充電設(shè)備的基礎(chǔ)知識

［科普］新能源汽車充電系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

充電設(shè)備的認(rèn)知

一、充電設(shè)備簡介

1、新能源汽車對充電設(shè)備的要求

電動(dòng)汽車對充電設(shè)備的基本要求主要如下：

(1)安全性。電動(dòng)汽車充電時(shí)，要確保人員的人身安全和動(dòng)力

電池包的安全。

（2）使用方便。充電設(shè)備應(yīng)具有較高的智能性，不需要操作人

員過多干預(yù)充電過程。

（3）成本經(jīng)濟(jì)。成本經(jīng)濟(jì)、價(jià)格低廉的充電設(shè)備有助于降低電

動(dòng)汽車的成本，提高運(yùn)行效益。

（4）效率高。高效率的充電設(shè)備能夠使汽車充電速度更快。

（5）對供電電源污染要小。充電設(shè)備工作時(shí)會(huì)對供電網(wǎng)及其他

用電設(shè)備產(chǎn)生有害的諧波污染，而且由于充電設(shè)備功率因數(shù)低,

在充電系統(tǒng)負(fù)載增加時(shí)，對其供電網(wǎng)的影響也不容忽視。

“明明「，否訴整?分神可麒免倒,

想都亮了1m時(shí)了通濕到8。％…”

2、電動(dòng)汽車充電設(shè)備的類型

分類

電動(dòng)汽車充電設(shè)備一般分為非車載充電機(jī)、車載充電機(jī)、交流充

電樁、直流充電樁和交直一體化流充電樁等。

蚌觥電機(jī)車覷電機(jī)淵照收直觥電駐龍海枝

定義

(1)非車載充電機(jī)

非車載充電機(jī)是指安裝在電動(dòng)汽車車體外，將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換

成直流電，采用傳導(dǎo)方式為電動(dòng)汽車電池組充電的裝置。

（3）交流充電樁

交流充電樁是指固定安裝在電動(dòng)汽車外，與交流電網(wǎng)連接，采用

傳導(dǎo)方式為具有車載充電裝置電動(dòng)汽車提供交流電源的裝置。

(4)直流充電樁

直流充電樁是指固定安裝在電動(dòng)汽車外，與交流電網(wǎng)連接，將電

網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，可以為電動(dòng)汽車提供直流電源的裝置。

(5)交直流一體化充電樁

交直流一體化充電樁采用交直流一體的結(jié)構(gòu)，既可以實(shí)現(xiàn)直流充

電，也可以交流充電的裝置。

電動(dòng)汽車充電旅

,HdMi?

3、電動(dòng)汽車充電技術(shù)的發(fā)展趨勢

(1)高安全性

動(dòng)力電池組充電不均衡引起動(dòng)力電池過熱，導(dǎo)致事故。充電設(shè)備

必須具備防止動(dòng)力電池系統(tǒng)單體電壓和溫度超過允許值的技術(shù)

措施，以提高電動(dòng)汽車充電過程的安全性。

90012

7005

型號規(guī)格

W

額定電壓500V防護(hù)等級：IP54

額定電流240A生產(chǎn)日期2016.09.09

廣00痢弓6C51S1277

產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)Q/320500HSDQ13-2014

蘇州工業(yè)園區(qū)和順電氣股份有限公司

地址江蘇省蘇州市工業(yè)園區(qū)和啾路8號8

(2)充電快速化

相比發(fā)展前景良好的銀氫和鋰離子動(dòng)力電池而言，傳統(tǒng)鉛酸動(dòng)力

電池具有技術(shù)成熟、成本低、容量大、跟隨負(fù)荷輸出特性好等優(yōu)

點(diǎn)，但同樣存在著比能量低、一次充電續(xù)駛里程短的問題。

(3)充電通用化

在多種類型動(dòng)力電池、多種電壓等級共存的市場背景下，用于公

共場所的充電裝置必須具有適應(yīng)多種類型動(dòng)力電池系統(tǒng)和適應(yīng)

各種電壓等級的能力。

(4)充電智能化

制約電動(dòng)汽車發(fā)展及普及的最關(guān)鍵問題之一是儲(chǔ)能蓄電池的性

能和應(yīng)用水平，優(yōu)化動(dòng)力電池智能化充電方法的目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)動(dòng)

力電池?zé)o損充電，監(jiān)控動(dòng)力電池的放電狀態(tài)，避免過放電現(xiàn)象,

從而達(dá)到延長動(dòng)力電池的使用壽命和節(jié)能的目的。

（5）電能轉(zhuǎn)換高效化

充電設(shè)備轉(zhuǎn)換效率高可以降低電動(dòng)汽車的能耗，電動(dòng)汽車的能耗

指標(biāo)與其運(yùn)行能源費(fèi)用緊密相關(guān)，降低電動(dòng)汽車的運(yùn)行能耗是推

動(dòng)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。

轉(zhuǎn)換效率

?轉(zhuǎn)澳效軍

(6)充電集成化

充電系統(tǒng)將和電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)集成為一個(gè)整體，從而為電

動(dòng)汽車其余部件節(jié)約出布置空間，大大降低系統(tǒng)成本，并可優(yōu)化

充電效果，延長動(dòng)力電池壽命。

(7)對電池壽命影響小

電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池占電動(dòng)汽車成本的主要部分，多數(shù)電動(dòng)汽車

的動(dòng)力電池占整車成本的一半以上，有的甚至超過整車成本的

65%O因此，動(dòng)力電池的使用壽命極大地影響電動(dòng)汽車的運(yùn)行成

本，這也是制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。

（8）操作簡單化

電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)必須簡單方便，可使所有用戶都能獨(dú)立操作完

成。

充電設(shè)備國家標(biāo)準(zhǔn)

一、車載充電設(shè)備輸入國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

車載充電設(shè)備的輸入電流可根據(jù)不同的動(dòng)力電池包電壓情形來

定。

額定輸入額定輸入功

序號額定輸入電壓/V額定頻率/Hz

電流伏^/kW

1單相220102.2

2單相220163.5

3單相220327.0

50

4三相3801610.5

5三相3803221.0

6三相3806341.0

在穩(wěn)流區(qū)間工作時(shí)，其穩(wěn)流精度應(yīng)小于1%;在穩(wěn)壓區(qū)間工作時(shí),

穩(wěn)壓精度應(yīng)小于0.5%o

IDPM^^型號DPM500/30

輸出容量15KW

380Vac三相三線

編入電壓范圍26O553OV;260到304VAC,輸出功率降額50%.

輸入頻率50/60HZ

輸入功率因數(shù)0.99

輸入電流諧波<3%

效率95%

I,西峽200V-500V（連續(xù)可謂）/300V-750V（連續(xù)可調(diào)）

穩(wěn)壓精度<0.5%

<1%

直流輸出端峰嫁值雜音電壓<1%

開關(guān)趣沖儂<10%

軟啟動(dòng)時(shí)間^**8S

工WS-2OCFO匕，在50C~60C降領(lǐng)到60%的頡定功率

偌存溫度-40C~+70c

工fMWSJK0-90%,40+2U,無冷）g.

二、車載充電設(shè)備輸出國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

車載充電機(jī)的輸出電壓根據(jù)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)電壓等級分為六級,

車載充電設(shè)備輸出國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下表所示。

124-6548

255~12072

3100-250144

4200~420336

5300~570384,480

6400~750640

三、非車載充電設(shè)備輸入國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1、交流充電樁簡介

(1)適應(yīng)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)

①濕度：5%?95%之間；

②溫度：-20℃?+50℃之間;

③抗震能力：地面水平加速度0.3g；

④海拔高度：1000m；

⑤地面垂直加速度0.15g；

⑥充電樁應(yīng)能承受同時(shí)作用持續(xù)三個(gè)正弦波，并且安全系數(shù)應(yīng)大

于1.670

溫度：設(shè)備運(yùn)行期間周橙濕度：日平均相對濕度

環(huán)境溫度不高于50C,不不大于95%,月平均相

低于-20匕對濕度不大于90%

設(shè)備安裝使用地點(diǎn)無強(qiáng)

烈振動(dòng)和沖擊，無強(qiáng)電安裝垂貪傾斜度：安裝

讖干擾.外磁場感應(yīng)強(qiáng)垂直傾斜度不超過5?

度不得超過0.5nT

(2)三防標(biāo)準(zhǔn)

三防為防潮濕，防霉變，防鹽霧，標(biāo)準(zhǔn)充電機(jī)內(nèi)印刷線路板、接

插件等電路免受潮濕、霉變、鹽霧侵蝕等惡劣情況，確保充電樁

正常工作，降低故障率。

（3）防銹標(biāo)準(zhǔn)

充電樁所使用的鐵質(zhì)材料都應(yīng)當(dāng)采取防氧化保護(hù)，非鐵質(zhì)的金屬

外殼也要防止高溫氧化，涂上標(biāo)準(zhǔn)層。

（4）防風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)測算，充電樁穩(wěn)固強(qiáng)度要能夠抗住GB/T4797.5-2008《電工

電子產(chǎn)品自然環(huán)境條件降水和風(fēng)》中表9規(guī)定的不同地區(qū)、不同

高度處相對風(fēng)速的侵襲。

（5）防盜標(biāo)準(zhǔn)

充電樁外殼打開處安裝防盜鎖，以防惡意拆卸改裝。

（6）安全防護(hù)功能

①安裝急停開關(guān)，手動(dòng)緊急斷充電；

②控制充電樁溫度，防止自燃；

③交流充電樁應(yīng)具備輸出側(cè)的漏電標(biāo)準(zhǔn)功能;

④交流充電樁應(yīng)具備輸出側(cè)過流和短路標(biāo)準(zhǔn)功能。

急停開關(guān)

(7)IP防護(hù)等級

室內(nèi)充電樁的防護(hù)等級需要起碼達(dá)到IP32以上，而室外充電樁

需要面臨風(fēng)雨交加的惡劣環(huán)境，需要更好的絕緣性和避雷條件,

其防護(hù)等級起碼要達(dá)到IP54方可保障人身安全、車身安全和充

電充電樁安全。

IPOnternetionalProtection）系數(shù)

IP

防塵防水

等級等級

系數(shù)系數(shù)

2、直流充電柜簡介

以星星充電DH-DC0600SG2X40-60kW電動(dòng)汽車直流一體機(jī)（雙槍）

為例講解直流充電柜相關(guān)要求。

星星充電DH-DC0600SG2X40-60kW充電柜

(1)產(chǎn)品性能

①具備恒流恒壓充電功能

②直流充電機(jī)具備CAN總線接口，用于和電池管理系統(tǒng)通信,

③支持兩種充電方式：BMS充電方式和手動(dòng)充電方式。

④設(shè)備具備輸入欠壓、輸入過壓、輸出短路、輸出過壓、輸出過

流、電池反接、絕緣檢測、通訊故障等保護(hù)功能。

⑤配置有高壓直流國標(biāo)充電槍，能夠有效保證充電安全。

⑥配置真彩觸摸屏作為人機(jī)操作界面，同時(shí)可使用星星充電手機(jī)

客戶端掃描二維碼進(jìn)行充電。

(2)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)

①工作電壓：三相五線AC380V±15%；

②輸出電流誤差：W±l%；電流V30A,誤差＜±0.3A；

③輸出電壓誤差：W±0.5%；

④功率因數(shù)：20.99；

⑤總諧波電流：W5%（額定條件下，100%負(fù)載）；

⑥滿載最大效率：95%；

⑦防護(hù)等級:IP54；

⑨工作環(huán)境溫度：-30℃?55℃；

⑩保護(hù)特性：輸入過欠壓保護(hù)、輸出過欠壓保護(hù)、短路保護(hù)、過

溫保護(hù)、過流保護(hù)、電池反接保護(hù)。

充電口國家標(biāo)準(zhǔn)

1、交流充電插頭和插座國家標(biāo)準(zhǔn)

(1)交流充電口簡述

單相插頭為三個(gè)引腳，分別為交流火線、交流零線和接地線。應(yīng)

用單向交流充電，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)其電流不能超過8A,電壓不能

超過250Vo不能直接使用插座與充電口連接，需要增加車載保

護(hù)裝置。

單相交流充電口

單相交流充電電路如圖所示

充電電源CAN/LCAN/HCAN/LCAN/HCAN/LCAN/H

指示燈一、

儀表網(wǎng)關(guān)

電源

雙路電

維電器交流天電|fANCAN充

交流充電接觸器電

BAT接觸器控制工

12V連

Sr接

高壓母線+動(dòng)力電池

信

高壓母線一號

.

CAN/H

CAN/L

溫

溫CP

度

度

信

信

號

號

-,

閑談電源交流充電口

充電口)MICU

開鎖電源

檢則開關(guān)］

閉諛狀態(tài)

檢測

三相交流充電接口，這種類型的充電接口一般用于較大的充電站,

采用單向供電時(shí)，電流不大于32A,采用三相供電時(shí)，電流不大

于63A,充電電壓處于250V-440V之間。

三相交流充電口

三相交流充電電路如圖所示

充電電速CAN/LCAN/HCAN/LCAN/HCAN/LCAN/H

指示燈C

僅表充電網(wǎng)關(guān)BMS

電源

?5潞電

維電2s交流充電嚴(yán)NCAN充

BAT交流充電接觸2S接觸25日制”<L電

連

［動(dòng)力電池)接

惠II田線,

值

高壓耳線-號

整流模塊

CAN/H

閉談電諫交流充電口

充電口/開諛電源

金測開關(guān)i

閉岐狀態(tài)

檢剜

(2)交流充電口端子含義

國標(biāo)交流充電樁接口最終采用的7個(gè)端子結(jié)構(gòu)，其端子分布方式

如下圖。

PE

ooo

oo

交流充電接口引腳功能定義表

1―一―

1/交流電源Q1)交流用源5/保護(hù)接電PE)連接供電設(shè)箭和車

2餃流電源(12)備用觸頭輛底盤地我

3/55流電源(L3)番用電頭6/颯哂CC)充電連接確認(rèn)

4/中堀N)7/控制確認(rèn)(CP)充電控制確認(rèn)

(3)觸點(diǎn)電氣參數(shù)額定值

交流充電接口觸點(diǎn)的額定電壓和額定電流應(yīng)符合GB/T

20234.2-2015《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置第2部分：交流充

電接口》的規(guī)定，如下表所示。

新定電壓和電流

觸點(diǎn)標(biāo)示

單相相

L1250VI0A/16A/32A440V16A32A,63A

L2----4-4-0--V--1-6432A.63A

L3---------------------440V16A'32A63A

N250VIOA.I6A/32A440V16A32A.63A

PE--------_-------------------------

CP0V-30V2A0V-30V2A

CC0V-30V2AOV-30V2A

2、直流充電插頭和插座國家標(biāo)準(zhǔn)

(1)直流充電口簡述

車輛直流充電接口定義如圖，它一共有9個(gè)PIN,其中CC1和CC2

都是充電連接確認(rèn)引腳；A+和A—為低壓12V鞋助電源。

CC2

直流充電接口端子功能定義見下表（注意事項(xiàng)：快充口蓋上有高

壓警示標(biāo)識，禁止隨意觸碰。部件各端口定義中的針腳標(biāo)號如

S+、S-sA+、A-等在線束和插件上都有標(biāo)注。）