新能源汽車充電技術淺析(二)

◆文/江蘇 譚婷 吳書龍

新能源汽車充電技術淺析(二)

◆文/江蘇 譚婷 吳書龍

(接上期)

無論是充電插頭型號1還是型號2，常用5個端子接口。相位L和零線N采用帶有屏蔽層的高電壓導線設計，連接220V高壓電，端部通過一個扁平高電壓插頭連接車載充電器的交流電接口。控制導線和限流導線使用普通信號導線，這些信號導線也帶有屏蔽層。控制導線用于確定和傳輸最大的可用充電電流強度。通過接近導線可識別出將充電插頭插入車輛充電接口內的充電電纜最大電流負載能力。在充電電纜插頭內，限流接口與地線之間接有一個歐姆電阻如圖9所示。電阻值說明所用充電電纜允許的最大電流強度(根據導線橫截面)。在標準IEC 61851 中規定了電阻和電流強度的分配情況。地線在充電接口附近與車輛接地電氣連接，通過這種方式保護接地。

圖9 家用8A的充電插頭機械開關鎖止時的限流電阻

(3)組合充電插頭Combo技術要求

Combo充電是依據IEC 62196用于純電動汽車和插電式混合動力汽車的充電插接系統，既支持交流電充電也支持直流電充電。主要包括一個車輛充電接口和一個充電插頭(集成有兩個分別用于交流電充電和直流電充電的充電插頭)。這種通用插接系統只需要具備一個車輛充電接口便可實現不同的交流電和直流電充電方式。在此分為用于美國市場的型號Combo 1接口，如圖10所示；歐洲市場的型號Combo 2接口，如圖11所示。

圖10 交直流充電插頭接口(美規Combo 1)

圖11 交直流充電插頭接口(歐規Combo 2)

這兩種型號的直流電接口觸點相同。由于與交流電充電相比直流電觸點尺寸較大，可實現最大200A電流，因此可在例如途中進行快速充電。

用于Combo充電的車輛充電接口(Combo 1和Combo 2)包括上述用于交流電充電的插孔(型號1和型號2)以及用于直流電充電的插孔。這種充電接口的優點是，客戶既可使用交流電充電站也可使用直流電充電站進行高電壓蓄電池充電。

進行直流電充電時，充電期間斷開充電插頭會產生電弧。為了避免這種情況，充電期間以電動機械方式鎖止充電插頭，這樣可以避免使用者遇到危險情況。充電插頭上的人機工程學造型手柄以及較小插入力和拉力確保用手便可實現舒適插頭操作。

(4)我國直流充電插頭的技術要求

中國型號充電插頭是指我們國家直流充電標準，目前直流充電接口相關的標準有工信部、國家電網和南方電網三個標準，尚未完全統一。三個通訊協議均將充放電過程劃分為握手階段、配置階段、充電階段、充電結束階段，對于充電機與BMS的地址分配也是一樣的，但由于三個標準的起草單位均沒有重疊，所以協議中報文的具體格式并不相同。三個標準均遵循CAN2.0B協議的內容，推薦波特率為250Kbps，均推薦使用獨立的CAN總線接口。負電流值代表充電，正電流值代表放電，圖12展示了該插頭的結構和接口。出于安全考慮，在充電接口連接過程中，端子連接順序為：保護接地、直流電源正極與直流電源負極、低壓輔助電源正極與低壓輔助電源負極、充電通信、充電確認；在脫開的過程中則順序相反。新能源汽車的車輛控制裝置能夠通過測量檢查點的峰值電壓判斷充電插頭與充電接口是否充分連接。

圖12 直流充電插頭接口(中國型號)

(5)日本直流充電插頭CHAdeMO技術要求

CHAdeMO充電是另一種直流電充電，主要在日本作為標準充電方式使用。CHAdeMO 是CHArge de Move的縮寫，即“Charge for moving”(移動充電)。目前歐洲和美國的充電站也可進行符合CHAdeMo要求的快速充電。采用這種方式時，充電電壓在300～600V范圍內變化，電流強度最高可達200A，因此充電功率約為60kW，用于直流電充電的充電接口位于車輛右側后方。圖13展示了該插頭的結構和接口。

三、充電模式與充電方法

充電是新能源汽車使用過程中必不可少的環節，充電快慢影響著電動車使用者的出行規律。根據電動車動力電池組的技術特性和使用性質，在國際標準IEC61851-1中(IEC=國際電工委員會)規定了不同的充電模式。表2匯總了各種充電模式的重要參數。

同樣是充電，究竟這些不同的充電模式除了充電時間外的差異，還有沒有別的區別呢？根據充電電流大小及充電方式的異同，交流充電可以分為三種充電模式，各廠家不同模式對應不同的充電導線或不同顏色的插頭。

圖13 CHAdeMO 充電接口

1.充電模式一

由于家用充電插座內不帶控制導線和接近導線，充電模式一(圖14)無法與車輛建立通信，充電時無法限制和確認最大電流強度，所以大部分廠家都不采用。

表2 新能源汽車充電模式