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充电桩GB国家标准

摘要:  充电桩国标 适用产品: 交流充电桩、车载充电机、非车载充电机、充电站、充电接口等为电动汽车电池提供充电的相关设备。 测试标准:充电设备采用标准交流充电桩NB/T 33002-2010《电动汽车交流充电桩技术条件》NB/T ...

充电桩国标

适用产品:

交流充电桩、车载充电机、非车载充电机、充电站、充电接口等为电动汽车电池提供充电的相关设备。

测试标准:
充电设备采用标准
交流充电桩NB/T 33002-2010《电动汽车交流充电桩技术条件》
NB/T 33008.2-2013《电动汽车充电设备检验试验规范 第2部分:交流充电桩》
车载充电机GB/T18487.1-2001《电动车辆传导充电系统 一般要求》
GB/T18487.3-2001《电动车辆传导充电系统 电动车辆交流/直流充电机(站)》
QC/T895-2011《电动汽车用传导式车载充电机》
非车载充电机NB/T 33001-2010《电动汽车非车载传导式充电机技术条件》
NB/T 33008.1-2013《电动汽车充电设备检验试验规范 第1部分:非车载充电机》
充电站GB/T 29781-2013《电动汽车充电站通用要求》
DB44/T 1188- 2013 《电动汽车充电站安全要求 》
充电接口GB/T 20234.1-2011 《电动汽车传导充电用连接装置 第1部分:通用要求》
GB/T20234.2-2011《电动汽车传导充电用连接装置第2部分:交流充电接口》
GB/T20234.3-2011《电动汽车传导充电用连接装置第3部分:直流充电接口》

       根据进入汽车电流种类不同,充电桩可分为交流充电桩和直流充电桩两种。直流充电桩是固定安装在电动汽车外、与交流电网连接,为电动汽车动力电池提供大功率直流电源的供电装置。

       一、直流充电桩(充电机)
       直流充电桩的电气结构及工作原理
       直流充电桩的输入电压采用三相四线380VAC(±15%),频率50Hz,输出可调的直流电,直接为电动汽车的动力电池充电。
       直流充电桩采用三相四线制供电,可以提供足够大的功率,输出的电压和电流调整范围大(适用于乘用车和大巴车的电压需求),可以实现快充。直流充电桩与交流充电桩的计量和通信及扩展计费功能类似,其电气结构图如下图1所示:


       直流充电桩工作原理:三相 380V 交流电经过EMC等防雷滤波模块后进入到三相四线制电表中,三相四线制电表监控整个充电机工作时的实际充电电量。且根据实际充电电流及充电电压的大小,充电机往往需要并联使用,因此就要求充电机拥有能够均流输出的功能,充电机输出经过充电枪直接给动力电池进行充电。

       在直流充电桩工作时,辅助电源给主控单元、显示模块、保护控制单元、信号采集单元及刷卡模块等控制系统进行供电。另外,在动力电池充电过程中,辅助电源给BMS系统供电,由BMS系统实时监控动力电池的状态。

       直流充电桩典型电源解决方案
       下面为比较典型的直流充电桩的电源解决方案,该方案只是简单地画出了一台充电机的应用。在实际应用中,一台充电机输出的十几千瓦的功率是不够的,往往需要并联3台左右充电机,以满足大电流输出的要求。如下图2所示:


       供电说明:
       电源部分中,首先需考虑大电流充电情况下BMS的辅助供电。在最新的国标中将此电源统一标定为12V10A的电源,且后续在BMS管理方面,乘用车与大巴车的BMS供电系统将统一标准。因此,此处推荐选择具有主动式PFC功能的LI120-10B12输出12V给BMS系统供电。
       主控系统的电源部分,推荐LH40-10B24给HMI显示屏以及继电器供电。再通过K7812-500R3和K7805-500R3转换为12V和5V分别给监控安防单元和MCU供电。
       在通信部分中,本方案应用了三种通信,CAN通信、485通信和232通信。CAN通信连接了车载BMS、非车载充电机以及主控系统;485通信连接了刷卡模块、电表等;显示屏的串口通常采用232的通信方式。基于内部的点对点通信,有时也可采用非隔离的通信方式。
       车载BMS、充电机单元、刷卡模块、电表等采用隔离通信收发模块。      

二、交流充电桩
       新国标对交流充电桩的要求
       2015年底国家发布了GB/T 20234.1-2015、GB/T 20234.2-2015、GB/T 18487.1-2015等标准。对比之前的版本,新国标修改和增加了一些对交流充电桩的要求。例如:交流充电桩的充电电流从“不超过32A”,修改为“不超过63A“;又如:在车辆接口、供电接口方面有了规定:交流充电电流大于16A时,供电接口和车辆接口应具有锁止功能,该锁止功能应符合GB/T20234.1-2015的相关要求。
       另外,考虑到充电桩使用的环境及EMC方面特性,内部的辅助电源在这方面的性能与整机要求相一致,简单罗列环境条件与电磁兼容性如下:

2.1环境条件
       工作环境温度:-20℃~+50℃;
       相对湿度:5%~95%;
       海拔高度≤2000m;
       在特殊环境下,充电机的使用应在厂家和用户之间进行协商;
       使用地点不得有爆炸危险介质,周围不含有腐蚀性和破坏绝缘的有害气体及导电介质。

2.2电磁兼容性
       静电放电抗扰度:充电机应能承受GB/T 17626.2—2006中第5章规定的试验等级为3级的静电放电抗扰度试验,接触放电试验电压6KV,空气放电试验电压8KV;
       射频电磁场辐射抗扰度:充电机应能承受GB/T 17626.3—2006中第5章规定的试验等级为3级的射频电磁场辐射抗扰度试验,频率范围80~1000MHz,试验场强10V/m,正弦波1kHz,80%幅度调制;
       电快速瞬变脉冲群抗扰度:充电机应能承受GB/T 17626.4—2008中第5章规定的试验等级为3级的电快速瞬变脉冲群抗扰度试验,在输入输出端口试验电压2KV,重复频率5kHz和100kHz;
       浪涌(冲击)抗扰度:充电机应能承受GB/T 17626.5—2008中第5章规定的试验等级为3级的浪涌(冲击)抗扰度试验,线-线:1KV,线-地:2KV;
       电压暂降、短时中断抗扰度试验:交流充电桩在工作状态下,按GB/T 17626.11的规定,试验电压等级0%~70%,试验3次;

       对于抗扰度试验,判定的标准有如下2类结果认为合格:
       A类:试验时和试验后交流充电桩均能正常工作,不应有任何误动作、损坏、死机、复位现象,数据采集应准确;
       B类:试验时交流充电桩可以出现短时通信中断和液晶显示瞬时闪屏等,其他功能和性能都应正常,试验后无需人工干预,交流充电桩应可以自行恢复,所有保留数据不应丢失。

三、电源解决方案推荐
       充电桩内部各组成负载所需电源的要求存在一定的差异性。下面,推荐常见的供电方式如下图一所示:



       上述推荐的两个应用方案在设计方面来说,主要有三个好处:
       一、辅助电源供电设计相对简单。电压需求可以灵活地配选,以切合系统中不同的负载电压要求,例如:12V、5V、±12V的电压需求;
       二、EMC抗扰度高。采用高品质系列AC/DC电源模块不需要增加过多的外围电路就可以达到前文所述的国标对于充电桩的EMC抗扰度要求,在电路设计方面又简化了外围参数。
       三、模块电源具有小型化、散热均匀等优势,同时模块电源内部含有电子灌封料,在充电桩整机做IP防护方面,关键的辅助供电部分要求就不会那么高了。

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