电动汽车交流充电系统的构成、电气原理与充电控制策略

随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，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），如图一所示。

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，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。

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。