电动汽车充电桩电气、硬件、软件技术解析
本章教学内容 电气部分 硬件 软件 基础知识 交流充电桩 直流充电桩 充电桩附件解析 本章教学要求 掌握充电桩电气原理 掌握充电桩的控制流程 理解控制器的功能和硬件基本原理 充电桩基本知识 充电模式 连接方式 充电枪/座 交流 直流 参考资料： GB/T 18487.1-2015 GB/T 20234.1-2015 GB/T 20234.2-2015 GB/T 20234.3-2015 充电模式 模式1 交流 插座直连 模式2 交流 插座直连+控制和保护装置 模式3 交流 带控制引导装置的专用交流充电设备 模式4 直流 带控制导引功能的直流充电设备 连接方式 分类依据： 使用电缆和连接 器将电动汽车接 入电网的方法 分类：A / B / C 充电设备分类 充电模式充电模式 连接方式连接方式 充电设备充电设备 备注备注 1 B 供电设备由电缆组件组成 便携式交流 2 B 供电设备由带有功能盒的 电缆组件构成 便携式交流 3 B 供电设备由充电设备和电 缆组件组成 交流 3 C 供电设备由充电设备构成 交流 4 C 供电设备由充电设备组成 直流 交流充电桩插座-GB 直流充电桩插座-GB 耦合顺序：PE CC2 DC+ DC- A+ A- S+ S- CC1 直流充电枪 125A 直流充电口插座 125A 充电枪/插座 案例 直流直流 交流交流 交流充电桩 基本构成 功能要求 技术条件 控制引导电路与原理 充电流程 硬件设计 软件设计 案例分析 基本构成 充电桩由桩体、电气模块、计量模块等部 分组成。 桩体包括外壳和人机交互界面； 电气模块包括接触器、控制引导电路、充电插 座、电缆转接端子排、安全防护装置等。 交流充电桩交流充电桩 （桩体，（桩体，电气模块）电气模块） 刷卡 触摸屏 网络功能 LAN/WIFI/2G/3G/4G 计量 功能需求 人机交互功能 充电桩应能显示或借助外部设备显示各状态下 的相关信息，显示字符应清晰、完整，没有缺 损现象，不应依靠环境光源即可辨认。 充电桩宜具备手动设置充电参数的功能。 计量功能 充电桩宜具备电能计量功能。 充电桩宜提供实施电能表现场检定的接口。 功能需求 付费交易功能 充电桩应具备付费交易功能，实现充电控制及 充电计费。 IC卡 二维码支付 通信功能：与外部通信的接口。 LAN/WIFI/2G/3G/4G 蓝牙 功能需求 安全防护功能 急停开关； 主回路应具备带负载分合电路功能； 过负荷保护、短路保护和漏电保护功能； D级防雷装置； 电子锁止装置，锁止装置在充电过程中应保持 锁止状态； 接触器故障检测功能。 技术要求 环境需求 工作环境温度：-20+50 相对湿度：595 海拔高度：1000m 电源要求 额定电压：单相交流220V/三相交流380V 额定电流：10A/16A/32A/63A 允许电压波动范围：220V±10%，380V±10% 频率：50Hz±1Hz 控制引导电路 确认连接状态 车辆控制装置通过测量检测点3与PE之间的电阻值来判 断车辆插头与车辆插座是否完全连接。 （对于连接方式B 和C）。 供电控制装置通过测量检测点1 或检测点4 的电压来判 断供电插头和供电插座是否完全连接。 （对于连接方式A 和B）。 控制引导电路 控制引导电路 控制引导电路 设定容量-枪头电阻/PWM DUTY 车辆控制装置通过测量检测点3与PE之间的电 阻值来确认当前充电连接装置（电缆）的额定 容量。 RC 充电电缆充电电缆额额 定定容量容量 1.5K/0.5W 10A 680/0.5W 16A 220/0.5W 32A 100/0.5W 63A 控制引导电路 设定容量-通过 PWM 占空比/枪头电阻 通过测量检测点2 的PWM 信号占空比确认当 前供电设备的最大供电电流。 PWM 占空比占空比 D 最大充电电流最大充电电流 Imax(A) D= 0% 连续-12V 充电桩不可用 D=5% 5%的占空比表示需要数字 通信，且需要在电能供应 之前在充电桩与电动汽车 之前建议通信 10% D 85% Imax=D*100*0.6 85% = 3路) - RS232，RS485 CAN接口( = 1路) PWM接口 AD接口 交流电流电压采样 电压/电流采样（互感器） 电表 PWM驱动电路 主控制器设计 电子锁驱动电路 驱动芯片 / 继电器 数字输出，指示灯驱动 LED指示灯 / LED灯带 网络接口 串口-LAN 串口-WIFI 串口-GPRS 枪头温度检测 NTC 控制器原理图 单片机电路 型号：MC9S12G128 汽车级16位微控制器，低成本、高性能。 总线频率为25MHz的S12 CPU内核提供业界公认的S12 架构和处理能力 汽车级16位微控制器，低成本、高性能。 128K FLASH 4KB EEPROM 8K RAM CAN模块 （支持CAN协议 2.0A/B） 三个串行通信接口 PWM控制电路 占空比输出控制电路 12V /PWM 频率 = 1000 Hz 光藕TLP350 检测点检测点1 引导电路控制 CP检测 比较器 光耦 CC检测 光耦 交流电压/电流采样电路 电压采样 电压传感 器 电流采样 互感器 电子锁驱动电路 H桥驱动 直流电机型 电子锁 继电器驱动 直流电机型 电子锁 电磁阀 继电器控制 及 LED控制 LED控制 50mA 500mA 接触器控制 通过继电器控制 主接触器 或 主继电器 带反馈控制，检测接触器开合状态 控制器 网络通信模块 电压/电流 采集 网口 RS232 温度采集 电子锁控 制电路 数字输入 接触器控 制 控制引导电路 RS485 单片机 项目项目 参数参数 尺寸 300x120x70mm 输入电压 AC220V单相±20% 额定功率 3.2kw 重量 3kg 使用温度 -4585 电缆长度 3.5m 漏电保护 30mA 插拔寿命 1000次 参考标准 GB/T 20234.1-2011 GB/T 18487-2011 案例分析便携式充电桩 交流输入 插头 16A 大三角 交流充 电枪 主控制板 案例分析便携式充电桩 工频变 压器 电流互 感器 主控单 片机 继电器 零序电 流互感 器 保险丝 组成部分组成部分 功能功能 工频变压器 供电-低压部分 主控单片机 充电逻辑控制 电气保护功能 电流互感器 检测电流，提供 过流保护使用 继电器 充电回路主开关 保险丝 电路保护 零序电流互感 器 漏电保护作用 进 线 出 线 案例分析标准交流充电桩 项目项目 参数参数 尺寸 1200x350x300mm 输入电压 AC220V单相±20% 额定功率 7kw 额定电流 32A 使用温度 -2050 充电连接 方式 3B 参考标准 GB/T 20234.1- 2011 GB/T 18487-2011 案例分析标准交流充电桩 刷卡器 触摸屏 HMI 充电枪 座子 充电控 制器 开关电 源 计费控 制单元 接触器 触摸屏 HMI 指示灯 急停 刷卡处 充电口 案例分析标准交流充电桩 交流充电桩使用案例 TELSA BMW 交流充电桩使用案例 荣威 550 plug-in BYD 秦 使用困境： 使用不方便 过度担心安全
