电动汽车欧标直流充电标准解析
欧洲电动汽车充电标准CCS2是一个集成了交流充电和直流充电的组合式标准,主要由奥迪、宝马、克莱斯勒、戴姆勒、福特、通用汽车、保时捷和大众汽车公司推动。该标准对出口到欧洲的电动汽车提出了物理接口和通讯方面的要求。以下是对欧标直流充电标准的详细解析:
一、主要标准
欧洲电动汽车充电标准主要包括接口标准、电源供电标准、整车标准、通讯标准和通用标准。其中,与直流充电密切相关的标准有:
接口标准:IEC 62196-2(规定了直流充电的物理接口)电源供电标准:IEC 61851-23(规定了直流供电设备的特性)通讯标准:ISO/IEC 15118(规定了衫悔车辆与充电设备之间的通信协议)二、直流充电时序图
IEC 61851-23附录CC中详细描述了直流充电的时序及其相关系统活动。以下是直流充电的主要时序阶段:
车桩未配对时:所有的物理接口均未连接、通讯未开启。
T0时刻:车桩开始握手匹配。插枪后CP(控制导引)电压由12V变为9V,电子锁上锁。
T1-T2初始化阶段:电子锁上锁,CP电压为9V PWM波(占空比为5%),进行绝缘检测和插座温度检测;建立PLC(电力线载波)通信,交换操作限制和充电参数。充电桩检测到直流电压>60V或电动汽车与直流电源不兼容时停机。
T3时刻:连接检测。车辆将CP状态由9V变为6V或3V,车辆进入准备状态。同时进行电子锁锁止状态和绝缘状态检查并上报其状态,建立PLC通信。
T4时刻:直流进行隔离检查,绝缘电阻≥100kΩ为正常。隔离检查成功后,桩端指示状态为“有效”,并进入“就绪”状态。
T5时刻:进入预充状态,车辆发送电压、电流请求,电流请求<2A等。桩端主继电器闭合。
T6阶段:直流充电桩在公差范围内调整直流输出电压,并将电流限制为最大值2A。
T7阶段:车辆预充继电器闭合。当电池电压与桩端输出电压压差<20V,车辆端预充继电器断开。
T8阶段:车辆发送充电请求以启用直流电源输出。在直流充电桩给出能量转移准备就绪的反馈后,车端设置直流电流请求以开始能量转移阶段。
T9阶段:进入正式充电阶段,发送电压、电流请求,电压电流的最大限值、绝缘检测、温度监测等状态。
T10阶段:车辆减小电流请求来完成充电。桩端电流的变化跟随车端电流请求有一个时间延迟,并确保在切断输出之前将输出电流降低到小于1A。
T11-T16下电阶段:车辆向桩端发送停止充电的请求。桩端停止输出并断开继电器,充电装发送“未准备就绪”状态,并指示输出被禁用。车辆将CP幅值由6V或3V变为9V,当电压下降到60V以下,电子锁解锁,桩端根据直流供电策略继续进行绝缘检测。信号交互停止,PLC通讯结束。
T17进入未连接状态:CP幅值由9V变为12V。桩端无输出,PLC通讯结束。
三、PWM通讯
PWM(脉冲宽度调制)信号被施加到控制信号CP和PE的电路。IEC 61851-1定义了适用占空比值的含义,主要有三种:
低占空比(3%-7%):需要数字通信。高可用占空比:不同占空比对应不同的可用充电电流。无效占空比:即无法充电。PWM信号不特定用于交流或直流充电。交流充电可以使用5%的占空比,直流充电也可以使用(理论上)8%到97%占空比。占空比由EVSE(电动汽车供电设备)控制,而信号电压由车辆控制。
四、CP状或氏正态说明
CP不同的幅值代表不同的状态:
CP幅值为+12V时表示充电枪无连接。CP幅值为+9V时表示充电枪已连接,充电桩和车辆未准备好。CP幅值为+6V和+3V时表示可正常充电。CP幅值为0V时表示CP信号短路。CP幅值为-12V时表示充电桩不可用。五、接口电路注意事项
对于CP占空比的检测,需要注意CP波形受噪声干扰以及电路容抗的影响后波形为非标准方波,避免因此而检测出现偏差甚至是误动作。所以在滤波的同时要确保CP检测的准确性。
需要确保检查阀值的可核配靠性和鲁棒性。握手电路中占空比、电阻、电容的误差需要控制在一定的范围内,以保证充电的互操作。
六、充电信号交互过程及充电中潜在的故障
充电枪未插到位,无法检测到CP信号,影响充电信号交互,将退出充电流程。
插枪后绝缘电阻值过低,绝缘检测无法通过,可能存在IP防护等级不满足要求的可能性。
CP信号占空比无效,无法充电。
PLC通信信号无法解析或者不兼容,无法充电。
电子锁未上锁(未驱动或者电子锁损坏等),无法充电。
充电过程中的过压、过流、过温、或者反向电流等,将停止充电。
无法正常完成预充,充电无法正常继续。
充电桩输出电压与需求电压不匹配,充电将中止。
充电插座过温,充电将降额或者停止充电。
电子锁故障,带电插拔拉弧,影响充电安全。
综上所述,电动汽车欧标直流充电标准涉及多个方面的要求和规范,确保充电过程的安全、高效和互操作性。在实际应用中,需要严格遵守这些标准,以确保电动汽车的充电质量和用户体验。