電纜連接狀態(tài)的識(shí)別：電纜已斷開；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(shí)，BCCM PP電路中的5V電源只能通過(guò)BCCM中的電阻器。4.5V的電壓信號(hào)將會(huì)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(cè)量。在將充電電纜連接至車輛的充電插座上時(shí)，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(huì)測(cè)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，具體方式列于表6。

圖14 GB/T AC(18487.1)接近導(dǎo)向(PP)電路

表5 電阻器編碼值

表6 確定充電電纜連接狀態(tài)和電纜載流容量

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(dòng)車供電設(shè)備(EVSE)之間也A裝了控制導(dǎo)向(CP)電路，如圖15所示。EVSE會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)向信號(hào)，該信號(hào)將被施加到BCCM上的一個(gè)分壓器電路。EVSE和EV都具有感應(yīng)電子設(shè)備。對(duì)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(cè)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。

圖15 控制導(dǎo)向(CP)電路