新能源汽車直流充電樁工作原理

1、充電樁的分類

這交流充電樁將電網中的交流電分配給充電模組透過與車輛的資訊交互，以及充電模組車輛上的電源由交流電轉為直流電對動力電池進行充電。

這交流電充電槍（1型、2型、國標） 為了交流充電站有7個接線孔，7個孔有金屬端子，支撐三相交流電電動車充電站（380V）7孔只有5孔帶金屬端子為單相交流電電動汽車充電器（220V），交流充電槍比直流充電槍（CCS1、CCS2、GB/T、Chademo）.

這直流充電樁透過與車輛進行資訊交互，將電網的交流電能轉換為直流電能為車輛的動力電池充電，並根據車輛上的電池管理器控制充電樁的輸出功率。

直流充電槍上有 9 個接線孔，用於直流充電站，且直流充電槍比交流充電槍體積更大。

2.直流充電樁基本工作原理

在國家能源局發布的行業標準《NB/T 33001-2010：電動汽車非車載傳導充電機技術條件》中指出，充電機的基本組成直流電動汽車充電器包括：功率單元、控制單元、計量單元、充電介面、供電介面和人機互動介面。功率單元指直流充電模組，控制單元指充電樁控制器。作為系統整合產品，除了“直流充電模組“ 和 ”充電樁控制器作為技術核心，結構設計也是整樁可靠度設計的重點之一。 「充電樁控制器」屬於嵌入式軟硬體技術範疇，「直流充電模組」代表了電力電子技術在交直流領域的最高成就。

充電的基本過程是：在電池兩端加載直流電壓，以恆定大電流對電池進行充電，電池的電壓逐漸緩慢上升，上升到一定程度，電池電壓達到標稱值，SoC達到95%（針對不同的電池，有所不同），繼續以恆壓小電流對電池進行充電。 「電壓上去了，但電池還沒充滿，也就是還沒充滿，如果有時間，可以切換到小電流給它充一下。」為了實現這個充電過程，充電樁在功能上需要有「直流充電模組」來提供直流電源；需要有「充電樁控制器」來控制充電模組的「開機、關機、輸出電壓、輸出電流。最簡單的 電動車充電樁從電氣層面理解只需要有一個充電模組，控制板和觸控螢幕；如果把開機，關機和輸出電壓]輸出電流等指令做成充電模組上的幾個鍵盤，那麼一個充電模組就可以給電池充電了。

這直流充電器的電氣部分由一次電路和二次電路組成，主迴路輸入為三相交流電，經輸入斷路器、交流智能電能表後轉換為充電模組（整流模組）可接受的直流電，再接通熔斷器和電動車充電槍為電動車充電。次級電路由電動車充電樁控制器、讀卡機、顯示器、直流電錶等。二次迴路也提供「啟動停止」控制和「緊急停止」操作；信號燈提供「待機」、「充電中」、「充滿」狀態指示；顯示器作為人機互動設備，提供刷卡、充電模式設定和啟動停止控制操作。

直流充電樁電氣原理概括如下：

• 單一充電模組目前只有15kW，無法滿足功率需求，需要多個充電模組並聯工作，且需要有CAN匯流排實現多個模組均流；
• 充電模組的輸入來自電網，是高功率電源，涉及電網和人身安全，特別是人身安全，需要在輸入端安裝空氣開關（學名「塑殼斷路器」）、防雷開關甚至漏電開關；
• 充電樁的輸出是高壓大電流，電池是電化學的，容易爆炸，為防止誤操作的安全，輸出端必須有保險絲；
• 安全問題是重中之重，除了輸入端的措施外，還必須有機械鎖和電子鎖，必須有絕緣測試，必須有放電電阻；
• 電池是否接受充電，並不是由充電樁決定的，而是由電池的大腦－BMS決定的。 BMS向控制器發出「是否允許充電、是否終止充電、可接受多大的電壓和電流」的指令，控制器再向充電模組發出指令。因此，需要實現控制器與BMS之間的CAN通信，以及控制器與充電模組之間的CAN通訊；
• 充電樁也需要進行監控管理，控制器需要透過WiFi或3G/4G等網路通訊模組與後台連接；
• 充電電費不免費，需安裝電錶，需要讀卡機才能實現計費功能；
• 充電樁外殼上需要有清晰的指示燈，通常為三個指示燈，分別指示充電、故障、電源；
• 直流充電樁的風道設計是關鍵，風道設計除了結構知識外，還需要在充電樁內部安裝風扇，雖然每個充電模組內部都有一個風扇。