充電樁測試中泄放回路故障分析及處理

文/丁劍 孫義學 袁華明

泄放回路是電動汽車充電樁系統(tǒng)中的重要組成部分，針對泄放回路實施監(jiān)測，能夠幫助及時發(fā)現(xiàn)和排除故障，提升充電樁的使用安全性和有效性。在進行充電樁的啟動前，一般需要保證整體絕緣，所以，需要按照GB/T18487.1-2015《電動汽車傳導充電系統(tǒng)第一部分：通用要求》的相關規(guī)定，對于充電樁的直流輸出電壓進行控制，要滿足直流輸出電壓能夠在1s時間內下降到60V以下的操作，這就是泄放電阻需要發(fā)揮的作用。這樣在進行電動汽車充電的過程中，一旦發(fā)生這類情況，充電線他就能在1s內對于直流輸出接觸器進行斷開，將直流輸出電壓下降到安全范圍內。

1 直流充電樁的結構和基本原理

1.1 結構

就目前我國能源局發(fā)布的直流充電樁的相關行業(yè)標準來看，指出直流充電樁的主要組成單元包括功率、計量、控制、充電接口、供電接口、人機交互等主要部分，其中，功率模塊主要的作用是實現(xiàn)直流充電，控制模塊的作用是充當充電樁的控制器，這兩個模式是整個充電樁的核心和關鍵環(huán)節(jié)，對于整體的充電可靠性和安全性發(fā)揮著重要的作用。在充電樁控制器的安裝中，多采用嵌入式硬件和軟件來實現(xiàn)，而對于直流充電模塊，則主要是代表電力電子技術在開關領域的突出成效。

1.2 基本原理

就電動汽車的充電樁的充電原理來看，其充電主要經(jīng)歷的過程如下：即當電池兩端的直流電壓獲得有效的加載后，使用恒定大電流來實施對于電池的充電，這時電池電壓能夠逐漸得到提升，在電壓達到一定數(shù)值的情況下，SOC超過95%，持續(xù)使用恒壓小電流來實施電池充電。但是在實際的應用過程中往往會存在電壓達到要求了，但是電量很難充滿，還需要使用小電流來實現(xiàn)電池電量的充實。要想解決這一問題，需要對于充電樁實施相應的直流電源替換，借助控制器來對于充電單元的開關機、輸出電壓和電流等實施有效的指令下達，將開關機以及輸出的電流電壓等指令設置在充電模塊顯示界面上，這樣就可以通過幾個鍵盤按鈕，實現(xiàn)充電模塊的充電界面操作。

圖1：直流充電樁典型電源解決方案

在直流充電樁的充電電氣部分中，包含主回路以及二次回路，其中前者輸入的是三相交流電，在對斷路器和智能電能表進行輸入后，充電單元能夠將三相交流電轉換成電池能夠接受的直流電，并通過熔斷器以及充電槍等，實施對電動汽車的充電。二次回路主要的組成結構包括控制器、讀卡器、顯示屏、直流電表等，這一回路可以滿足啟停的操作要求，相關的系統(tǒng)信號燈能夠對于充電的具體狀態(tài)進行顯示，提示充電人員電量充實情況，而相應的人機交互模塊則主要是為用戶提供刷卡和充電方式的設置以及啟停服務等。圖1為直流充電樁的基本結構組成和相應模塊之間的連接關系。

2 泄放回路故障原因分析

就目前對于電動汽車直流充電樁的測試中發(fā)現(xiàn)的泄放回路的故障頻率和問題而言，總結協(xié)防回路故障的主要原因。其中，因為控制器的直流輸出接觸器狀態(tài)和相應的電源接口在CPU芯片中存在損壞對應功能的情況，會導致控制器直流輸出接觸器和電源接口存在光耦隔離問題，當光耦耐壓超過2.5kV的情況下，因為損壞器件本身可以判斷這種泄放回路的故障發(fā)生的主要原因是因為有較高的瞬時異常電壓產(chǎn)生造成的。

在瞬時過電壓的情況下，對于直流充電樁的監(jiān)控系統(tǒng)以及充電機單元的通訊功能會產(chǎn)生一定的影響，造成充電機不能及時接收到系統(tǒng)發(fā)布的指令，這樣就會導致協(xié)防接觸器的誤動，造成泄放電阻端和正母線出現(xiàn)導通現(xiàn)象，加上另一端和負母線的導通作用，泄放電阻長時間帶電燒壞，泄放電阻長時間處于帶電燒毀的狀況，也會造成整體的泄放回路出現(xiàn)故障問題。

3 處理應對方案

針對電動汽車直流充電樁的泄放回路故障問題，在把握了相關的故障原因的基礎上，可以才有相應的措施來解決故障問題。首先，需要對于泄放電阻和監(jiān)控模塊進行及時的更換，對于泄放電阻以及監(jiān)控單元及相關的充電樁的匹配度等也需要做好檢測工作，在測試的過程中要做到限流50%，保證在所有的充電機模塊都啟動的情況下也能夠實現(xiàn)系統(tǒng)的正常充電操作。針對泄放電阻的回路投退功能也需要做好分析，針對非車載通信模塊做好相應的改造升級工作，并對于整流柜測輸出接觸器以及通信繼電器功能也需要做好相應的測試工作。

4 總結

目前，電動汽車的市場份額正在進一步擴大中，而充電樁建設也成為目前電動汽車發(fā)展中的重點方向，就直流充電樁的泄放回路故障來看，在成故障的原因定義為瞬時過壓導致，對此，在充電樁的建設和測試過程中，需要認識到泄放回路和非車載充電機之間通信的重要性，要切實提升充電樁綜合性能，做好充電樁實踐調試中的互操作測試，確保通信統(tǒng)一性和有效性等，并對于整體充電樁的充電穩(wěn)定性進行測試，強化充電樁的故障原因分析，并做好系統(tǒng)監(jiān)測工作，及時發(fā)現(xiàn)故障問題，做好應對措施，這對于提升直流充電樁的使用安全性和質量具有重要意義，對于推動新能源汽車的快速發(fā)展具有突出效應。