交流充电桩工作原理解析

胡志宏1；浦国通2；王硕3

1.内蒙古星充新能源科技有限公司，内蒙古 呼和浩特，010000

2.吉林省星星充电设备有限公司，吉林 长春，130000

3.保定星充新能源科技有限公司，河北 保定，071000

摘要：新能源汽车逐渐取代燃油车的时代下，交流桩作为新能源汽车的充电设施之一，有着不可替代的作用。交流充电桩价格便宜、安装方便、使用安全、对电网冲击较小等特点。本文主要对交流充电桩的充电工作控制程序展开了分析。

关键词：交流充电桩；电路；原理

一、什么是交流充电桩？

交流充电桩没有充电功能，必须连接车载充电机给电动车充电，只起到控制电源的作用。交流充电桩通过输出单相/三相交流电到车载充电机转换成直流电给车量电池充电，功率一般较小，有3.5KW,7KW,11KW,40KW等，充电速度较慢，一般需要3到8小时，往往安装在小区停车场、家用充电桩等地。

交流充电桩为电动汽车充电器提供电源输入。因为一般的车充功率不是很大，无法实现快充。但是直流充电桩可以用来实现快速充电。3.5kw交流充电桩，外形小巧，携带方便，但是充电慢。7KW交流桩，外形较大，可安装在墙上或地板上，接入单相220V专用电源安装使用。假设汽车电池容量为50kw wh(50kWh)，车载充电器功率为6.6KW，充电时间等于电池容量/充电功率。考虑到电池的充电速度，计算出的充电时间约为7-8小时。

二、交流充电桩充电模式分析

1、充电模式3

当电动汽车使用充电模式3进行充电时，应使用如图1（连接方式A）、图2（连接方式B）及图3（连接方式C）所示的控制导引电路进行充电连接装置的连接确认及额定电流参数的判断。该电路由供电控制装置、接触器K1和K2、电阻R1、R2、R3、R4、RC、二极管D1、开关S1、S2、S3、车载充电机和车辆控制装置组成，其中车辆控制装置可以集成在车载充电机或其他车载控制单元中。电阻R4、RC安装在车辆插头上。开关S1为供电设备内部开关。开关S2为车辆内部开关，在车辆接口与供电接口完全连接，并且配置了电子锁的接口被完全锁止后，当车载充电机自检测完成后无故障，并且电池组处于可充电状态时，S2闭合（如果车辆设置有“充电请求”或“充电控制”功能，则同时应满足车辆处于“充电请求”或“可充电”状态）。开关S3为车辆插头的内部常闭开关，与插头上的下压按钮（用以触发机械锁止装置）联动，按下按钮解除机械锁止功能的同时，S3处于断开状态。控制导引电路中也可以不配置开关S2，无S2开关的车辆应采用单相充电，且最大充电电流不超过8A。本附录中的功能和控制逻辑分析基于配置了开关S2的控制导引电路，对于未配置开关S2的控制导引电路，等同于开关S2为常闭状态。

图1 连接方式A的控制导引电路原理图

图2 连接方式B的控制导引电路原理图

图3 连接方式C的控制导引电路原理图

2、充电模式2

当电动汽车使用充电模式2的连接方式B进行充电时，推荐使用如图4所示的控制导引电路进行充电连接装置的连接确认及额定电流参数的判断。

图4 连接方式B的控制导引电路原理图

三、 充电流程

1、连接确认

车辆控制装置通过测量检测点3与PE之间的电阻值来判断车辆插头与车辆插座是否完全连接（对于连接方式B和C）。完全连接后，如车辆插座内配备有电子锁，电子锁应在开始供电（K1与K2闭合）前锁定车辆插头并在整个充电流程中（状态3）保持。如不能锁定，由电动车辆决定下一步操作，例如：继续充电流程，通知操作人员并等待进一步指令或终止充电流程。供电控制装置通过测量检测点1或检测点4的电压来判断供电插头和供电插座是否完全连接（对于连接方式A和B）。完全连接后，如供电插座内配备有电子锁，供电插座内电子锁应在开始供电（K1与K2闭合）前锁定供电插头并在整个充电流程中（状态3）保持。如不能锁定，终止充电流程并提示操作人员。

2、 充电桩输出能力判断

车辆控制装置通过测量检测点3与PE之间的电阻值来确认当前充电连接装置（电缆）的额定容量；通过测量检测点2的PWM信号占空比确认当前供电设备的最大供电电流。

3、充电过程

充电过程中，车辆控制装置应对检测点3与PE之间的电阻值（对于连接方式B和C）及检测点2的PWM信号占空比进行监测，供电控制装置应对检测点4及检测点1（对于充电模式3的连接方式A和B）的电压值进行监测。

4、停止充电

在充电过程中，当充电完成或因为其他原因不能满足继续充电的条件时，车辆控制装置和供电控制装置分别停止充电的相关控制功能。

结论

目前电动车品牌较多，随车都配备交流充电桩，并且有专业人员进行上门安装。虽然品牌众多，但都是基于国标进行设计。所以了解交流桩的充电工作机制，有助于理解其内部结构，加深对充电时数据传输过程的领悟，有利于分析维修中遇到的难题，能够快速定位问题处理故障。

参考文献

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