本文介绍电动汽车(包括混合动力汽车)高压(HV)蓄电池充电系统,包括国标要求、充电系统操作、充电系统基础知识、交流(AC)充电及通信、直流(DC)充电及通信等内容。车型以知名车企捷豹路虎为例,该车企不仅生产混合动力汽车(如揽胜运动P400e),还生产纯电动汽车(如捷豹I-PACE)。电动汽车高压(HV)蓄电池充电系统符合一系列国内和国际标准,所以,不同车企生产的不同车型其高压(HV)蓄电池充电系统都是相似的。
一、电动汽车充电系统国标通用要求
1.充电模式
(1)充电模式1
模式1充电系统使用标准的插座和插头,采用单相交流供电,且不允许超过250V/8A。充电时应使用无控制协议的便携式充电电缆进行低速充电,注意不能使用此模式对电动汽车进行充电。
(2)充电模式2
模式2充电系统使用标准的插座和插头,采用单相交流供电。电源侧使用符合GB2099.1和GB1002要求的16A插头插座时,输出不超过13A;使用符合上述国标的10A插头插座时,输出不超过8A。模式2充电系统在电源侧使用了相线、中性线和保护接地导体,并且采用电缆上控制与保护装置(IC-CPD,即带缆上控制盒ICCB的便携式充电电缆),以连接电源与电动汽车。
(3)充电模式3
模式3在将电动汽车连接到电网(电源)时,使用了专用供电设备,且在电动汽车供电设备上装了专用保护装置(控制引导装置),例如,壁挂充电箱或公共充电站。连接方式A、B、C适用于模式3(连接方式见后述)。采用单相供电时,电源不大于32A;采用三相供电且电源大于32A时,应采用连接方式C。
(4)充电模式4
模式4在将电动汽车连接到交流电网(电源)时,使用了带控制引导功能的直流供电设备。控制电路内置在电动汽车供电设备(EVSE)中。EVSE永久连接在电网(电源),通过电缆为车辆供电。在EVSE中,AC市电电源被整流成DC充电电源。捷约路虎提供的直流快充桩为20kW,最大输出电压为200~500V,最大输出电流40A;捷豹I-PACE支持最高400V/250A(100kW)的直流快充,但只有连接方式C适用于模式4。
电动汽车供电设备(EVSE)和电动汽车(EV)充电控制系统间的通讯,模式2、3通过PWM告知电动汽车允许最大可用电流。模式4通过数字通信(CAN)告知。
2.连接方式
(1)连接方式A
连接方式A在将汽车和交流电网连接时,使用和电动车永久在一起的充电电缆和供电插头,如图1所示。
(2)连接方式B
连接方式日在将汽车和交流电网连接时,使用了带有车辆插头和供电插头的独立的活动电缆组件,可拆卸电缆组件不是车辆或者充电设备的一部分,如图2所示。
(3)连接方式C
连接方式C在将汽车和交流电网连接时,使用了和供电设备永久连接在一起的充电电缆和车辆插头。电缆是充电设备的一部分,如图3所示。