新能源汽车直流充电桩工作原理

1、充电桩的分类

交流充电桩将电网中的交流电分配给充电模块通过与车辆的信息交互,以及充电模块车辆上的电源由交流电转为直流电对动力电池进行充电。

交流充电枪(1型、2型、国标) 为了交流充电站有7个接线孔,7个孔有金属端子,支持三相交流电动汽车充电站(380V)7孔只有5孔带金属端子为单相交流电动汽车充电器(220V),交流充电枪比直流充电枪(CCS1、CCS2、GB/T、Chademo).

直流充电桩通过与车辆进行信息交互,将电网的交流电能转换为直流电能为车辆的动力电池充电,并根据车辆上的电池管理器控制充电桩的输出功率。

直流充电枪上有 9 个接线孔,用于直流充电站,并且直流充电枪比交流充电枪体积更大。

直流充电桩通过与车辆进行信息交互,将电网的交流电转换为直流电给车辆的动力电池充电,并根据车辆上的电池管理器控制充电桩的输出功率。

2.直流充电桩基本工作原理

在国家能源局发布的行业标准《NB/T 33001-2010:电动汽车非车载传导充电机技术条件》中指出,充电机的基本组成直流电动汽车充电器包括:功率单元、控制单元、计量单元、充电接口、供电接口和人机交互界面。功率单元指直流充电模块,控制单元指充电桩控制器。作为系统集成产品,除了“直流充电模块“ 和 ”充电桩控制器作为技术核心,结构设计也是整桩可靠性设计的重点之一。“充电桩控制器”属于嵌入式软硬件技术范畴,“直流充电模块”代表了电力电子技术在交直流领域的最高成就。

充电的基本过程是:在电池两端加载直流电压,以恒定大电流对电池进行充电,电池的电压逐渐缓慢上升,上升到一定程度,电池电压达到标称值,SoC达到95%(针对不同的电池,有所不同),继续以恒压小电流对电池进行充电。“电压上去了,但电池还没充满,也就是还没充满,如果有时间,可以切换到小电流给它充一下。”为了实现这个充电过程,充电桩在功能上需要有“直流充电模块”来提供直流电源;需要有“充电桩控制器”来控制充电模块的“开机、关机、输出电压、输出电流”;需要有“触摸屏”作为人机界面来下发指令,控制器会向充电模块下发“开机、关机、输出电压、输出电流”等指令。最简单的 电动汽车充电桩从电气层面理解只需要有一个充电模块,控制板和触摸屏;如果把开机,关机和输出电压]输出电流等指令做成充电模块上的几个键盘,那么一个充电模块就可以给电池充电了。

直流充电桩电气原理概括如下:

直流充电器的电气部分由一次电路和二次电路组成,主回路输入为三相交流电,经输入断路器、交流智能电能表后转换为充电模块(整流模块)可接受的直流电,再接通熔断器和电动汽车充电枪为电动汽车充电。次级电路由电动汽车充电桩控制器、读卡器、显示屏、直流电表等。二次回路还提供“启停”控制和“紧急停止”操作;信号灯提供“待机”、“充电中”、“充满”状态指示;显示器作为人机交互设备,提供刷卡、充电模式设置和启停控制操作。

直流充电桩电气原理概括如下:

直流充电桩电气原理概括如下:

  • 单个充电模块目前只有15kW,无法满足功率需求,需要多个充电模块并联工作,且需要有CAN总线实现多个模块均流;
  • 充电模块的输入来自电网,是大功率电源,涉及电网和人身安全,特别是人身安全,需要在输入端安装空气开关(学名“塑壳断路器”)、防雷开关甚至漏电开关;
  • 充电桩的输出是高压大电流,电池是电化学的,容易爆炸,为防止误操作的安全,输出端必须有保险丝;
  • 安全问题是重中之重,除了输入端的措施外,还必须有机械锁和电子锁,必须有绝缘测试,必须有放电电阻;
  • 电池是否接受充电,并不是由充电桩决定的,而是由电池的大脑——BMS决定的。BMS向控制器发出“是否允许充电、是否终止充电、可接受多大的电压和电流”的指令,控制器再向充电模块发出指令。因此,需要实现控制器与BMS之间的CAN通信,以及控制器与充电模块之间的CAN通信;
  • 充电桩也需要进行监控管理,控制器需要通过WiFi或者3G/4G等网络通讯模块与后台连接;
  • 充电电费不免费,需要安装电表,需要读卡器才能实现计费功能;
  • 充电桩外壳上需要有清晰的指示灯,通常为三个指示灯,分别指示充电、故障、电源;
  • 直流充电桩的风道设计是关键,风道设计除了结构知识外,还需要在充电桩内部安装风扇,虽然每个充电模块内部都有一个风扇。

发布时间:2025年8月25日