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(dǎo)式交流充電樁是為具有車載充電機的電動汽車提供交流電源的專用供電裝置。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32A”，修改為“不超過63A“;又如：在車輛接口和供電接口方面規(guī)定：交流充電電流大于16A時，供電接口和車輛接口應(yīng)具有鎖止功能，該鎖止功能應(yīng)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(nèi)部的輔助電源在這方面的性能與整機要求相一致，簡單羅列環(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(yīng)在廠家和用戶之間進行協(xié)商;

　　使用地點不得有爆炸危險介質(zhì)，周圍不含有腐蝕性和破壞絕緣的有害氣體及導(dǎo)電介質(zhì)。

1.2 電磁兼容性

　　靜電放電抗擾度：充電機應(yīng)能承受GB/T 17626.2—2006中第5章規(guī)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;

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

　　電快速瞬變脈沖群抗擾度：充電機應(yīng)能承受GB/T 17626.4—2008中第5章規(guī)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(fù)頻率5kHz和100kHz;

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

　　電壓暫降、短時中斷抗擾度試驗：交流充電樁在工作狀態(tài)下，按GB/T 17626.11的規(guī)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類結(jié)果認為合格：

　　A類：試驗時和試驗后交流充電樁均能正常工作，不應(yīng)有任何誤動作、損壞、死機和復(fù)位現(xiàn)象，數(shù)據(jù)采集應(yīng)準確;

　　B類：試驗時交流充電樁可以出現(xiàn)短時通信中斷和液晶顯示瞬時閃屏等，其他功能和性能都應(yīng)正常，試驗后無需人工干預(yù)，交流充電樁應(yīng)可以自行恢復(fù)，所有保留數(shù)據(jù)不應(yīng)丟失。

2 電源解決方案推薦

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

　　控制部分推薦金升陽隔離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(shù)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(dǎo)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，可實現(xiàn)充電樁內(nèi)部的計量儀表(電表)的485通信隔離，將電量數(shù)據(jù)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GPRS將信息傳到主站等設(shè)備。

　　當然電子鎖供電也可以集成在同一個模塊中。因電子鎖所需功率為瞬態(tài)功率，正常工作時可以將余留的功率給整個主控裝置供電，所得的一個典型的應(yīng)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模塊來實現(xiàn)隔離供電;同時在顯示屏數(shù)據(jù)傳輸方面，通過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(shè)計說明

　　上述推薦的兩個應(yīng)用方案在設(shè)計方面來說，主要有三個好處：

　　1)輔助電源供電設(shè)計相對簡單。電壓需求可以靈活地配選，以切合系統(tǒng)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LH系列AC/DC電源模塊不需要增加過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(shè)計方面又簡化了外圍參數(shù);

　　3)模塊電源具有小型化、散熱均勻等優(yōu)勢，同時模塊電源內(nèi)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那么高了。

4 總結(jié)

　　依據(jù)國家發(fā)改委的規(guī)劃，國家電網(wǎng)預(yù)計到2020年，充電樁市場需求總規(guī)模將達2000億元，這給充電樁制造企業(yè)帶來良好的發(fā)展機遇。而交流充電樁相對直流充電樁來說，以其成本相對低廉，將會占有大部分市場份額，為電源行業(yè)帶來一個發(fā)展的高峰期。

參考文獻：

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

　　[2]NB/T 33008.2-2013，電動汽車充電設(shè)備檢驗試驗規(guī)范 第2部分：交流充電樁

　　[3]GB/T 18487.1-201，電動汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng) 第1部分：通用要求

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

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

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