充电设备的基础知识

［科普］新能源汽车充电系统的基础知识

充电设备的认知

一、充电设备简介

1、新能源汽车对充电设备的要求

电动汽车对充电设备的基本要求主要如下：

(1)安全性。电动汽车充电时，要确保人员的人身安全和动力

电池包的安全。

（2）使用方便。充电设备应具有较高的智能性，不需要操作人

员过多干预充电过程。

（3）成本经济。成本经济、价格低廉的充电设备有助于降低电

动汽车的成本，提高运行效益。

（4）效率高。高效率的充电设备能够使汽车充电速度更快。

（5）对供电电源污染要小。充电设备工作时会对供电网及其他

用电设备产生有害的谐波污染，而且由于充电设备功率因数低,

在充电系统负载增加时，对其供电网的影响也不容忽视。

“明明「，否诉整⑪分神可麒免倒,

想都亮了1m时了通湿到8。％…”

2、电动汽车充电设备的类型

分类

电动汽车充电设备一般分为非车载充电机、车载充电机、交流充

电桩、直流充电桩和交直一体化流充电桩等。

蚌觥电机车觑电机渊照收直觥电驻龙海枝

定义

(1)非车载充电机

非车载充电机是指安装在电动汽车车体外，将电网的交流电转换

成直流电，采用传导方式为电动汽车电池组充电的装置。

（3）交流充电桩

交流充电桩是指固定安装在电动汽车外，与交流电网连接，采用

传导方式为具有车载充电装置电动汽车提供交流电源的装置。

(4)直流充电桩

直流充电桩是指固定安装在电动汽车外，与交流电网连接，将电

网的交流电转换成直流电，可以为电动汽车提供直流电源的装置。

(5)交直流一体化充电桩

交直流一体化充电桩采用交直流一体的结构，既可以实现直流充

电，也可以交流充电的装置。

电动汽车充电旅

,HdMi•

3、电动汽车充电技术的发展趋势

(1)高安全性

动力电池组充电不均衡引起动力电池过热，导致事故。充电设备

必须具备防止动力电池系统单体电压和温度超过允许值的技术

措施，以提高电动汽车充电过程的安全性。

90012

7005

型号规格

W

额定电压500V防护等级：IP54

额定电流240A生产日期2016.09.09

广00痢弓6C51S1277

产品标准Q/320500HSDQ13-2014

苏州工业园区和顺电气股份有限公司

地址江苏省苏州市工业园区和啾路8号8

(2)充电快速化

相比发展前景良好的银氢和锂离子动力电池而言，传统铅酸动力

电池具有技术成熟、成本低、容量大、跟随负荷输出特性好等优

点，但同样存在着比能量低、一次充电续驶里程短的问题。

(3)充电通用化

在多种类型动力电池、多种电压等级共存的市场背景下，用于公

共场所的充电装置必须具有适应多种类型动力电池系统和适应

各种电压等级的能力。

(4)充电智能化

制约电动汽车发展及普及的最关键问题之一是储能蓄电池的性

能和应用水平，优化动力电池智能化充电方法的目标是要实现动

力电池无损充电，监控动力电池的放电状态，避免过放电现象,

从而达到延长动力电池的使用寿命和节能的目的。

（5）电能转换高效化

充电设备转换效率高可以降低电动汽车的能耗，电动汽车的能耗

指标与其运行能源费用紧密相关，降低电动汽车的运行能耗是推

动电动汽车产业发展的关键因素之一。

转换效率

・转澳效军

(6)充电集成化

充电系统将和电动汽车能量管理系统集成为一个整体，从而为电

动汽车其余部件节约出布置空间，大大降低系统成本，并可优化

充电效果，延长动力电池寿命。

(7)对电池寿命影响小

电动汽车的动力电池占电动汽车成本的主要部分，多数电动汽车

的动力电池占整车成本的一半以上，有的甚至超过整车成本的

65%O因此，动力电池的使用寿命极大地影响电动汽车的运行成

本，这也是制约电动汽车发展的关键因素之一。

（8）操作简单化

电动汽车充电系统必须简单方便，可使所有用户都能独立操作完

成。

充电设备国家标准

一、车载充电设备输入国家技术标准

车载充电设备的输入电流可根据不同的动力电池包电压情形来

定。

额定输入额定输入功

序号额定输入电压/V额定频率/Hz

电流伏^/kW

1单相220102.2

2单相220163.5

3单相220327.0

50

4三相3801610.5

5三相3803221.0

6三相3806341.0

在稳流区间工作时，其稳流精度应小于1%;在稳压区间工作时,

稳压精度应小于0.5%o

IDPM^^型号DPM500/30

输出容量15KW

380Vac三相三线

编入电压范围26O553OV;260到304VAC,输出功率降额50%.

输入频率50/60HZ

输入功率因数0.99

输入电流谐波<3%

效率95%

I,西峡200V-500V（连续可谓）/300V-750V（连续可调）

稳压精度<0.5%

<1%

直流输出端峰嫁值杂音电压<1%

开关趣冲侬<10%

软启动时间^**8S

工WS-2OCFO匕，在50C~60C降领到60%的颉定功率

偌存温度-40C~+70c

工fMWSJK0-90%,40+2U,无冷）g.

二、车载充电设备输出国家技术标准

车载充电机的输出电压根据动力蓄电池系统电压等级分为六级,

车载充电设备输出国家技术标准如下表所示。

124-6548

255~12072

3100-250144

4200~420336

5300~570384,480

6400~750640

三、非车载充电设备输入国家技术标准

1、交流充电桩简介

(1)适应环境标准

①湿度：5%〜95%之间；

②温度：-20℃〜+50℃之间;

③抗震能力：地面水平加速度0.3g；

④海拔高度：1000m；

⑤地面垂直加速度0.15g；

⑥充电桩应能承受同时作用持续三个正弦波，并且安全系数应大

于1.670

温度：设备运行期间周橙湿度：日平均相对湿度

环境温度不高于50C,不不大于95%,月平均相

低于-20匕对湿度不大于90%

设备安装使用地点无强

烈振动和冲击，无强电安装垂贪倾斜度：安装

谶干扰.外磁场感应强垂直倾斜度不超过5・

度不得超过0.5nT

(2)三防标准

三防为防潮湿，防霉变，防盐雾，标准充电机内印刷线路板、接

插件等电路免受潮湿、霉变、盐雾侵蚀等恶劣情况，确保充电桩

正常工作，降低故障率。

（3）防锈标准

充电桩所使用的铁质材料都应当采取防氧化保护，非铁质的金属

外壳也要防止高温氧化，涂上标准层。

（4）防风标准

经测算，充电桩稳固强度要能够抗住GB/T4797.5-2008《电工

电子产品自然环境条件降水和风》中表9规定的不同地区、不同

高度处相对风速的侵袭。

（5）防盗标准

充电桩外壳打开处安装防盗锁，以防恶意拆卸改装。

（6）安全防护功能

①安装急停开关，手动紧急断充电；

②控制充电桩温度，防止自燃；

③交流充电桩应具备输出侧的漏电标准功能;

④交流充电桩应具备输出侧过流和短路标准功能。

急停开关

(7)IP防护等级

室内充电桩的防护等级需要起码达到IP32以上，而室外充电桩

需要面临风雨交加的恶劣环境，需要更好的绝缘性和避雷条件,

其防护等级起码要达到IP54方可保障人身安全、车身安全和充

电充电桩安全。

IPOnternetionalProtection）系数

IP

防尘防水

等级等级

系数系数

2、直流充电柜简介

以星星充电DH-DC0600SG2X40-60kW电动汽车直流一体机（双枪）

为例讲解直流充电柜相关要求。

星星充电DH-DC0600SG2X40-60kW充电柜

(1)产品性能

①具备恒流恒压充电功能

②直流充电机具备CAN总线接口，用于和电池管理系统通信,

③支持两种充电方式：BMS充电方式和手动充电方式。

④设备具备输入欠压、输入过压、输出短路、输出过压、输出过

流、电池反接、绝缘检测、通讯故障等保护功能。

⑤配置有高压直流国标充电枪，能够有效保证充电安全。

⑥配置真彩触摸屏作为人机操作界面，同时可使用星星充电手机

客户端扫描二维码进行充电。

(2)产品技术指标

①工作电压：三相五线AC380V±15%；

②输出电流误差：W±l%；电流V30A,误差＜±0.3A；

③输出电压误差：W±0.5%；

④功率因数：20.99；

⑤总谐波电流：W5%（额定条件下，100%负载）；

⑥满载最大效率：95%；

⑦防护等级:IP54；

⑨工作环境温度：-30℃〜55℃；

⑩保护特性：输入过欠压保护、输出过欠压保护、短路保护、过

温保护、过流保护、电池反接保护。

充电口国家标准

1、交流充电插头和插座国家标准

(1)交流充电口简述

单相插头为三个引脚，分别为交流火线、交流零线和接地线。应

用单向交流充电，根据国家标准其电流不能超过8A,电压不能

超过250Vo不能直接使用插座与充电口连接，需要增加车载保

护装置。

单相交流充电口

单相交流充电电路如图所示

充电电源CAN/LCAN/HCAN/LCAN/HCAN/LCAN/H

指示灯一、

仪表网关

电源

双路电

维电器交流天电|fANCAN充

交流充电接触器电

BAT接触器控制工

12V连

Sr接

高压母线+动力电池

信

高压母线一号

.

CAN/H

CAN/L

温

温CP

度

度

信

信

号

号

-,

闲谈电源交流充电口

充电口)MICU

开锁电源

检则开关］

闭谀状态

检测

三相交流充电接口，这种类型的充电接口一般用于较大的充电站,

采用单向供电时，电流不大于32A,采用三相供电时，电流不大

于63A,充电电压处于250V-440V之间。

三相交流充电口

三相交流充电电路如图所示

充电电速CAN/LCAN/HCAN/LCAN/HCAN/LCAN/H

指示灯C

仅表充电网关BMS

电源

?5潞电

维电2s交流充电严NCAN充

BAT交流充电接触2S接触25日制”<L电

连

［动力电池)接

惠II田线,

值

高压耳线-号

整流模块

CAN/H

闭谈电谏交流充电口

充电口/开谀电源

金测开关i

闭岐状态

检剜

(2)交流充电口端子含义

国标交流充电桩接口最终采用的7个端子结构，其端子分布方式

如下图。

PE

ooo

oo

交流充电接口引脚功能定义表

1―一―

1/交流电源Q1)交流用源5/保护接电PE)连接供电设箭和车

2饺流电源(12)备用触头辆底盘地我

3/55流电源(L3)番用电头6/飒哂CC)充电连接确认

4/中堀N)7/控制确认(CP)充电控制确认

(3)触点电气参数额定值

交流充电接口触点的额定电压和额定电流应符合GB/T

20234.2-2015《电动汽车传导充电用连接装置第2部分：交流充

电接口》的规定，如下表所示。

新定电压和电流

触点标示

单相相

L1250VI0A/16A/32A440V16A32A,63A

L2----4-4-0--V--1-6432A.63A

L3---------------------440V16A'32A63A

N250VIOA.I6A/32A440V16A32A.63A

PE--------_-------------------------

CP0V-30V2A0V-30V2A

CC0V-30V2AOV-30V2A

2、直流充电插头和插座国家标准

(1)直流充电口简述

车辆直流充电接口定义如图，它一共有9个PIN,其中CC1和CC2

都是充电连接确认引脚；A+和A—为低压12V鞋助电源。

CC2

直流充电接口端子功能定义见下表（注意事项：快充口盖上有高

压警示标识，禁止随意触碰。部件各端口定义中的针脚标号如

S+、S-sA+、A-等在线束和插件上都有标注。）