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IEC 61851标准中的四种电动汽车充电模式

翻译自——allaboutcircuits

充电系统为电动汽车运行提供能量补给,是电动汽车的重要基础支撑系统,也是电动汽车商业化、产业化过程中的重要环节。随着电动汽车产业的快速发展,充电技术成为制约行业发展关键因素之一,智能、快速的充电方式成为电动汽车充电技术发展的趋势。

电动汽车充电装置的分类有不同的方法。总体上可分为车载充电装置和非车载充电装置。根据对电动汽车蓄电池充电时的能量装换的方式不同,充电装置又可以分为接触式和感应式。电动汽车根据充电方式不同分为慢充、快充、换电、无线充电、移动充电等方式。在本文中,我们将介绍由国际电工委员会(IEC)指定的不同电动汽车充电模式。

国际标准正在制定以满足电动汽车市场需求的标准。电动汽车的全球普及取决于完善的国际标准,这些标准可以解决电动汽车市场的安全性、可靠性和互操作性问题。

在本文中,我们将研究由国际电工委员会(IEC)指定的不同电动汽车充电模式。这些模式在处理电动汽车导电充电系统的IEC 61851标准中有规定。该标准描述了四种不同的充电模式——模式1、模式2、模式3和模式4。

IEC还制定了其他的电动汽车充电技术的标准。例如,IEC 62196讨论插头、插座、车辆连接器和车辆入口,而IEC 61980讨论电动汽车无线电力传输(WPT)系统。

不同类型的电缆连接

IEC 61851-1描述了三种不同的连接方式,如下图所示:

Case A电缆与电动汽车永久连接,但在充电站(也称EVSE - electric vehicle supply equipment) EVSE是可拆卸的。Case B指定在两端可分离的电缆,Case C是永久连接到EVSE的电缆。

充电模式1

在这种模式下,电动汽车直接连接到一个家庭插座上。该模式的最大电流为16A,单相不超过250v,三相不超过480v。

模式1是最简单的充电模式,不支持电动车和充电点之间的任何通信。这种收费模式在很多国家是被禁止或限制的。

充电模式2

家庭插座并不总是按实际标准供电。此外,为家庭应用设计的插座和插头可能不能承受最大额定值的连续电流。

这就是为什么在没有控制和安全功能的情况下长时间连接电动汽车插座会增加触电风险。为了解决这个问题,专家们开发了充电模式2,它使用一种特殊类型的充电电缆,并配备了电缆内控制和保护装置(IC-CPD)。

IC-CPD执行所需的控制和安全功能。该模式的最大电流为32A,最大电压单相不超过250v,三相不超过480v。模式2可用于家庭和工业插座。

该模式的安全功能可以对保护接地进行检测和监控。模式2还支持过电流和过温保护。此外,EVSE可以在检测与电动汽车的连接并分析其充电功率需求的同时进行功能切换。

充电模式2及配套电缆如下图所示。

虽然模式2可以用于私人收费,但公共使用在许多国家也会受到限制。

充电模式3

这种模式使用了专用的EVSE和电动汽车车载充电器。来自充电站的交流电流被应用到板载电路上,为电池充电。多重控制和保护功能,保障公共安全。这些包括验证保护接地和EVSE与EV之间的连接。

此外,该模式可将充电电流调整到电缆组件的最大电流能力。这种充电模式的最大电流为250A,可配置250v 1相或480v 3相网络。它还支持一种与模式2兼容的工作模式,在这种模式下,单相和三相的最大电流都限制在小于32a。

这三种可能的连接(情况A、情况B和情况C)中的任何一种都可以在此模式下使用。情形B和情形C如下所示。

让我们看看该模式如何定义充电站和电动汽车之间的通信。模式3的控制导频电路如下图所示。

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