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直流充電樁充電過程專業(yè)解讀(1):充電控制時(shí)序從T0到T3,物理連接完成,低壓輔助上電

《GB/T 18487.1-2015:電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)  第1部分:通用要求》附錄B(下文簡稱“附錄B”)總共有8頁,大約3000字,文字并不多。

18487.1還包括了一個(gè)比較復(fù)雜的時(shí)序圖和時(shí)序表, 搞透這個(gè)圖和表需要點(diǎn)耐心,不過,整體來說搞透這個(gè)附錄B并不難,但最好能和《GB/T 27930-2015:電動(dòng)汽車非車載傳導(dǎo)式充電機(jī)與電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議》附錄A(下文簡稱“附錄A”)結(jié)合起來研究。附錄A由一系列的充電時(shí)序流程圖組成,讀透這個(gè)需要的可能不僅僅是耐心了。筆者估計(jì)全國只有幾十個(gè)工程師真的讀透這個(gè)了——可能只是做充電樁控制器的軟件工程師為了寫代碼才認(rèn)真仔細(xì)地讀透。甚至有些專門做充電樁控制器的廠商只是具備嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的能力的廠家, 并沒有真正做充電樁,沒有很好地理解標(biāo)準(zhǔn),做出的控制器不能實(shí)現(xiàn)真正的商用。

在筆者看來,讀透附錄B是對(duì)從事充電樁研發(fā)的工程師最最基本的要求,讀透了附錄B之后,再讀一讀27930的正文,了解各種報(bào)文的分類和含義,更進(jìn)一步,在遇到可能協(xié)議相關(guān)的問題時(shí)啃啃27903的附錄A。

本文及隨后幾周的文字可以算是學(xué)習(xí)筆記,筆者試著將閱讀這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的一些思考分享出來。

附錄B的圖B.1給出了直流充電的基本方案示意圖,如下圖所示,最左邊大實(shí)線方框上方標(biāo)識(shí)有“非車載充電機(jī)”,也就是直流充電樁; 中間的大實(shí)線方框上方寫著“車輛接口”,實(shí)際產(chǎn)品形態(tài)是充電搶的槍頭部分和充電槍插座部分,兩者中間用虛線示意; 最右邊大實(shí)線方框表示電動(dòng)汽車。

圖中輔助電源的示意圖是值得商榷的:一方面它沒有畫出二次供電的輔助電源,譬如充電樁控制器,絕緣檢測(cè)電路,電壓和電流檢測(cè),顯示屏和直流電表等所需的輔助電源,另外一方面,圖中單獨(dú)提供給電動(dòng)汽車的電源是從三相電輸入,在實(shí)際產(chǎn)品中一般是從三相電中取其中的一相和另外的中線N給輔助電源供電。

18487.1的問題點(diǎn)1:

圖中是“車輛控制器”即汽車行業(yè)常說的VCU是否就是27930標(biāo)準(zhǔn)中的BMS?  只是兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的表述一致? 還是說:早期和當(dāng)前的電動(dòng)汽車方案設(shè)計(jì)上, 有的廠商用VCU實(shí)現(xiàn)物理連接確認(rèn),連接確認(rèn)之后發(fā)送使能信號(hào)給BMS,BMS再啟動(dòng)和充電樁的握手? 筆者和多家充電樁和電動(dòng)汽車廠商人員討論,說法不一。 

下面將詳細(xì)說明充電過程中硬件和軟件分別執(zhí)行了哪些動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)了哪些功能。 

1.將槍從充電樁上取出,第一個(gè)動(dòng)作是用手按住充電槍上面的機(jī)械鎖開關(guān)即上圖中間大實(shí)線方框中的S,該開關(guān)是常閉開關(guān),按住后,S由常閉變成了常開。

圖中的檢測(cè)點(diǎn)1實(shí)際上是充電樁控制器里面的A/D采樣口。將機(jī)械鎖開關(guān)S按住后,檢測(cè)點(diǎn)1檢測(cè)到的電壓從6V變成12V,如下圖紅色標(biāo)識(shí)出檢測(cè)點(diǎn)1的檢測(cè)回路,U1是12V電壓,經(jīng)過電阻R1和R2串聯(lián)之后在檢測(cè)點(diǎn)1分壓得到的電壓是6V。S斷開之后檢測(cè)點(diǎn)1的電壓是12V。圖中的R1,R2,R3,R4,R5都是1K歐,充電槍插入電動(dòng)汽車后,“車身地”和充電樁的“設(shè)備地”共地。

2.持續(xù)按住充電槍的機(jī)械鎖開關(guān)S,將充電槍插入車輛插座。

此時(shí),檢測(cè)點(diǎn)電壓從12V變成了6V。上圖中的R4被接入檢測(cè)回路,這時(shí)的S仍然是常開的,U1的12V電壓經(jīng)過R1和R4分壓,檢測(cè)點(diǎn)1電壓為6V。檢測(cè)點(diǎn)2的電壓此時(shí)是多少? 

18487.1的問題點(diǎn)2:

檢測(cè)點(diǎn)2的電壓此時(shí)是否就從12V變成6V? 還是在K3、K4閉合、充電樁上面的輔助電源給車輛控制器(或BMS)供電之后,檢測(cè)點(diǎn)2才能工作? 不管怎樣,這只是簡單的先后次序以及物理連接確認(rèn)是VCU實(shí)現(xiàn)還是BMS實(shí)現(xiàn)的問題。

圖中U2是12V,充電槍和車輛連接后, U2經(jīng)過R5和R3分壓之后,檢測(cè)點(diǎn)2電壓由此前的12V變成了6V。

3.緊接著松開S,電阻R2接入檢測(cè)點(diǎn)1的檢測(cè)回路,檢測(cè)點(diǎn)1的電壓降低為4V。

如下圖所示,R2和R4并聯(lián),再和R1串聯(lián),U1經(jīng)過1K歐和0.5K歐的分壓之后,在檢測(cè)點(diǎn)1的電壓就從6V變成了4V。 

U2應(yīng)為U1,檢測(cè)點(diǎn)2為檢測(cè)點(diǎn)1。

至此,物理連接完成。

4. 充電樁控制器的軟件程序在物理連接之后做出下面兩個(gè)判斷。

判斷檢測(cè)點(diǎn)1的電壓是否為4V。如果是4V,通過充電樁控制器的I/O輸出信號(hào)控制輔助電源,給電子鎖供電,電子鎖被供電之后,電子鎖內(nèi)部的繼電器吸合,鎖止充電槍并給出反饋信號(hào)給充電樁控制器的I/O輸入,充電樁控制器根據(jù)該I/O輸入信號(hào)來判斷電子鎖是否鎖止。

5. 完成物理連接之后,專門供給電動(dòng)汽車上的BMS的輔助電源開關(guān)K3、K4閉合。

還是和問題點(diǎn)1和2有關(guān),如果圖B.1中的U2是由充電樁上的這個(gè)輔助電源提供的,那么問題點(diǎn)3來了。

18487.1的問題點(diǎn)3:

在Pg.39的表B.2 直流充電控制時(shí)序表中指出T0-T2,檢測(cè)點(diǎn)2的電壓從12V→6V,到了T3才閉合K3、K4。如果標(biāo)準(zhǔn)中的這個(gè)描述是正確的,反過來說明檢測(cè)點(diǎn)2的電壓U2不是由圖B.2中的輔助電源提供的。 那么可能的做法就是:檢測(cè)點(diǎn)2是做到VCU里面的,VCU的U2是車輛上常電提供的,樁和車確認(rèn)了物理連接之后,K3、K4閉合,BMS開始工作,VCU和BMS之間通訊。 或者U2由常電提供,然后切回到輔助電源供電。圖中的車輛控制器就是BMS。

上面三個(gè)問題點(diǎn)3其實(shí)是一個(gè)問題。 

在18487.1的Pg.35的文字說明(拷屏如下),似乎否認(rèn)了表格中的描述。VCU的功能就是BMS實(shí)現(xiàn)的。上述表格只是個(gè)筆誤?  車輛檢測(cè)點(diǎn)2電壓從12V→6V應(yīng)該刪除,移到T3這一行,這一行文字改為:充電機(jī)閉合K3和K4,使低壓輔助供電回路導(dǎo)通,車輛檢測(cè)2檢測(cè)到電壓為6V。

 總之,從T0到T3完成了物理連接和低壓輔助上電。在這過程中,硬件上,機(jī)械鎖S和電子鎖鎖止,開關(guān)K3、K4閉合,軟件上充電樁控制器做出判斷,控制電子鎖的動(dòng)作,控制K3、K4的閉合。  當(dāng)然,軟件上的功能需要充電樁控制器的A/D和I/O硬件作為載體實(shí)現(xiàn)。

來源:第一電動(dòng)網(wǎng)

作者:充電樁之芯

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充電樁之芯

讓更多的人了解充電樁,了解充電樁之芯——充電樁電源模塊,助力新能源汽車走進(jìn)千家萬戶,為綠色世界建設(shè)貢獻(xiàn)力量。 作者汪進(jìn)進(jìn),來自深圳市高斯寶電氣技術(shù)有限公司新能源事業(yè)部。 作者微信/電話:13828763297

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