1.充電準備
首先由操作者按下快速充電器的“開始”按鈕,啟動充電程序。
充電器關閉“d1”保護,充電器側的12 伏電壓通過2 號的模擬引腳向車輛供電,同時觸發“f”光電耦合器。車輛識別充電操作已正式開始,電池的最大電壓、電池容量等參數通過CAN 方式傳達給充電器。充電器接收到該信息后,確認該車輛為自身可供電的車輛后,將自身最大電壓、最大輸出電流等數據通過CAN 方式發送至車輛側。車輛接收到該信號后,確認與自身吻合后將充電的指令通過“k”電晶體傳導至4 號的模擬引腳。這樣,充電器接收到該指令后,知道可以進行充電,將連接器鎖定后向出口回路短暫加壓,測試包括連接器接口在內的出口回路在短路及地線等方面有無異常。
每次充電都按照上述的方法進行絕緣確認試驗,這是防止因連接器電纜長年劣化引起短路等事故發生的有效手段。絕緣試驗結束后,通過關閉“d2”將充電器已做好全面準備的信息經10 號的模擬引腳傳達給車輛。車輛根據“g”的光電耦合器進行識別,完成充電的準備。
上述為充電準備程序,所需時間為數秒。通過CAN 通信進行全部的準備動作在技術和設計方面均是可行的,加上模擬信后的接收和發送,主要有以下的優點。
1) 可以回避由于電子回路發生混亂引起充電開始誤操作的風險;
2) 可以確認車輛側、充電器側的控制功能按照上述的順序正常運作;
3) 模擬信號一旦消失則充電立刻停止,比通過電子信號的接收和發送來停止充電的速度要快。
2.充電開始
上述準備結束后,根據車輛側的控制充電開始。
車輛關閉電池系統入口側配置的EV 接觸器。接著,車輛邊監視電池系統,判斷可能充電的最大電流,邊將該參數值通過CAN 以0.1 秒間隔的時間發送至充電器。充電器根據穩態電流控制,供應與該參數值一致的電流。其間,車輛還監視著本身電池的狀態及供電電流值。如果檢測出異常,那么通過以下4 種方法可以停止充電。
1)根據CAN 通信向充電器發出輸出電流為“零”的指示;
2)根據CAN 通信向充電器發出輸出“出錯”的指示;
3)將“k”切斷,向充電器發送禁止充電的模擬信號;
4)開放EV 接觸器,將輸入電流斷開。 充電器側也監視著充電中自身的狀態。監視各回路的電流、電壓和溫度,超過限制值時通過CAN發送“出錯”的信號停止供電。此外,還設計了充電時間如超出預想時間就停止供電的功能。當然,也可以手動按下“停止”的按鈕來結束充電。
充電器可以通過以下4 種方法可以停止充電。
1)封閉整流器回路的閘口;
2)封閉變頻器回路的閘口;
3)開放輸出部分接觸器;
4)開放輸入回路的刀閘。
通過上述多種方法可以設計安全性較高的停止充電方法。
3.充電結束
結束充電時,車輛側通過 CAN 通信發送零電流的指示信號、充電電流歸零后,通過開放 EV 接觸器、切斷“k”電晶體,將模擬停止信號發送至充電器,充電器確認輸出電流為零后開放“d1”、“d2”繼電保護。“d2”繼電保護的作用主要是向EV 接觸器的螺線管提供12 伏的電源。EV 接觸器的開關是根據車輛的判斷由EV 接觸器控制繼電保護開關來操作的,但設計上EV 接觸器的螺線管電源則由充電器側來提供,主要是考慮到防止因車輛側的誤操作引起EV 接觸器的誤關閉。連接器未插入的狀態下,由于螺線管未導電而降低了EV 接觸器誤關閉的風險,可防止插口處電池電壓超出300 伏的情況。
地線即便很細,由于設置了地線檢測器因此可以說是安全的。使用CHAdeMO 方式的快速充電器,如果地線斷了,那么“f”、 “g”、 “j”光電耦合器的信號將同時全部消失,立即會引起充電器輸出停止和EV 接觸器開放的連鎖反應。由此可見,連接器的引腳布局是和充電系統整體的安全設計緊密相連而設計的,無法單獨進行設計。
充電停止后,出口回路的電壓確認降到20 伏以下后,開放連接器的閘口,這樣一連串充電的程序全部結束。