不同類型的電纜連接

    IEC 61851-1 描述了三種不同類型的連接，如下圖所示：

    電動(dòng)汽車充電電纜的三種主要類型。
    電動(dòng)汽車充電電纜的三種主要類型。圖片由薩格勒布大學(xué)提供
    對(duì)于 A，電纜連接到 EV，但可在充電站（也稱為 EVSE——電動(dòng)汽車供電設(shè)備）EVSE 側(cè)拆卸。情況 B 指定兩端可拆卸的電纜，情況 C 是連接到 EVSE 的電纜。
    電動(dòng)汽車充電模式1

    在這種模式下，電動(dòng)汽車直接連接到家用插座。該模式電流為16A，單相系統(tǒng)電壓不超過250V，三相網(wǎng)絡(luò)不超過480V。

    連接到家用插座的電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)。
    連接到家用插座的電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)。圖片由薩格勒布大學(xué)提供
    模式 1 是簡(jiǎn)單的充電模式，不支持 EV 和充電點(diǎn)之間的任何通信。這種收費(fèi)方式在很多國(guó)家是被禁止或限制的。
    電動(dòng)汽車充電模式2
    家庭插座并不總是按照實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)提供電力。此外，專為家庭應(yīng)用設(shè)計(jì)的插座和插頭可能無法承受??額定值的連續(xù)電流消耗。
    這就是為什么將電動(dòng)汽車長(zhǎng)時(shí)間連接到?jīng)]有控制和安全功能的插座會(huì)增加觸電風(fēng)險(xiǎn)。為了解決這個(gè)問題，開發(fā)了充電模式2，它使用一種特殊類型的充電電纜，配備了電纜內(nèi)控制和保護(hù)裝置（IC-CPD）。
    IC-CPD 執(zhí)行所需的控制和安全功能。該模式電流為32A，電壓不超過單相250V或三相480V。模式 2 可與家用和工業(yè)插座一起使用。
    該模式的安全功能可以檢測(cè)和監(jiān)控保護(hù)接地連接。過流和過溫保護(hù)是模式 2 支持的另外兩個(gè)安全功能。此外，EVSE 可以在檢測(cè)與 EV 的連接并分析其充電電力需求時(shí)執(zhí)行功能切換。
    充電模式2及配套線纜如下圖所示。

    充電模式2及相關(guān)電纜

    充電模式 2 和相關(guān)電纜。圖片（已修改）由薩格勒布大學(xué) 和Ali Bahrami提供
    雖然模式 2 可用于私人充電，但其公共使用在許多國(guó)家受到限制。
    電動(dòng)汽車充電模式3
    該模式利用專用 EVSE 以及 EV 車載充電器。來自充電站的交流電流被施加到板載電路來為電池充電。采用多種控制和保護(hù)功能來保證公共安全。其中包括驗(yàn)證保護(hù)接地連接以及 EVSE 和 EV 之間的連接。
    此外，該模式可以將充電電流調(diào)整至電纜組件的電流能力。該充電模式的電流為 250 A，采用 250 V 1 相或 480 V 3 相網(wǎng)絡(luò)。它還支持與模式 2 兼容的操作模式，其中單相和三相情況下的電流限制為小于 32 A。

    在此模式下可以使用三種可能的連接（情況 A、情況 B 和情況 C）中的任何一種。B和C如下所示。

    情況 B 和情況 C 處于充電模式 3。
    B 和 C 處于充電模式 3. 圖片由薩格勒布大學(xué)提供

    讓我們看看該模式如何定義充電站和電動(dòng)汽車之間的通信。模式3的控制先導(dǎo)電路如下圖所示。

    模式3控制先導(dǎo)電路
    模式 3 的控制先導(dǎo)電路。圖像（已修改）由Energies提供。
    根據(jù)開關(guān) S1、S2 和 S3 的狀態(tài)，“先導(dǎo)觸點(diǎn)”上會(huì)出現(xiàn)不同的電壓電平。這可以用作不同充電階段的表示。EV 可以按如下方式開始充電周期：
    在插入充電電纜之前，開關(guān) S2 和 S3 關(guān)閉，S1 連接到 12 V 直流電源。在這種情況下，EVSE 在先導(dǎo)觸點(diǎn)處測(cè)量的電壓為 12 V DC（EVSE 意識(shí)到 EV 尚未連接）。
    當(dāng)充電電纜同時(shí)連接到 EV 和 EVSE 后，EV 側(cè)的控制器可以打開 S3，將先導(dǎo)觸點(diǎn)的電壓降低至 9 V 左右。這會(huì)通知 EVSE，電纜已連接到 EV和 EVSE。此外，先導(dǎo)觸點(diǎn)處的 DC 9 V 信號(hào)告訴 EV EVSE 尚未準(zhǔn)備好。
    當(dāng) EVSE 準(zhǔn)備好為 EV 充電時(shí)，它將 S1 連接到振蕩器。先導(dǎo)觸點(diǎn)處的 PWM 信號(hào)告訴 EV EVSE 已準(zhǔn)備就緒。
    然后，EV 打開 S2，在先導(dǎo)觸點(diǎn)處產(chǎn)生約 6 V 的電壓，表明它也已準(zhǔn)備就緒。此階段產(chǎn)生的電壓取決于 R3 電阻器的值。該電阻的值決定了該充電區(qū)域是否需要通風(fēng)。當(dāng) R3=1.3 kΩ 時(shí)，引導(dǎo)接觸電壓約為 6 V。這對(duì)應(yīng)于不需要通風(fēng)的充電區(qū)域。對(duì)于需要通風(fēng)的區(qū)域，使用 R3=270 Ω，提供約 3 V 的引導(dǎo)接觸電壓。
    當(dāng)車輛已充電或出于任何原因想要中止充電周期時(shí)，可以關(guān)閉 S2。這會(huì)將 PWM 的正電壓電平更改為 9 V，并通知 EVSE EV 尚未準(zhǔn)備好充電。
    電動(dòng)汽車充電模式4
    這是結(jié)合具有直流輸出的非車載充電器的充電模式。直流電流直接輸送至電池，并繞過車載充電器。該模式可提供600V直流電壓，電流400A。該模式涉及的高功率水平要求更高水平的通信和更嚴(yán)格的安全功能。
    結(jié)論
    IEC 61851 標(biāo)準(zhǔn)涉及電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)。該標(biāo)準(zhǔn)描述了四種不同的充電模式——模式 1-4。
    前三種模式向電動(dòng)汽車車載充電器提供交流電流；然而，模式 4 直接向電池提供直流電流并繞過車載充電器。模式 3 采用多種控制和保護(hù)功能，以實(shí)現(xiàn)公共安全。我們?cè)诒疚闹懈敿?xì)地研究了這種模式的控制導(dǎo)頻電路。