一、前言
本篇博文將詳細介紹交流充電控制引導電路的具體功能要求及電路實現。
二、控制引導電路原理圖
新國標中規定，采用模式 2、模式 3、模式 4 的充電系統需要配備控制引導電路，因為模式 4 是針對直流樁的，因此下文只會介紹模式 2 和模式 3 的控制引導電路。如圖 2.1 - 2.4 所示，標準中對充電引導電路的原理圖進行了規定。
圖 2.1 充電模式 3 連接方式 A 的控制引導電路原理圖
圖 2.2 充電模式 3 連接方式 B 的控制引導電路原理圖
圖 2.3 充電模式 3 連接方式 C 的控制引導電路原理圖
圖 2.4 充電模式 2 連接方式 B 的控制引導電路原理圖
圖 2.1 ~ 2.4 所示的就是標準中推薦的交流充電控制引導電路原理圖，原理圖中包括了以下元件：
- 電阻 R1 ~ R4、RC
- 開關 S1 ~ S3
- 接觸器 K1、K2
- 二級管 D1
其中接觸器 K1、K2 用于控制交流電源的接通和斷開。由 R4、RC、S3 組成的電路位于車輛插頭中，S3 是車輛插頭內部的常閉開關，跟插頭上的下壓按鈕（用以觸發機械鎖止裝置）聯動，按下按鈕解除機械鎖止的同時 S3 斷開，車輛內部的車輛控制裝置會檢測 CC（檢測點 3）到 PE 的電阻值來判斷插頭的連接狀態和車輛插頭的額定電流值。如下表所示，檢測點 3 有 3 種連接狀態。
表 2.1 車輛插頭連接狀態
不同連接狀態和額定電流值下對于的電阻值如下表所示
表 2.2 不同連接狀態和額定電流對于的電阻阻值
開關 S1 為供電設備的內部開關，控制 PWM 的輸出。開關 S2 為車輛內部開關，當車輛接口與供電接口完全連接，并且配備了電子鎖的接口完全鎖止后，車載充電機自檢測完成無故障并且電池組處于可充電狀態時，S2 閉合，開關 S2 不是必須的，無 S2 開關（相當于 S2 常閉）的車輛應使用單相充電并且充電電流不能超過 8 A。
關于 CP 點連接狀態的檢測，供電設備端通過監測檢測點 1 的電壓值來獲取連接狀態，而車輛則通過內部的車輛控制裝置來監測檢測點 3 的電壓狀態來獲得。
三、控制引導電路基本功能
控制引導電路需要具備 4 種功能：
（1）連接確認與電子鎖
車輛控制裝置應通過測量檢測點 3 和 PE 之間的電阻值來判斷車輛插頭和車輛插座是否完全連接（對于連接方式 B 和連接方式 C），完全連接后，如車輛有配備電子鎖，電子鎖應在開始供電前鎖定車輛插頭并在整個充電過程中保持，如果不能鎖定，由電動車輛決定后續操作。
供電控制裝置通過測量檢測點 1 或檢測點 4 的電壓來判斷供電插頭和供電插座是否完全連接（對于連接方式 A 和連接方式 B），完全連接后，如供電插座內配備有電子鎖，供電插座內電子鎖應在供電之前完成鎖定并且在整個充電過程中保持，如不能鎖定，終止充電流程并提升操作人員。
（2）充電連接裝置載流能力和供電設備供電功率的識別
車輛控制裝置通過測量檢測點 3 與 PE 之間的電阻來確認當前充電連接裝置（電纜）的額定載流值（對于關系如表 2.2）；通過測量檢測點 2 的 PWM 信號占空比確認當前供電設備的最大供電電流。占空比與供電電流的映射關系如表 3.1 ~ 3.2。
表 3.1 占空比與充電電流限制值映射關系
表 3.2 電動車檢測的占空比與充電電流映射關系
（3）充電過程的監測
充電過程中，車輛控制裝置應對檢測點 3 與 PE 之間的電阻值（對于連接方式 B 和連接方式 C）及檢測點 2 的 PWM 信號進行檢測，供電裝置應對檢測點 4 及檢測點 1（對于充電模式 3 的連接方式 A 和連接方式 B）的電壓值進行監測。
（4）充電系統的停止
在充電過程中，當充電完成或因為其他原因不能滿足繼續充電的條件時，車輛控制裝置和供電控制裝置應分別停止充電。
四、充電過程控制流程
充電的流程大致有以下幾個部分：
（1）車輛插頭和插座插合，確保車輛處于不可行駛的狀態。
當車輛插頭與車輛插座插合后，車輛的總體設計方案可以自動啟動某種觸發條件（例如開關），通過互鎖或者其他措施使車輛處于不可行駛的狀態。
（2）確保供電接口和車輛接口處于完全連接的狀態。
供電裝置通過測量檢測點 1 或檢測點 4 來確認供電接口是否處于完全連接的狀態，車輛控制裝置通過測量檢測點 3 和 PE 之間的電阻值來確認車輛接口是否處于完全連接的狀態。供電設備在無故障并且供電接口完全連接的情況下將開關 S1 從 +12 V 切換到 PWM 狀態，車輛通過測量檢測點 2 的 PWM 信號判斷充電連接裝置是否完全連接。
（3）車輛和供電設備準備就緒
在車載充電機自檢完成，且沒有故障的情況，并且電池組處于可充電的狀態時，車輛控制裝置閉合開關 S2。
供電控制裝置通過測量檢測點 1 的電壓值判斷車輛是否準備就緒，當檢測點 1 的峰值電壓為狀態 3 的電壓（6 V，不同狀態對應關系如下表）時，供電控制裝置閉合接觸器 K1、K2 使交流供電回路導通。
表 4.1 檢測點 1 的電壓狀態
圖 4.1 交流充電控制引導電路狀態轉換圖
圖 4.2 無開關 S2 的交流充電控制引導電路狀態轉換圖
（4）充電系統啟動
當電動車和供電裝置建立好電氣連接后，車輛控制裝置會先檢測供電裝置的最大供電電流（通過檢測 PWM 的占空比，映射關系如表 3.2）、電纜的額定電流（通過測量檢測點 3 和 PE 之間的電阻值，對應關系如表 2.2）以及車載充電機的額定輸入電流，將三者中的最小值設置為車輛充電機的最大允許輸入電流，設置完成后車載充電機開始進行充電。
充電過程中，供電控制裝置需周期性監測檢測點 1 和檢測點 4 來確認供電接口連接狀態。車輛控制裝置需周期性監測檢測點 2 和檢測點 3 來確認車輛接口的連接狀態，監測周期需要不大于 50 ms。
此外，車輛控制裝置需周期性檢測 PWM 的占空比，當占空比變化時實時調節車載充電機的最大允許輸入大電流，監測周期需要不大于 5 s。
（5）充電系統正常結束充電
充電過程中當車輛達到結束充電的設置條件或者駕駛員對車輛實施了結束充電的指令時，車輛控制裝置斷開開關 S2，并使車載充電機處于停止充電的狀態。
此時，供電控制裝置應將開關 S1 切換到 +12 V的狀態，當檢測到 S2 開關斷開時在 100 ms 內斷開交流供電回路，如果超過 3s 未檢測到 S2 斷開則強制帶載切斷交流回路。對于連接方式 A 和連接方式 B，供電裝置切斷交流回路 100 ms 后解鎖電子鎖。
（6）充電系統非正常結束充電
對于非正常情況下停止充電的情況，標準中對以下情況進行了相應的規定:
（a）充電過程中，當車輛控制裝置檢測到車輛插頭和車輛插座的連接狀態由完全連接變成半連接（狀態 B）的狀態時，車輛控制裝置應在 100 ms 內停止車載充電機充電，然后斷開 S2（若車輛配置 S2）。
（b）充電過程中，當車輛控制裝置檢測到車輛插頭和車輛插座的連接狀態由完全連接變成斷開連接（狀態 A）的狀態時，車輛控制裝置停止車載充電機充電，然后斷開 S2（若車輛配置 S2）。
（c）充電過程中，車輛控制裝置對檢測點2 的 PWM 信號進行監測，當信號斷開時，車輛控制裝置應在 3s 內停止車載充電機充電，然后斷開 S2（若車輛配置 S2）。
（d）充電過程中，如果檢測點1 的電壓值為 12 V、9V、或者其他非 6V 的狀態時，供電控制裝置應在 100 ms 內斷開交流供電回路。
（e）充電過程中，供電控制裝置對檢測點 4 進行檢測（對于模式 3 的連接方式 A 和連接方式 B），如檢測到連接狀態由完全連接變為斷開，則供電控制裝置需要將 S1 切換到 +12V 的狀態并在 100 ms 內斷開交流供電回路。
（f）充電過程中，如果剩余電流保護裝置動作，車載充電機處于失電狀態，則車輛控制裝置應斷開 S2（若車輛配置 S2）
（g）供電設備檢測車載充電機的實際充電電流，當①供電設備 PWM 信號對于的最大供應電流≤20 A，且車載充電機實際工作電流超過最大供應電流 2 A 并持續 5s 時或②供電設備 PWM 信號對于的最大供電電流大于 20 A，且車載充電機實際工作電流大于最大供應電流的 1.1 倍并保持 5s 時，供電設備應在 5s 內切斷交流供電回路并將開關 S1 切換到 +12V 的狀態。
（h）當車輛 S2 斷開（檢測點 1 的電壓為 9V 時），供電控制裝置應在100 ms 內斷開交流供電回路并持續輸出 PWM。
（i）當供電接口已完全連接但未閉合交流供電回路時，如果發生連接異常，供電控制裝置應在 100 ms 內將 S1 切換到 +12V 的狀態并且保持交流供電回路不閉合。
五、控制引導電路實例
以上內容便是關于標準中關于控制引導電路的功能要求和規范介紹，那么實際電路設計中關于控制引導電路應該如何設計呢，下面我列舉了實際中一個控制引導電路的例子進行說明，該控制引導電路是基于模式 3 連接方式 C 進行設計的，具體電路原理圖如下圖所示：
圖 5.1 實際應用中的控制引導電路
該設計中采用了一個雙運放芯片 ADA4620-2ARZ ，第一個運放用于實現電壓的放大，將 MCU 輸出的 PWM 電壓幅值放大到 12 V，第二個運放作為電壓跟隨器，對第一個運放的輸出電壓（CP 點的電壓）進行跟隨。第二個運放的輸出端用 R11、R13 組成一個分壓電路，用于給 MCU 采集實際的 CP 點的電壓，另外電路中還使用了二極管對采樣點的電壓進行鉗位，該電路比較簡單，在此不詳細敘述。
六、總結
至此，關于交流充電控制傳導電路的內容便全部介紹完了，總結一下，本篇博文中分別介紹了新國標中對于交流充電控制引導電路的規定，控制引導電路所需具備的功能，以及交流充電的控制流程，最后列舉說明了實際應用中控制引導電路的電路設計。希望通過閱讀完本篇博文，各位朋友對于交流充電樁新國標會有進一步的了解。