一體式雙槍直流充電樁工作原理

充電樁正變得越來越普及。本文以一體式雙槍直流充電樁為例，總結了充電樁的直流電氣回路和以控制器為核心的二次回路，介紹了充電樁的云后臺服務，簡述了電池汽車充電的操作過程，說明了具備功率自動分配功能的雙槍直流充電機的六種工作狀態。

直流充電樁的主要功能就是將電網的交流電轉換成動力電池可以接受的直流電，并具備有人機交互，網絡連接，互聯互通，后臺計費，遠程升級，遠程遙控等一系列當代大數據特點的功能。

直流充電樁由充電樁之“芯”，充電樁之“核”，充電樁之“云”三大核心技術組成。相對而言,充電樁之“芯”的技術門檻最高。

直流充電樁電氣原理

直流充電系統在電路原理上分為兩大部分， 一部分是強電回路，另一部分是二次回路，也稱為弱電控制部分?，F在市面上直流充電樁的類型有很多，本文以雙槍均充、輪充都具備的120kW直流充電樁為例，簡要說明其電氣原理。 

如圖1所示，380V三相動力電源首先經過塑殼斷路器和交流接觸器，作為樁體內的輸入端總斷點。由于自然災害中的直擊雷或者感應雷產生的浪涌對電子產品的破壞極大，所以需要一個防雷器將瞬間的大能量釋放到大地，防止雷擊帶來的破壞。經過導通和保護，380VAC安全電壓連接到充電樁之“芯”（充電模塊）的輸入端。

充電模塊可并聯工作。例如，一個120kW充電樁如果用15KW模塊，總共就需要8個充電模塊并聯輸出才能達到120kW。雙槍直流充電樁上有兩把充電槍。充電模塊分成兩組，每組由四個模塊組成，兩組模塊輸出分別接到兩把充電槍上即可實現“均充”。兩組模塊分別輸出，輸出電壓可達200-750V，輸出電流0-150A。為了保證充電安全，需要在輸出回路上連接熔斷器和直流接觸器。如果充電樁用來作為運營，還需要在輸出端加上一個符合入網資質的直流電表。直流電表需要采集電壓和電流，所以在輸出側還要接上一個分流器。分流器是為了采集輸出電流。

雙槍充電樁除了實現均充，還要能實現輪充，也就是“全部充電模塊”先同時并聯輸出給第一輛車充電; 如果有另外一輛車加入，就將”全部充電模塊”分成兩組， 分別給兩輛車充電。為了實現這種功率的動態分配，需要在兩組模塊的輸出DC+和DC-之間加上兩個個拓展接觸器。所謂均充和輪充的切換，具體有6種模式，后文將予以說明。

圖1  雙槍充電樁電氣原理圖

通過對強電回路的了解，可能會產生幾個問題：充電模塊什么時候開始工作？接觸器什么時候閉合？如何調節輸出電壓、電流，使之滿足電動汽車電池能接受的電壓電流范圍？這就需要充電樁之“核”作為充電樁的“大腦”來實現相關的連接，控制和調節。

連接A、B槍的CANH，CANL，和車輛電池的BMS（整個充電系統的大腦）進行通信，接受來自BMS的電壓、電流請求，下發指令給充電模塊。

連接充電模塊，接受BMS指令, 控制充電模塊的開關機，調節輸出電壓和電流。

連接4G模通訊，直流電表，刷卡器，顯示屏，指示燈，接觸器，電子鎖，急停按鈕，充電槍溫度檢測線，插槍檢測線，等。

在充電過程中，控制器首先會進行插槍檢測，通過CC1判斷充電槍和車輛接口是否完全連接，判斷完全連接后鎖止電子鎖，完成物理連接之后，控制輔助電源的12V/24V給電動汽車BMS供電，然后BMS和充電樁開始信息交互，完成充電握手和充電參數配置，確認電壓、電流以及充電環境是否符合，控制器判斷充電模塊的工作狀況，控制充電模塊啟止，通過接觸器輔助觸點的反饋及充電需求控制接觸器的閉合，通過充電槍的CAN通訊了解BMS的請求電壓和電流，再通過調節充電模塊的輸出的電壓和電流以滿足電動汽車需求的電壓和電流。整個過程中要符合GB/T 27950規定的流程和協議。 

一體式雙槍直流充電樁雙槍切換模式

一體式雙槍直流充電樁有六種工作狀況：

1、A槍充電，B槍不充電

當控制器接收到A槍充電指令時，經過檢測物理連接-輔源給BMS供電-充電握手-充電信息配置等充電流程后接觸器K1、K2、K5 、K6閉合， A組和B組充電模塊同時給A槍供電。

2 、B槍充電，A槍不充電

當控制器接收到B槍充電指令時，經過檢測物理連接-輔源給BMS供電-充電握手-充電信息配置等充電流程后接觸器K3、K4、K5 、K6閉合， A組和B組充電模塊同時給B槍供電。

3、 A槍充電時，B槍加入充電

當A槍正在充電時，控制器接收到B槍充電指令，此時B組模塊先停止工作，然后K5、K6接觸器斷開，B槍完成檢測物理連接-輔源給BMS供電-充電握手-充電信息配置后K3 、K4閉合，B組模塊重新開始工作，實現A、B組模塊分別為A、B槍供電。

4 、B槍充電時，A槍加入充電

當B槍正在充電時，控制器接收到A槍充電指令，此時A組模塊先停止工作，然后K5、K6接觸器斷開，對A槍檢測物理連接-輔源給BMS供電-充電握手-充電信息配置后K1 、K2閉合，A組模塊再重新開始工作，實現A、B組模塊分別為A、B槍供電。

5、A、B槍同時充電時，A槍先結束充電

當A、B槍同時在工作時，控制器接收到A槍停止充電時，此時A組模塊先停止工作，接著K1 、K2關斷，再閉合K5、K6，之后A組模塊再重新開始工作，A、B組模塊一同為B槍供電。

6、 A、B槍同時充電時，B槍先結束充電

當A、B槍同時在工作時，控制器接收到B槍停止充電時，此時B組模塊先停止工作，接著K3 、K4關斷，再閉合K5、K6，之后B組模塊再重新開始工作，A、B組模塊一同為B槍供電。