CHAdeMO

CHCHCHCHΛΛΛΛdeMOdeMOdeMOdeMO接口和安全设计接口和安全设计接口和安全设计接口和安全设计1.1.1.1.连接器连接器连接器连接器、、、、接口接口接口接口关于充电连接器标准化的讨论里曾有过从1kW到50kW都使用同一款连接器的提案。由于安全设计必须以最大电压和最大电流为前提，所以连接器势必要大型化。根据使用状况会产生劣化，为此在设计和制造时应留有裕度来对应潜在的风险。CHAdeMO方式的快速充电，除了数据控制线外还采用CAN总线作为通信接口。CAN由于抗噪性优越且检错能力高，通信的安定性和可靠性高，因此其作为车载控制器的分散型网络技术而被广泛地使用。原本CAN是为应对提高汽车性能及增加控制器等问题的控制器局域网技术，在进行快速充电时，为将安全性放在第一优先，特意在网关与其他的车载机器分离，使ECU和充电侧的控制单元实现1对1的通信。2.2.2.2.快速充电器的回路构成快速充电器的回路构成快速充电器的回路构成快速充电器的回路构成供电系统和电池系统通过绝缘变压器分离。通过这样的设计，防止因单一故障而使供电系统的电压增加到电池系统。在供电系统方面，不仅设置了防止效率低下的改善功率的回路，还设置了可消除高次谐波影响的交流过滤器。在电池系统方面，为防止对锂离子电池造成不良影响，在出口处设计了可以消除波纹电压噪声的过滤器。为检测充电状态下车内是否漏电，从充电器回路部分的源头开始，还专门安装了地线检测器。由此，充电器和车辆之间的保险丝直径可以进一步变细。对于较细的保险丝，在万一发生漏电时，人们总是担心因大电流无法通过旁路而会引起安全问题。但实际上，通过电流旁路达到其保护目的的保险丝，在漏电事故发生时也有可能因长年劣化等原因致使其无法发挥应有的功能，地线检测器消除了这样的风险，提高了充电器的安全性能。组成零部件组成零部件组成零部件组成零部件作用作用作用作用AC过滤器过滤器过滤器过滤器防止对电力系统的高次谐波的影响防止对电力系统的高次谐波的影响防止对电力系统的高次谐波的影响防止对电力系统的高次谐波的影响PFC回路回路回路回路改善功率改善功率改善功率改善功率绝缘变压器绝缘变压器绝缘变压器绝缘变压器使电池系统和供电系统分离使电池系统和供电系统分离使电池系统和供电系统分离使电池系统和供电系统分离LC过滤器过滤器过滤器过滤器消除波纹电压噪声以保护电池消除波纹电压噪声以保护电池消除波纹电压噪声以保护电池消除波纹电压噪声以保护电池地线检测器地线检测器地线检测器地线检测器防止漏电事故防止漏电事故防止漏电事故防止漏电事故系统电源~~~ACFilterPFCLCFilter地线检测器地线检测器系统电源~~~LCFilter地线检测器安全措施安全措施安全措施安全措施改善回路改善回路改善回路改善回路DCDCDCDC快速充电器快速充电器快速充电器快速充电器车载充电器车载充电器车载充电器车载充电器（（（（变频电机变频电机变频电机变频电机））））绝缘TR整流器变频器整流回路整流器变频器3.3.3.3.充电顺序充电顺序充电顺序充电顺序3.13.13.13.1充电准备充电准备充电准备充电准备首先由操作者按下快速充电器的“开始”按钮，启动充电程序。充电器关闭“d1”保护，充电器侧的12伏电压通过2号的模拟引脚向车辆供电，同时触发“f”光电耦合器。车辆识别充电操作已正式开始，电池的最大电压、电池容量等参数通过CAN方式传达给充电器。充电器接收到该信息后，确认该车辆为自身可供电的车辆后，将自身最大电压、最大输出电流等数据通过CAN方式发送至车辆侧。车辆接收到该信号后，确认与自身吻合后将充电的指令通过“k”电晶体传导至4号的模拟引脚。这样，充电器接收到该指令后，知道可以进行充电，将连接器锁定后向出口回路短暂加压，测试包括连接器接口在内的出口回路在短路及地线等方面有无异常。每次充电都按照上述的方法进行绝缘确认试验，这是防止因连接器电缆长年劣化引起短路等事故发生的有效手段。绝缘试验结束后，通过关闭“d2”将充电器已做好全面准备的信息经10号的模拟引脚传达给车辆。车辆根据“g”的光电耦合器进行识别，完成充电的准备。上述为充电准备程序，所需时间为数秒。通过CAN通信进行全部的准备动作在技术和设计方面均是可行的，加上模拟信后的接收和发送，主要有以下的优点。1)可以回避由于电子回路发生混乱引起充电开始误操作的风险；2)可以确认车辆侧、充电器侧的控制功能按照上述的顺序正常运作；3)模拟信号一旦消失则充电立刻停止，比通过电子信号的接收和发送来停止充电的速度要快。3.23.23.23.2通电通电通电通电充电开始信号充电开始信号充电开始信号充电开始信号1(d1ON)CAN通信开始(fON)判断适合性判断适合性判断适合性判断适合性控制充电输出电压控制充电输出电压控制充电输出电压控制充电输出电压，，，，定时监测定时监测定时监测定时监测充电异常情况充电异常情况充电异常情况充电异常情况确认充电结束(jOFF)充电结束(d1,d2OFF)连接器解锁传送充电器信息传送充电器信息传送充电器信息传送充电器信息::::最大电压最大电压最大电压最大电压，，，，最大电流及其判断值最大电流及其判断值最大电流及其判断值最大电流及其判断值确认充电许可信号确认充电许可信号确认充电许可信号确认充电许可信号(jON)连接器锁定连接器锁定连接器锁定连接器锁定进行绝缘诊断进行绝缘诊断进行绝缘诊断进行绝缘诊断充电开始信号充电开始信号充电开始信号充电开始信号2(d2ON)传送电池信息：最大电压，电池容量，最长充电时间通知准备完成(kON)确认充电开始信号(gON)EV主回路接触器打开根据电池状况计算最优电流值传送电流指令（每100ms）监测输入电流，传送“出错”信号确认主回路电流在5A以下EV主回路接触器关闭充电结束(kOFF)急速充電器车辆判断适合性START控制充电电流控制充电电流控制充电电流控制充电电流要求停止充电停止输出电流停止输出电流停止输出电流停止输出电流已到达电池容量的规定值上述准备结束后，根据车辆侧的控制充电开始。车辆关闭电池系统入口侧配置的EV接触器。接着，车辆边监视电池系统，判断可能充电的最大电流，边将该参数值通过CAN以0.1秒间隔的时间发送至充电器。充电器根据稳态电流控制，供应与该参数值一致的电流。其间，车辆还监视着本身电池的状态及供电电流值。如果检测出异常，那么通过以下4种方法可以停止充电。１）根据CAN通信向充电器发出输出电流为“零”的指示；２）根据CAN通信向充电器发出输出“出错”的指示；３）将“k”切断，向充电器发送禁止充电的模拟信号；４）开放EV接触器，将输入电流断开。充电器侧也监视着充电中自身的状态。监视各回路的电流、电压和温度，超过限制值时通过CAN发送“出错”的信号停止供电。此外，还设计了充电时间如超出预想时间就停止供电的功能。当然，也可以手动按下“停止”的按钮来结束充电。充电器可以通过以下4种方法可以停止充电。１）封闭整流器回路的闸口；２）封闭变频器回路的闸口；３）开放输出部分接触器；４）开放输入回路的刀闸。通过上述多种方法可以设计安全性较高的停止充电方法。3.3.3.3.3333结束充电顺序结束充电顺序结束充电顺序结束充电顺序结束充电时，车辆侧通过CAN通信发送零电流的指示信号、充电电流归零后，通过开放EV接触器、切断“k”电晶体，将模拟停止信号发送至充电器，充电器确认输出电流为零后开放“d1”、“d2”继电保护。“d2”继电保护的作用主要是向EV接触器的螺线管提供12伏的电源。EV接触器的开关是根据车辆的判断由EV接触器控制继电保护开关来操作的，但设计上EV接触器的螺线管电源则由充电器侧来提供，主要是考虑到防止因车辆侧的误操作引起EV接触器的误关闭。连接器未插入的状态下，由于螺线管未导电而降低了EV接触器误关闭的风险，可防止插口处电池电压超出300伏的情况。地线即便很细，由于设置了地线检测器因此可以说是安全的。使用CHAdeMO方式的快速充电器，如果地线断了，那么“f”、“g”、“j”光电耦合器的信号将同时全部消失，立即会引起充电器输出停止和EV接触器开放的连锁反应。由此可见，连接器的引脚布局是和充电系统整体的安全设计紧密相连而设计的，无法单独进行设计。充电停止后，出口回路的电压确认降到20伏以下后，开放连接器的闸口，这样一连串充电的程序全部结束。