摘要

根據進入電動汽車電源種類的不同，充電樁可分為交流充電樁和直流充電樁兩種。直流充電樁是固定安裝在電動汽車外、與交流電網連接，為電動汽車動力電池提供大功率直流電源的供電裝置。本文主要介紹了直流充電樁的電氣結構及其工作的原理,并給出了直流充電樁常見的電源解決方案及通信隔離方案。

一、直流充電樁的電氣結構及工作原理

直流充電樁的輸入電壓采用三相380VAC（±15%），頻率50Hz,輸出可調的直流電，直接為電動汽車的動力電池充電。

直流充電樁可以提供足夠大的功率，輸出的電壓和電流調整范圍大（適用于乘用車和大巴車的電壓專用型和通用型），可以實現快速充電。直流充電樁與交流充電樁的計量和通信及擴展計費功能類似，其電氣結構圖如下圖1所示：

圖1 直流充電樁電氣結構

直流充電樁工作原理：三相380V交流電經過EMC等防雷濾波模塊后進入到三相四線制電表中，三相四線制電表監控整個充電機工作時的實際充電電量。通常充電樁的功率在30KW、60KW等，而單體的充電機的功率往往在15KW，因此根據實際充電電流及充電電壓的大小，充電機往往需要并聯升功率使用，就要求充電機擁有能夠均流輸出的功能，充電機輸出經過充電槍直接給動力電池進行充電。

在直流充電樁工作時，輔助電源給主控單元、顯示模塊、保護控制單元、信號采集單元及刷卡模塊等控制系統進行供電。另外，在動力電池充電過程中，輔助電源給BMS系統供電，由BMS系統實時監控動力電池的狀態。

二、直流充電樁典型電源解決方案

下面為比較典型的直流充電樁的電源解決方案，該方案只是簡單地畫出了一臺充電機的應用。在實際應用中，一臺充電機輸出的15KW的功率是不夠的，往往需要并聯幾臺充電機，以滿足大電流輸出的要求。如下圖2所示：

圖2 直流充電樁典型電源解決方案

供電說明：直流充電樁輔助供電系統包含了兩個電源部分和兩個通信部分。

電源部分中，首先需考慮大電流充電情況下BMS的輔助供電。在最新的國標中將此電源統一標定為12V10A的電源，且后續在BMS管理方面，乘用車與大巴車的BMS供電系統將統一標準。因此，此處推薦選擇具有主動式PFC功能的LI120-10B12輸出12V給BMS系統供電。

主控系統的電源部分，推薦LH40-10B24給HMI顯示屏以及繼電器供電。再通過K7812-500R3和K7805-500R3轉換為12V和5V分別給監控安防單元和MCU供電。

在通信部分中，本方案應用了三種通信，CAN通信、485通信和232通信。CAN通信連接了車載BMS、非車載充電機以及主控系統；485通信連接了刷卡模塊、電表等；顯示屏的串口通常采用232的通信方式。基于內部的點對點通信，有時也可采用非隔離的通信方式。