新國標下的交流充電樁電源及信號接口解決方案

摘要：傳導式交流充電樁是為具有車(chē)載充電機的電動(dòng)汽車(chē)提供交流電源的專(zhuān)用供電裝置。2016年初，國家頒布了針對充電樁的新標準。本文重點(diǎn)介紹了新國標對交流充電樁的一些技術(shù)要求，并推薦了典型的電源解決方案。

1 新國標對交流充電樁的要求

　　2015年底國家發(fā)布了GB/T 20234.1-2015、GB/T 20234.2-2015、GB/T 18487.1-2015等標準。對比之前的版本，新國標修改和增加了一些對交流充電樁的要求。例如：交流充電樁的充電電流從“不超過(guò)32A”，修改為“不超過(guò)63A“;又如：在車(chē)輛接口和供電接口方面規定：交流充電電流大于16A時(shí)，供電接口和車(chē)輛接口應具有鎖止功能，該鎖止功能應符合GB/T 20234.1-2015的相關(guān)要求。

　　另外，考慮到充電樁使用環(huán)境及EMC方面特性，內部的輔助電源在這方面的性能與整機要求相一致，簡(jiǎn)單羅列環(huán)境條件與電磁兼容性如下：

1.1 環(huán)境條件

　　工作環(huán)境溫度：-20℃～+50℃;

　　相對濕度：5%～95%;

　　海拔高度≤2000m;

　　在特殊環(huán)境下，充電機的使用應在廠(chǎng)家和用戶(hù)之間進(jìn)行協(xié)商;

　　使用地點(diǎn)不得有爆炸危險介質(zhì)，周?chē)缓懈g性和破壞絕緣的有害氣體及導電介質(zhì)。

1.2 電磁兼容性

　　靜電放電抗擾度：充電機應能承受GB/T 17626.2—2006中第5章規定的試驗等級為3級的靜電放電抗擾度試驗，接觸放電試驗電壓6kV，空氣放電試驗電壓8kV;

　　射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度：充電機應能承受GB/T 17626.3—2006中第5章規定的試驗等級為3級的射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗，頻率范圍80MHz~1000MHz，試驗場(chǎng)強10V/m，正弦波1kHz，80%幅度調制;

　　電快速瞬變脈沖群抗擾度：充電機應能承受GB/T 17626.4—2008中第5章規定的試驗等級為3級的電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗，在輸入輸出端口試驗電壓2kV，重復頻率5kHz和100kHz;

　　浪涌(沖擊)抗擾度：充電機應能承受GB/T 17626.5—2008中第5章規定的試驗等級為3級的浪涌(沖擊)抗擾度試驗，線(xiàn)-線(xiàn)：1kV，線(xiàn)-地：2kV;

　　電壓暫降、短時(shí)中斷抗擾度試驗：交流充電樁在工作狀態(tài)下，按GB/T 17626.11的規定，試驗電壓等級0%~70%，試驗3次;

　　對于抗擾度試驗，判定的標準有如下2類(lèi)結果認為合格：

　　A類(lèi)：試驗時(shí)和試驗后交流充電樁均能正常工作，不應有任何誤動(dòng)作、損壞、死機和復位現象，數據采集應準確;

　　B類(lèi)：試驗時(shí)交流充電樁可以出現短時(shí)通信中斷和液晶顯示瞬時(shí)閃屏等，其他功能和性能都應正常，試驗后無(wú)需人工干預，交流充電樁應可以自行恢復，所有保留數據不應丟失。

2 電源解決方案推薦

　　充電樁內部各組成負載所需電源的要求存在一定的差異性。推薦常見(jiàn)的供電方式如圖1所示。

　　控制部分推薦金升陽(yáng)隔離AC/DC電源模塊LH10-10C0512-02。此電源模塊可輸出三路電源，輸出+5V給數字控制電路以及GPRS通信模塊和小尺寸的顯示單元供電;輸出±12V給控制引導的CP供電。而隔離AC/DC電源模塊LH20-10B12輸出12V電壓，主要給繼電器單元以及電子鎖供電。

　　整個(gè)充電樁通信部分推薦TD501D485H隔離收發(fā)模塊。該產(chǎn)品為5V供電的485通信隔離模塊，可實(shí)現充電樁內部的計量?jì)x表(電表)的485通信隔離，將電量數據信息傳遞給主控電路，計算出需要收取的電費等信息，再通過(guò)GPRS將信息傳到主站等設備。

　　當然電子鎖供電也可以集成在同一個(gè)模塊中。因電子鎖所需功率為瞬態(tài)功率，正常工作時(shí)可以將余留的功率給整個(gè)主控裝置供電，所得的一個(gè)典型的應用方案如圖2所示。

　　該方案與前述方案除了主供電電源集合在一起外，在CP控制信號方面采用了WRA1212S-3WR2模塊來(lái)實(shí)現隔離供電;同時(shí)在顯示屏數據傳輸方面，通過(guò)TD501D232H隔離收發(fā)模塊對RS232信號做了隔離，有效地避免了顯示屏受到脈沖群等干擾。

3 設計說(shuō)明

　　上述推薦的兩個(gè)應用方案在設計方面來(lái)說(shuō)，主要有三個(gè)好處：

　　1)輔助電源供電設計相對簡(jiǎn)單。電壓需求可以靈活地配選，以切合系統中不同的負載電壓要求，例如：12V、5V、±12V的電壓需求;

　　2)EMC抗擾度高。上文推薦的金升陽(yáng)LH系列AC/DC電源模塊不需要增加過(guò)多的外圍電路就可以達到前文所述的國標對于充電樁的EMC抗擾度要求，在電路設計方面又簡(jiǎn)化了外圍參數;

　　3)模塊電源具有小型化、散熱均勻等優(yōu)勢，同時(shí)模塊電源內部含有電子灌封料，在充電樁整機做IP防護方面，關(guān)鍵的輔助供電部分要求就不會(huì )那么高了。

4 總結

　　依據國家發(fā)改委的規劃，國家電網(wǎng)預計到2020年，充電樁市場(chǎng)需求總規模將達2000億元，這給充電樁制造企業(yè)帶來(lái)良好的發(fā)展機遇。而交流充電樁相對直流充電樁來(lái)說(shuō)，以其成本相對低廉，將會(huì )占有大部分市場(chǎng)份額，為電源行業(yè)帶來(lái)一個(gè)發(fā)展的高峰期。

參考文獻：

　　[1]NB/T 33002-2010，電動(dòng)汽車(chē)交流充電樁技術(shù)條件

　　[2]NB/T 33008.2-2013，電動(dòng)汽車(chē)充電設備檢驗試驗規范 第2部分：交流充電樁

　　[3]GB/T 18487.1-201，電動(dòng)汽車(chē)傳導充電系統 第1部分：通用要求

　　[4]GB/T 20234.1-2015，電動(dòng)汽車(chē)傳導充電連接裝置 第1部分：通用要求

　　[5]GB/T 20234.2-2015，電動(dòng)汽車(chē)傳導充電連接裝置 第2部分：交流充電接口

本文來(lái)源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第6期第74頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。