直流充电桩

直流充电桩充电过程专业解读（1）：充电控制时序从T0到T3，物理连接完成，低压辅助上电

第一电动大牛作者充电桩之芯 2017-10-23 14:44

《GB/T 18487.1-2015：电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求》附录B（下文简称“附录B”）总共有8页，大约3000字，文字并不多。

18487.1还包括了一个比较复杂的时序图和时序表，搞透这个图和表需要点耐心，不过，整体来说搞透这个附录B并不难，但最好能和《GB/T 27930-2015：电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》附录A（下文简称“附录A”）结合起来研究。附录A由一系列的充电时序流程图组成，读透这个需要的可能不仅仅是耐心了。笔者估计全国只有几十个工程师真的读透这个了——可能只是做充电桩控制器的软件工程师为了写代码才认真仔细地读透。甚至有些专门做充电桩控制器的厂商只是具备嵌入式系统开发的能力的厂家，并没有真正做充电桩，没有很好地理解标准，做出的控制器不能实现真正的商用。

在笔者看来，读透附录B是对从事充电桩研发的工程师最最基本的要求，读透了附录B之后，再读一读27930的正文，了解各种报文的分类和含义，更进一步，在遇到可能协议相关的问题时啃啃27903的附录A。

本文及随后几周的文字可以算是学习笔记，笔者试着将阅读这两个标准的一些思考分享出来。

附录B的图B.1给出了直流充电的基本方案示意图，如下图所示，最左边大实线方框上方标识有“非车载充电机”，也就是直流充电桩; 中间的大实线方框上方写着“车辆接口”，实际产品形态是充电抢的枪头部分和充电枪插座部分，两者中间用虚线示意; 最右边大实线方框表示电动汽车。

图中辅助电源的示意图是值得商榷的：一方面它没有画出二次供电的辅助电源，譬如充电桩控制器，绝缘检测电路，电压和电流检测，显示屏和直流电表等所需的辅助电源，另外一方面，图中单独提供给电动汽车的电源是从三相电输入，在实际产品中一般是从三相电中取其中的一相和另外的中线N给辅助电源供电。

18487.1的问题点1：

图中是“车辆控制器”即汽车行业常说的VCU是否就是27930标准中的BMS？只是两个标准的表述一致？还是说：早期和当前的电动汽车方案设计上，有的厂商用VCU实现物理连接确认，连接确认之后发送使能信号给BMS，BMS再启动和充电桩的握手？笔者和多家充电桩和电动汽车厂商人员讨论，说法不一。

下面将详细说明充电过程中硬件和软件分别执行了哪些动作，实现了哪些功能。

1.将枪从充电桩上取出，第一个动作是用手按住充电枪上面的机械锁开关即上图中间大实线方框中的S，该开关是常闭开关，按住后，S由常闭变成了常开。

图中的检测点1实际上是充电桩控制器里面的A/D采样口。将机械锁开关S按住后，检测点1检测到的电压从6V变成12V，如下图红色标识出检测点1的检测回路，U1是12V电压，经过电阻R1和R2串联之后在检测点1分压得到的电压是6V。S断开之后检测点1的电压是12V。图中的R1，R2，R3，R4，R5都是1K欧，充电枪插入电动汽车后，“车身地”和充电桩的“设备地”共地。

2.持续按住充电枪的机械锁开关S，将充电枪插入车辆插座。

此时，检测点电压从12V变成了6V。上图中的R4被接入检测回路，这时的S仍然是常开的，U1的12V电压经过R1和R4分压，检测点1电压为6V。检测点2的电压此时是多少?

18487.1的问题点2：

检测点2的电压此时是否就从12V变成6V？还是在K3、K4闭合、充电桩上面的辅助电源给车辆控制器（或BMS）供电之后，检测点2才能工作？不管怎样，这只是简单的先后次序以及物理连接确认是VCU实现还是BMS实现的问题。

图中U2是12V，充电枪和车辆连接后， U2经过R5和R3分压之后，检测点2电压由此前的12V变成了6V。

3.紧接着松开S，电阻R2接入检测点1的检测回路，检测点1的电压降低为4V。

如下图所示，R2和R4并联，再和R1串联，U1经过1K欧和0.5K欧的分压之后，在检测点1的电压就从6V变成了4V。

U2应为U1，检测点2为检测点1。

至此，物理连接完成。

4. 充电桩控制器的软件程序在物理连接之后做出下面两个判断。

判断检测点1的电压是否为4V。如果是4V，通过充电桩控制器的I/O输出信号控制辅助电源，给电子锁供电，电子锁被供电之后，电子锁内部的继电器吸合，锁止充电枪并给出反馈信号给充电桩控制器的I/O输入，充电桩控制器根据该I/O输入信号来判断电子锁是否锁止。

5. 完成物理连接之后，专门供给电动汽车上的BMS的辅助电源开关K3、K4闭合。

还是和问题点1和2有关，如果图B.1中的U2是由充电桩上的这个辅助电源提供的，那么问题点3来了。

18487.1的问题点3：

在Pg.39的表B.2 直流充电控制时序表中指出T0-T2，检测点2的电压从12V→6V，到了T3才闭合K3、K4。如果标准中的这个描述是正确的，反过来说明检测点2的电压U2不是由图B.2中的辅助电源提供的。那么可能的做法就是：检测点2是做到VCU里面的，VCU的U2是车辆上常电提供的，桩和车确认了物理连接之后，K3、K4闭合，BMS开始工作，VCU和BMS之间通讯。或者U2由常电提供，然后切回到辅助电源供电。图中的车辆控制器就是BMS。