电动汽车交流充电系统的构成与电气原理以及充电控制策略

着新能源电动汽车不断地走进千家万户，市场对车辆充电的便利性、效率性和安全性提出了越来越高的要求，充电方便、快速且安全是用户市场对电动汽车的一致需求。 本期我们就围绕电动汽车交流充电系统的组成、电气原理与控制策略做主要介绍。 目前，电动汽车较普遍的充电方式主要有两种，一是交流充电方式（慢充），二是直流充电方式（快充），这两种充电系统的组成、电气原理与控制方式有许多不同之处。 交流充电指电网给电动汽车输入的电压为交流电，通常为单相220V交流电或三相380V交流电。 交流电通过标准的充电插头与插座进入安装在车辆内部的车载充电机（On Board Charger；OBC），由OBC把交流电转换为适合动力电池的直流电压，完成交流充电。  

其中，参与交流充电的主要设备有交流充电桩、标准的充电插头和插座、充电线束、车载充电机（OBC）、车辆控制器（VCU）、电池管理系统（BMS）。

其中交流充电插座与车载充电机固定安装在汽车上，充电线随车配送，交流充电桩固定安装在停车场，各个部件的作用如下。

车载充电机是电动汽车交流充电系统的关键部件，其根据VCU和BMS的控制指令把交流电转化为直流电为电池充电。

交流充电插座是国家标准件，是车辆连接外部电网的接口，由2个信号回路、1个接地回路、1个零线回路和3个火线回路，共7个插孔组成，其根据输入的电压是220V或380V应用相应的火线接口。

车辆控制器实施汽车充电状态的监控，向车载充电机发送控制指令使其开始工作或停止工作，并控制其工作时的输出电压和电流，是电动汽车充电的控制大脑。

模式2充电线是连接外部电网和车辆的充电线，可以为车载充电机提供220V交流电源，其线缆上的功能盒可检测与电网和车辆的连接状态，具有一定的保护功能。

根据标准要求，模式2充电线输入的电流限制在13A以内，输入电压为220V，所以使用模式2充电线充电时，车载充电机的最大输入功率仅为2860W，充电时间会很长。

交流充电桩也是车辆连接外部电网的部件，可直接给车载充电机提供220V或380V交流电源。 根据标准要求，交流充电桩的输出电流大于32A时，供电电压必须采用380V，因此使用交流充电桩充电时，充电功率一般较大，充电时间会缩短。

交流充电是国家标准的充电方式，其电气原理图、检测和控制需要满足GB/T 18487.1-2015《电动汽车传导式充电系统第一部分》标准的要求。

根据标准要求，CC信号是充电插头和充电插座是否连接的判断信号，同时车辆根据CC的信号值判断RC阻值，确定线束的容量，CP信号是判断供电设备的供电能力，通过PWM值确定。

模式2充电的电气原理图

RC电阻值和PWM值都必须满足标准要求，且控制器必须按照标准进行判断，以满足车辆的充电需求。

交流桩充电的电气原理图

如电气原理图所示，模式2与交流桩（模式3）充电原理基本相同，只是电网的交流供电方式有所不同，以此，我们来阐述电动汽车交流充电控制策略与顺序。

首先，车载充电机检测CC和CP信号，可根据CC信号判断充电线的容量，根据CP信号判断供电设备的供电能力。 当车辆处于停车休眠状态，并且充电插头连接充电插座时，车载充电机检测到CC和CP信号，自身唤醒，在车载充电机自唤醒后，唤醒VCU和BMS。 在VCU和BMS被唤醒后，车辆开始进入交流充电模式，并检测车辆是否有故障，电池是否满电。 车载充电机反馈充电线束状态和供电设备信息给BMS，BMS根据车载充电机反馈的信息和车辆状态，向车载充电机发送开始充电或停止充电指令。 模式2充电线或交流充电桩的供电控制装置，通过CP信号判断车辆状态，连接或断开K1和K2，即连接或断开交流电的输入。 最后，车载充电机根据接收到的指令，开始给车辆充电或停止充电进入休眠。

以上就是整个交流充电过程的简述，在开始充电前，车辆和交流充电桩都会首先判断充电接口是否连接好，才会判断是否启动充电，所以为了保证充电的安全，我们必须插枪到位。

虽然电动汽车使用交流充电时充电速度较慢，但经常使用交流充电有利于延长电池使用寿命，且不易过热或发生故障。 直流快充虽然能更快完成充电，但对电池损伤较大，也容易发生过热从而起火，因此建议多采用交流充电模式，可有效延长电池使用寿命，并减少起火事故的发生。

审核编辑：汤梓红