EV 充电控制器 – 用于电动汽车市场的 CCS2

加快采用和制造混合动力和电动汽车 (FAME) 计划已在印度电动汽车领域引发了快速发展。根据第二阶段 FAME India 计划，在 25 个州/UT 的 68 个城市中，总共批准了 2877 个电动汽车充电站。

到目前为止，已经建立了超过452个电动汽车充电站。该部一直在真诚地努力解决电动车车主和潜在用户的里程焦虑问题。与此同时，电动汽车领域的利益相关者意识到未来的解决方案将推动可持续的移动解决方案。

联合充电系统的采用使世界在快速扩展电动汽车基础设施方面更加紧密。现在很明显，符合 J1772 标准的 1 级和 2 级电力服务设备 (EVSE) 已经通过构建用于快速直流充电的 CCS 控制器来实现。

让我们详细讨论 CCS2 控制器的工作。

EV 充电控制器 - CCS2 如何工作？

正如您在上图中看到的，是通信中主要参与者的概览。左边的方块代表要充电的车辆，与充电站通信。

充电站构成了一个与电力电子电网相连的供电设备通信控制器（SECC）。SECC 和电力电子一起构成了EV 充电控制器。

与车辆的连接基于电力线通信 (PLC)。然而，在车辆和充电站之间建立 PLC 之前，需要先将车辆和充电站相互感应。

这是通过基本信号完成的，由 2 个通信引脚组成：

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CCS2 连接器

• 接近引脚 (PP)：接近引脚 (PP) 允许传达所用充电电缆的功率信息，它使用电阻编码。两端都经过编码以识别电缆的最大功率传输。

• Control Pilot (CP)： Control Pilot 根据生成的 PWM 信号提供限制充电站部分的电流和功率的选项。它由充电站中的通信控制器生成。现在，基于正负信号的比值，即信号幅度。为特定车辆设置最大可用功率。

在直流充电的情况下，信号引脚也很重要，因为它使用符合 ISO 15118-2 和 DIN 70121 的高级通信协议。

现在让我们看看直流充电期间的充电顺序。

通信顺序

为了了解充电顺序，让我们看一下车辆与EV 充电站之间的通信。

1.初始化

充电顺序从将车辆的电缆插入充电站开始。这会启动一个进入后端的事务。

2.认证

插入电缆后，现在需要确定如何开始充电。这可以通过驾驶员使用 RFID 授权来完成。

另一种方式是通过即插即用方式，通过证书和 ISO 标准集中授权，无需驾驶员干预。通过这种方式，授权发生在后端。如果授权被批准，则开始计费；否则，该操作将被拒绝。

3.参数检查

一旦充电被批准，车辆交换充电参数。这些可能包括电池的充电状态或功率限制，可能还包括所需的出发时间。通常，有关所需能量的信息。

这些充电参数也传递到后端，由后端监测和控制分配给几个充电站。

4.充电配置文件

电源手册可以根据充电参数生成一个或多个最佳充电配置文件。然后这些可以通过通信控制或充电站提供给车辆。

5. 精选资料

然后车辆本身可以选择充电配置文件并将其发送回充电站，充电站将其传递到后端。车辆也可能基于这些最佳配置文件生成其充电配置文件。

此配置文件也可以报告回充电站。先决条件是所需的功率应始终低于所提供的充电配置文件提供的最大功率。

6.仪表值

一旦交换了所有这些信息，车辆、充电站和后端就符合要求。可以启动实际的功率传输。

EV 充电控制器交换某些限制，即后者可以提供的最小和最大电流值。

现在，一旦这两个参与者之间的通信建立起来，Power Electronics 就会通过协议持续发送其状态信息。例如，测量电流、电压和隔离状态。此过程完成后进行隔离检查。

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7. 隔离检查

隔离检查测量 DC+ 和 DC- 对地的隔离。这样做是为了消除高压系统中的隔离故障。隔离检查还需要验证状态。这意味着已检查隔离并向通信控制器报告“正常”。

8.预充电阶段

供应设备现在可以启动预充电阶段。在此阶段，车辆所需的电压被施加到中间电路上。

一旦达到这一点，车辆就会关闭其触点并在电力电子设备和车辆电池组之间建立连接。

9.充电阶段

一旦预充电阶段结束，连接就已经建立。实际的功率传输在充电回路中执行。充电回路包括车辆将电压和电流的所有目标值周期性地发送给通信控制器。

通信控制器将所需值传递给电力电子设备，并反馈车辆的当前状态。此过程一直持续到电池充满电或直到用户或后端停止充电过程。

10. 充电后阶段

在这个阶段，电流会减少很多，以至于车辆的连接器可以在没有负载的情况下关闭。可选地，车辆可以联系所谓的焊接检测。在此检测过程中，它会检查断开的触点，以便可以安全地断开充电电缆。

组合充电系统协议和标准

电动汽车供电设备 (EVSE) 应具有处理不同类型电动汽车的带宽。不同的电动汽车具有复杂的交流/直流充电要求、充电时间和供电。以下是为标准化从 EV 到 EVSE 的通信以及充电要求流程而创建的最重要的标准。

SAE J1772 制定了由汽车工程学会 (SAE) 制定的多充电站法规。它使用 EV-EVSE 接口中控制导频信号的 PWM（脉冲宽度调制）波形来管理处理交流电 (AC) 充电的要求。此外，SAE J1772 定义了基于 DIN SPEC 70121 的车辆到电网 (V2G) 消息的顺序和时序。

DIN SPEC 70121 在直流充电过程中通过 EVSE 和 EV 之间的导频信号对 HLC（高级通信）进行了规范。在 DIN 70121 出现之前，北美和欧洲地区已采用电力线通信 (PLC)。

ISO 15118 是一个综合标准，涉及交流和直流充电会话的高级通信安全性。它包括两种充电识别方法：

A. External Identification Mode (EIM):是在启动充电过程之前的一种识别方式，需要驾驶员手动使用一种识别方式，类似于DIN SPEC 70121或SAE J2847。

B. 即插即用模式 (PnC)：在此模式下，ISO 15118 支持根据能源成本和电网容量安排充电过程。用于计费和识别的必要信息通过 HLC 在 EVSE 和 EV 之间自动交换。

面向印度电动汽车市场的 CCS2 控制器的特点

• 符合 IOS/IEC 15118 和 DIN 70121

• RFID / PnC 认证支持

• HMI（人机界面）支持

• 用于电源模块集成的 CAN 接口

• 单双枪支持

• 适用于 30kW、60kW、120kW 额定功率

• OCPP1.6支持

• 支持 4G，Ethernet-10/100，用于网络连接的 Wifi

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