新國標下的交流充電樁電源及信號接口解決方案
發布時間:2016-06-23 責任編輯:wenwei
【導讀】傳導式交流充電樁是為具有車載充電機的電動汽車提供交流電源的專用供電裝置。2016年初,國家頒布了針對充電樁的新標準。本文重點介紹了新國標對交流充電樁的一些技術要求,並推薦了典型的電源解決方案。
一、新國標對交流充電樁的要求
2015年底國家發布了GB/T 20234.1-2015、GB/T 20234.2-2015、GB/T 18487.1-2015等標準。對比之前的版本,新國標修改和增加了一些對交流充電樁的要求。例如:交流充電樁的充電電流從“不超過32A”,修改為“不超過63A“;又如:在車輛接口、供電接口方麵有了規定:交流充電電流大於16A時,供電接口和車輛接口應具有鎖止功能,該鎖止功能應符合GB/T20234.1-2015的相關要求。
另外,考慮到充電樁使用的環境及EMC方麵特性,內部的輔助電源在這方麵的性能與整機要求相一致,簡單羅列環境條件與電磁兼容性如下:
1.1環境條件
工作環境溫度:-20℃~+50℃;
相對濕度:5%~95%;
海拔高度≤2000m;
在特殊環境下,充電機的使用應在廠家和用戶之間進行協商;
使用地點不得有爆炸危險介質,周圍不含有腐蝕性和破壞絕緣的有害氣體及導電介質。
1.2電磁兼容性
靜電放電抗擾度:充電機應能承受GB/T 17626.2—2006中第5章規定的試驗等級為3級的靜電放電抗擾度試驗,接觸放電試驗電壓6KV,空氣放電試驗電壓8KV;
射頻電磁場輻射抗擾度:充電機應能承受GB/T 17626.3—2006中第5章規定的試驗等級為3級的射頻電磁場輻射抗擾度試驗,頻率範圍80~1000MHz,試驗場強10V/m,正弦波1kHz,80%幅度調製;
電快速瞬變脈衝群抗擾度:充電機應能承受GB/T 17626.4—2008中第5章規定的試驗等級為3級的電快速瞬變脈衝群抗擾度試驗,在輸入輸出端口試驗電壓2KV,重複頻率5kHz和100kHz;
浪湧(衝擊)抗擾度:充電機應能承受GB/T 17626.5—2008中第5章規定的試驗等級為3級的浪湧(衝擊)抗擾度試驗,線-線:1KV,線-地:2KV;
電壓暫降、短時中斷抗擾度試驗:交流充電樁在工作狀態下,按GB/T 17626.11的規定,試驗電壓等級0%~70%,試驗3次;
對於抗擾度試驗,判定的標準有如下2類結果認為合格:
A類:試驗時和試驗後交流充電樁均能正常工作,不應有任何誤動作、損壞、死機、複位現象,數據采集應準確;
B類:試shi驗yan時shi交jiao流liu充chong電dian樁zhuang可ke以yi出chu現xian短duan時shi通tong信xin中zhong斷duan和he液ye晶jing顯xian示shi瞬shun時shi閃shan屏ping等deng,其qi他ta功gong能neng和he性xing能neng都dou應ying正zheng常chang,試shi驗yan後hou無wu需xu人ren工gong幹gan預yu,交jiao流liu充chong電dian樁zhuang應ying可ke以yi自zi行xing恢hui複fu,所suo有you保bao留liu數shu據ju不bu應ying丟diu失shi。
二、電源解決方案推薦
充電樁內部各組成負載所需電源的要求存在一定的差異性。下麵,推薦常見的供電方式如下圖一所示:

控製部分推薦金升陽隔離AC/DC電源模塊LH10-10C0512-02。此電源模塊可輸出三路電源,輸出+5V給數字控製電路以及GPRS通信模塊和小尺寸的顯示單元供電;輸出±12V給控製引導的CP供電。而隔離AC/DC電源模塊LH20-10B12輸出12V電壓,主要給繼電器單元以及電子鎖供電。
整個充電樁通信部分推薦TD501D485H隔離收發模塊。該產品為5V供電的485通信隔離模塊,可實現充電樁內部的計量儀表(電表)的485通信隔離,將電量數據信息傳遞給主控電路,計算出需要收取的電費等信息,再通過GPRS將信息傳到主站等設備。
當(dang)然(ran)電(dian)子(zi)鎖(suo)供(gong)電(dian)也(ye)可(ke)以(yi)集(ji)成(cheng)在(zai)同(tong)一(yi)個(ge)模(mo)塊(kuai)中(zhong)去(qu)。因(yin)電(dian)子(zi)鎖(suo)所(suo)需(xu)功(gong)率(lv)為(wei)瞬(shun)態(tai)功(gong)率(lv),正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)時(shi)可(ke)以(yi)將(jiang)餘(yu)留(liu)的(de)功(gong)率(lv)給(gei)整(zheng)個(ge)主(zhu)控(kong)裝(zhuang)置(zhi)供(gong)電(dian),所(suo)得(de)的(de)一(yi)個(ge)典(dian)型(xing)的(de)應(ying)用(yong)方(fang)案(an)如(ru)下(xia)圖(tu)二(er)所(suo)示(shi):

該方案與前述方案除了主供電電源集合在一起外,在CP控製信號方麵采用了WRA1212S-3WR2模塊來實現隔離供電;同時在顯示屏數據傳輸方麵,通過TD501D232H隔離收發模塊對RS232信號做了隔離,有效地避免了顯示屏受到脈衝群等幹擾。
三、設計說明
上述推薦的兩個應用方案在設計方麵來說,主要有三個好處:
一、輔助電源供電設計相對簡單。電壓需求可以靈活地配選,以切合係統中不同的負載電壓要求,例如:12V、5V、±12V的電壓需求;
二、EMC抗擾度高。上文推薦的金升陽LH係列AC/DC電源模塊不需要增加過多的外圍電路就可以達到前文所述的國標對於充電樁的EMC抗擾度要求,在電路設計方麵又簡化了外圍參數。
三、模塊電源具有小型化、散熱均勻等優勢,同時模塊電源內部含有電子灌封料,在充電樁整機做IP防護方麵,關鍵的輔助供電部分要求就不會那麼高了。
四、總結
依據國家發改委的規劃,國家電網預計到2020年,充電樁市場需求總規模將達2000億(yi)元(yuan),這(zhe)給(gei)充(chong)電(dian)樁(zhuang)製(zhi)造(zao)企(qi)業(ye)帶(dai)來(lai)良(liang)好(hao)的(de)發(fa)展(zhan)機(ji)遇(yu)。而(er)交(jiao)流(liu)充(chong)電(dian)樁(zhuang)相(xiang)對(dui)直(zhi)流(liu)充(chong)電(dian)樁(zhuang)來(lai)說(shuo),以(yi)其(qi)成(cheng)本(ben)相(xiang)對(dui)低(di)廉(lian),將(jiang)會(hui)占(zhan)有(you)大(da)部(bu)分(fen)市(shi)場(chang)份(fen)額(e),為(wei)電(dian)源(yuan)行(xing)業(ye)帶(dai)來(lai)一(yi)個(ge)發(fa)展(zhan)的(de)高(gao)峰(feng)期(qi)。
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