【科·堂】直流充电桩简介，直流充电桩充电过程详解
2020-06-02
直流充电桩是固定安装在户外，接入电网，为电动汽车电池提供直流电源的充电装置，可直接为电动汽车的电池充电。直流充电桩可以从功率大小、充电枪的多少、结构形式、安装方式等不同维度进行分类。
其中，按结构形式比较主流的分类是将直流充电桩分为两种：一体式直流充电桩和分体式直流充电桩。直流充电桩工作原理是什么？直流充电桩结构是怎么样的？下面来看详细介绍。
直流充电桩简介
直流充电桩可以从功率大小、充电枪的多少、结构形式、安装方式等不同维度进行分类。其中，按结构形式比较主流的分类是将直流充电桩分为两种：一体式直流充电桩和分体式直流充电桩。
直流充电桩的电气部分由主回路和二次回路组成。主回路的输入是三相交流电，经过输入断路器、交流智能电能表之后由充电模块（整流模块）将三相交流电转换为电池可以接受的直流电，再连接熔断器和充电枪，给电动汽车充电。二次回路由充电桩控制器、读卡器、显示屏、直流电表等组成。二次回路还提供“启停”控制与“急停”操作；信号灯提供“待机”、“充电”与“充满”状态指示；显示屏作为人机交互设备则提供刷卡、充电方式设置与启停控制操作。
直流充电桩充电过程
在电池两端加载直流电压，以恒定大电流对电池充电，电池的电压渐渐地缓慢地上升，上升到一定程度，电池电压达到标称值，SoC达到95%（针对不同电池，不一样）以上，继续以恒压小电流对电池充电。“电压上去了，但电量没有充满，就是没有充实，如果有时间，可以改用小电流充实”。
为了实现这个充电过程，充电桩在功能上就需要有“直流充电模块”提供直流电源；需要有“充电桩控制器”控制充电模块的“开机、关机、输出电压、输出电流”；需要有“触摸屏”作为人机界面下发指令，通过控制器将“开机、关机、输出电压、输出电流”等指令下发给充电模块。
从电气层面理解的最简充电桩只要有充电模块，控制板和触摸屏就可以了；如果开机、关机和输出电压、输出电流等指令在充电模块上做成几个键盘，那么一个充电模块就可以对电池充电了。
直流充电桩充电过程详解
直流充电桩输出由9根线组成，分别是：直流电源线路：DC+、DC-；设备地线：PE；充电通信线路：S+、S-；充电连接确认线路：CC1、CC2；低压辅助电源线路：A+、A-。
直流充电桩就是通过这9根线给电动汽车进行充电，其具体的充电模型如下：
非车载充电机（即直流充电桩）和电动汽车二者通过车辆插座相连。S开关是一个常闭开关，与直流充电枪头上的按键（即机械锁）相关联，当我们按下充电枪头上的按键，S开关即打开。而U1、U2是一个12V上拉电压，R1~R5是阻值约1000欧的电阻，R1、R2、R3在充电枪上，R4、R5在车辆插座上。
- 车辆接口连接确认阶段：
当我们按下枪头按键，插入车辆插座，再放开枪头按键。充电桩的检测点1将检测到12V-6V-4V的电平变化。一旦检测到4V、充电桩将判断充电枪插入成功，车辆接口完全连接，并将充电枪中的电子锁进行锁定，防止枪头脱落。
- 直流充电桩自检阶段：
在车辆接口完全连接后，充电桩将闭合K3、K4，使低压辅助供电回路导通，为电动汽车控制装置供电（有的车辆不需要供电）（车辆得到供电后，将根据监测点2的电压判断车辆接口是否连接，若电压值为6V，则车辆装置开始周期发送通信握手报文），接着闭合K1、K2，进行绝缘检测，所谓绝缘检测，即检测DC线路的绝缘性能，保证后续充电过程的安全性。绝缘检测结束后，将投入泄放回路泄放能量，并断开K1、K2，同时开始周期发送通信握手报文。
- 充电准备就绪阶段：
接下来，就是电动汽车与直流充电桩相互配置的阶段，车辆控制K5、K6闭合，使充电回路导通，充电桩检测到车辆端电池电压正常（电压与通信报文描述的电池电压误差≤±5%，且在充电桩输出最大、最小电压的范围内）后闭合K1、K2，那么直流充电线路导通，电动汽车就准备开始充电了。
- 充电阶段：
在充电阶段，车辆向充电桩实时发送电池充电需求的参数，充电桩会根据该参数实时调整充电电压和电流，并相互发送各自的状态信息（充电桩输出电压电流、车辆电池电压电流、SOC等）。
- 充电结束阶段：
车辆会根据BMS是否达到充满状态或是受到充电桩发来的“充电桩中止充电报文“来判断是否结束充电。满足以上充电结束条件，车辆会发送“车辆中止充电报文“，在确认充电电流小于5A后断开K5、K6。
充电桩在达到操作人员设定的充电结束条件，或者收到汽车发来的”车辆中止充电报文“，会发送”充电桩中止充电报文”，并控制充电桩停止充电，在确认充电电流小于5A后断开K1、K2，并再次投入泄放电路，然后再断开K3、K4。