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電動汽車歐標直流充電標準解析

來源：線束世界?作者：線束世界-Jimmy?2023-05-26 12:57

歐洲電動汽車充電標準CCS2是一個集成了交流充電和直流充電的組合式標準。組合式充電系統(tǒng)是一個開放的國際標準化系統(tǒng)，主要由奧迪，寶馬，克萊斯勒，戴姆勒，福特，通用汽車，保時捷和大眾汽車公司推動。出口到歐洲的車輛需要滿足其物理接口和通訊的要求。

歐洲電動汽車充電標準主要有：

1.接口標準：IEC 62196-1、IEC 62196-2、IEC 62196-3；

2.電源供電標準：IEC 61851-1、IEC 61851-21、IEC 61851-22、IEC 61851-23；

3.整車標準：ISO 6469-3、ISO 17409；

4.通訊標準：ISO/IEC 15118-1、ISO/IEC 15118-2、ISO/IEC 15118-3、ISO/IEC 15118-4、IEC 61851-24、IEC 61850、ISO/IEC 15118-20；

5.通用標準：IEC 61439-7、IEC 60038、IEC 61000-4-4、IEC 61000-4-5、IEC 61000-4-5、IEC 61000-4-11、IEC 61557-8、IEC 61000-6-1、IEC 60529、IEC 60364-7-722。

下面我們主要梳理一下直流充電的一些要求。

直流充電時序圖

在IEC 61851-23附錄CC中詳細描述了直流充電的時序及其相關系統(tǒng)活動。

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圖1? ?正常工作時序圖

來源：IEC 61851-23

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圖2? 充電時序詳細說明

來源：IEC 61851-23

以下是詳細介紹

1.車樁未配對時：所有的物理接口均未連接、通訊未開啟，系統(tǒng)如下圖所示。

640 (3).png

2.進入T0時刻，車樁開始握手匹配。此時當插槍后CP電壓由12V變?yōu)?V，電子鎖上鎖。

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3.T1-T2初始化階段，電子鎖上鎖，CP電壓為9V ?PWM波，占空比為5%，進行絕緣檢測和插座溫度檢測；建立PLC通信，交換操作限制和充電參數(shù)。充電樁檢測到直流電壓> 60V或電動汽車與直流電源不兼容時停機。

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4.T3時刻連接檢測。車輛將CP狀態(tài)由9V變?yōu)?V或者3V，車輛進入準備狀態(tài)。同時進行電子鎖鎖止狀態(tài)和絕緣狀態(tài)檢查并上報其狀態(tài)，建立PLC通信。

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5.T4時刻連接檢測。車輛將CP幅值拉為6V或者3V。直流進行隔離檢查，? 絕緣電阻≥100 kΩ為正常。隔離檢查成功后，樁端指示狀態(tài)為“有效”，并進入“就緒”狀態(tài)。

6.T5時刻進入預充狀態(tài)，車輛發(fā)送電壓、電流請求，電流請求＜2A等。樁端主繼電器閉合。

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7.T6階段，直流充電樁在公差范圍內(nèi)調整直流輸出電壓，并將電流限制為最大值2 A。

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8.T7階段，車輛預充繼電器閉合。當電池電壓與樁端輸出電壓壓差＜20V，車輛端預充繼電器斷開。

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9.T8階段，車輛發(fā)送充電請求以啟用直流電源輸出。在直流充電樁給出能量轉移準備就緒的反饋后，車端設置直流電流請求以開始能量轉移階段。

10.T9進入正式充電階段，發(fā)送電壓、電流請求，電壓電流的最大限值、絕緣檢測、溫度監(jiān)測等狀態(tài)。

11.T10階段，車輛減小電流請求來完成充電。樁端電流的變化跟隨車端電流請求有一個時間延遲，并確保在切斷輸出之前將輸出電流降低到小于 1A。

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12.T11進入下電階段，車輛向樁端發(fā)送停止充電的請求。當樁端輸出電流小于1A時，車端繼電器斷開。

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13.T12下電階段，樁端停止輸出并斷開繼電器。

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14.T13下電階段，充電裝發(fā)送“未準備就緒”狀態(tài)，并指示輸出被禁用。

15.T14-T15下電階段，車輛將CP幅值由6V或者3V變?yōu)?V。

16.T16下電階段，當電壓下降到60V以下，電子鎖解鎖，樁端根據(jù)直流供電策略繼續(xù)進行絕緣檢測。信號交互停止，PLC通訊結束。

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17.T17進入未連接狀態(tài)，CP幅值由9V變?yōu)?2V。樁端無輸出，PLC通訊結束。

PWM通訊

PWM信號被施加到控制信號CP和PE的電路。

IEC 61851-1定義了適用占空比值的含義，主要有三種：

1.低占空比，3% - 7% ，需要數(shù)字通信；

2.高可用占空比，不同占空比對應不同的可用充電電流；

3.無效占空比，即無法充電。

PWM信號不特定用于交流或直流充電。交流充電可以使用5%的占空比。直流充電也可以使用（理論上）8%到97%占空比。占空比由EVSE控制，而信號電壓由車輛控制。

不同占空比對應的電流如下圖所示：

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圖3? ?占空比與電流的關系

來源：IEC 61851-1

CP狀態(tài)說明：CP不同的幅值代表不同的狀態(tài)。

1.CP幅值為+12V時表示充電槍無連接；

2.CP幅值為+9V時表示充電槍已連接，充電樁和車輛未準備好；

3.CP幅值為+6V和+3V時表示可正常充電；

4.CP幅值為0V時表示CP信號短路；

5.CP幅值為-12V時表示充電樁不可用。

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1.充電樁與車輛未連接：CP電壓為+12V。

2.T0階段，充電樁與車輛開始連接，CP電壓由+12V變?yōu)?9V。

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3.T1-T2進入初始化階段，充電樁發(fā)送5%的占空比，以與車端建立PLC通訊。

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4.T3階段，握手連接。在成功初始化，PLC通信建立之后，車輛通過閉合S2開關來指示車輛已準備好接收能量。

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5.在非正常情況下，可以通過斷開S2來結束充電，CP電壓幅值由6V或者3V變?yōu)?V。

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6、除此之外，關于接口電路有兩點需要注意：

（1）對于CP占空比的檢測，需要注意的是：CP波形受噪聲干擾以及電路容抗的影響后波形為非標準方波，避免因此而檢測出現(xiàn)偏差甚至是誤動作。所以在濾波的同時要確保CP檢測的準確性。

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（2）需要確保檢查閥值的可靠性和魯棒性。握手電路中占空比、電阻、電容的誤差需要控制在一定的范圍內(nèi)，以保證充電的互操作。具體誤差范圍可參考如下：

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充電信號交互過程及充電中潛在的故障:

1.充電槍未插到位，無法檢測到CP信號，影響充電信號交互，將退出充電流程。

2.插槍后絕緣電阻值過低，絕緣檢測無法通過，可能存在IP防護等級不滿足要求的可能性。

3.CP信號占空比無效，無法充電。

4.PLC通信信號無法解析或者不兼容，無法充電。

5.電子鎖未上鎖（未驅動或者電子鎖損壞等），無法充電。

6.充電過程中的過壓、過流、過溫、或者反向電流等，將停止充電。

7.無法正常完成預充，充電無法正常繼續(xù)。

8.充電樁輸出電壓與需求電壓不匹配，充電將中止。

9.充電插座過溫，充電將降額或者停止充電。

10.電子鎖故障，帶電插拔拉弧，影響充電安全。

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