充电桩工作原理图

电动汽车充电桩的工作原理

1. 电动汽车充电设施的主要内容

电动汽车充电设施包含的内容较为广泛，包括充电电池、充电电缆、充电接口以及充电站建设中与电动汽车充电相关的相它设施等。关于电动汽车充电接口、充电电缆、充电电池、电动汽车充电站等国家已经颁布相应的标准、各对口部委也已出台相应的规范，在本项目中不再展开。本项目研究关注的主要目标是与民生计量息息相关的牵涉贸易结算的电动汽车充电桩。

2. 电动汽车充电桩的工作原理

直流充电桩（机）的工作原理及图示如下：

大功率电动汽车充电机(快速充电模式)的结构框图如图一所示，通过三相电网输入交流电，经过三相桥式不可控整流电路整流变成直流电，滤波后提供给高频DC-DC功率变换器，功率变换器经过直直变换输出需要的直流，再次滤波后为电动汽车动力蓄电池充电。

图一

交流充电桩的工作原理及图示如下：

交流充电桩一般为常规充电模式, 图二为交流充电桩的原理图,其人机交互界面采用大屏幕LCD彩色触摸屏，充电可选择定电量、定时间、定金额、自动（充满为止）四种模式。充电桩的交流工作电压220V±15％，额度输出功率3.5KW、7KW，普通纯电动轿车用充电桩充满电需要4-5个小时，由于充电桩造价低廉、主要安装在停车场，适用于慢充动力电池。 图二

3. 研究的目的和意义

与各地对电动汽车充电设施的建设情况相比，该产业相关的国家标准、行业标准、地方标准的编制相对滞后。电动汽车充电装置国家检定规程至今尚未出台。电动汽车充电站就像加油站，充电桩就像加油机一样，都是电动汽车推广应用的基础条件，而关于电动汽车充电设备的产品标准和检测技术等在我国尚处于刚刚起步阶段。

最近这几年充电模块是热门，从最开始的、10kW

到后面的15kW、20kW，功率等级不断的提高。市场上的充电模块绝大部分都是三相输入，PFC

部分也基本都是采用的三相无中线

VIENNA

结构的拓扑。借这次技术分享的机会，分享一下个人对「三相 VIENNA

拓扑」的理解，希望和大家一起探讨交流。

我会从以下几个方面进行说明：

① 主电路组成

② 工作原理

③ 控制模式

④ 控制地的选择

⑤ 母线均压原理

⑥ 原理仿真

一、主电路的组成

如图所示，是三相 VIENNA PFC 拓扑的主电路，大致如下：

1. 三相二极管整流桥，使用超快恢复二极管或 SiC 二极管； 2.

每相一个双向开关，每个双向开关由两个 MOS

管组成，利用了其固有的反并联体二极管，共用驱动信号，降低了控制和驱动的难度。相比其他组合方案，具有效率高、器件数量少的优点；

3. 电流流过的半导体数量最少，以 a 相为例：

▪ 双向开关 Sa 导通时，电流流过2个半导体器件，euo=0，桥臂中点被嵌位到 PFC 母线电容中点；

▪ 双向开关关断时，电流流过1个二极管，iu>0

时euo=400V， iu<0 时 euo=-400V，桥臂中点被嵌位到 PFC 正母线或负母线。

二、工作原理

电路的工作方式靠控制 Sa、Sb、Sc 的通断，来控制 PFC 电感的充放电，由于 PFC 的 PF 值很接近1，在分析其工作原理时可以认为电感电流和输入电压同相，三相点平衡，并且各相差120度；

1. 主电路的等效电路

① 三相三电平 Boost 整流器可以被认为是三个单相倍压 Boost 整流器的 Y 型并联；

② 三个高频 Boost 电感，采用 CCM 模式，减少开关电流应力和 EMI 噪声；

③ 两个电解电容构成电容中点，提供了三电平运行的条件；

这个 eun 的表达式非常重要。

2. 主电路的开关状态

三相交流电压波形如下，U、V、W 各相差120度

充电桩知识大全

近期经常有新进入和想进入充电桩行业的投资人或企业，探讨充电桩行业的现状和投资方向。为了方便新入行的朋友对充电桩行业有一个简单的全面了解，整理了一些相关知识和政策动向，供大家参考。

建设目标及充电桩造价

国家对于新能源汽车行业的战略诉求十分明确，与新能源汽车配套的充电桩的政策也十分坚决，电动汽车充电基础设施发展指南提出了明确的分场所的建设目标：新建超过3850座公交车充换电站，2500座出租车充换电站、2450座环卫与物流等专用车充电站；在居民区，建成超过280万个用户专用充电桩，鼓励有条件的设施对社会公众开放；在公共机构、企事业单位、写字楼和工业园区等单位内部停车场，建成超过150万个用户专用充电桩。

一个普通桩的成本均价在5千-2万人民币，一个快充桩成本普遍超过10万。在500万个充电桩中，慢充桩450万个，单个平均成本1万多，500亿的市场，快充桩50万个，单个平均成本10万多，500亿的市场。也就是说，从现在到2020年的这5年里，仅充电桩的设备就有超过1千亿的市场需求，加上运营以及衍生价值，理论上的市场容量有几千亿。

就目前的市场来说，短期设备商更值得关注，运营还没有明确的盈利模式，然而设备市场有千亿的空间，已是一个确定的数据。

充电桩科普

在深入探究这个行业之前，我们先做一些简单的科普： 一、什么是充电桩

充电桩，其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑（公共楼宇、商场、公共停车场等）和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩可作如下不同的分类：

1.1 按安装方式分

可分为落地式充电桩、挂壁式充电桩。落地式充电桩适合安装在不靠近墙体的停车位；挂壁式充电桩适合安装在靠近墙体的停车位。

1.2 按安装地点分

可分为公共充电桩和专用充电桩。公共充电桩是建设在公共停车场（库）结合停车泊位，为社会车辆提供公共充电服务的充电桩；专用充电桩是建设单位（企业）自有停车场（库），为单位（企业）内部人员使用的充电桩，以及建设在个人自有车位（库），为私人用户提供充电的充电桩。充电桩通常结合停车场（库）的停车位建设。

纯电动汽车充电系统工作过程及常见故障检修

随着国家政策的调整，新能源汽车越来越普遍，其中纯电动汽车就占据了很大的比例。纯电动汽车的充电也逐渐成为大家关注的内容，为了使用方便，纯电动汽车一般配有2个充电口，即交流充电口（慢充）和直流充电口（快充），本文简要介绍了2种充电系统的接头端子含义，阐述了大致的充电过程，同时列出了充电系统常见故障及检修方法，谨供参考。

一、充电系统简介

纯电动汽车充电系统可以分成2大部分，分别为充电设施主要包括充电桩、充电线束，和车载充电装置，包括车载充电器、高压控制盒、动力电池、DC/DC转换器、低压蓄电池以及各种高压线束和低压控制线束等。充电系统的结构组成如图1所示。

纯电动汽车动力电池出现电量不足时的处理方法主要有直流快速充电、交流慢速充电以及更换电池的方式等。

直流充电系统和交流充电系统的区别在于：直流充电系统（快充）主要是通过充电站的充电桩将直流高压电直接通过位于汽车车身前部的直流充电口给动力电池充电，但由于充电方式的限制，只能解决应急，快速充电到动力电池恢复80％左右的电量，并且对动力电池损伤较大。

交流充电系统（慢充）主要是将交流充电桩的充电接头接入位于车身后部侧边的交流充电口，通过车载充电器将220V交流电转为直流电给动力电池进行充电，这种方式能将动力电池的电量充满，并且对动力电池损伤小，时间允许时，推荐使用交流充电方式。

二、交流充电系统工作过程

交流充电系统的接口按国标GB/T 20234.2-2011使用7针接口，端子分别是CP、CC、N、L、NC1、NC2和PE，其接口形状及含义如图所示。

交流充电系统与车载充电机之间的接口及端子含义，如图所示。该端口使用6针接头，其中端子CC、CP、 PE、 L、 N等端子与车辆充电接口的相应端子分别相连，但4号端子是空脚。

交流充电系统工作电路，如图所示，充电桩中的供电控制装置通过检测CC连接确认信号后，把S1开关从12V端切换到PWM端；当检测点1电压降到6V时，充电桩控制K1、 K2开关闭合输出电流。