直流充電樁原理圖,工作原理詳解-KIA MOS管

直流充電樁原理

直流充電樁基本構(gòu)成包括：功率單元、控制單元、計(jì)量單元、充電接口、供電接口及人機(jī)交互界面等。功率單元是指直流充電模塊，控制單元是指充電樁控制器。

充電基本過(guò)程： 在電池兩端加載直流電壓，以恒定大電流對(duì)電池充電，電池的電壓漸漸地緩慢地上升，上升到一定程度，電池電壓達(dá)到標(biāo)稱值，SoC達(dá)到95%（針對(duì)不同電池，不一樣）以上，繼續(xù)以恒壓小電流對(duì)電池充電。

直流充電樁通過(guò)將380V三相交流電直接轉(zhuǎn)換為可控直流電，繞過(guò)車載充電機(jī)直接為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池快速充電。

直流充電樁的電氣部分由主回路和二次回路組成。主回路的輸入是三相交流電，經(jīng)過(guò)輸入斷路器、交流智能電能表之后由充電模塊（整流模塊）將三相交流電轉(zhuǎn)換為電池可以接受的直流電，再連接熔斷器和充電槍，給電動(dòng)汽車充電。 二次回路由充電樁控制器、讀卡器、顯示屏、直流電表等組成。

直流充電樁工作原理步驟

交流輸入接入： 直流樁連接到大功率的三相（有時(shí)單相小功率）工業(yè)電網(wǎng)（如380V AC 或更高電壓）。輸入電壓和電流能力決定了充電樁的最大輸出功率。

輸入配電與保護(hù)：

輸入的電能首先經(jīng)過(guò)斷路器（過(guò)流保護(hù)）、防雷浪涌保護(hù)器（防雷擊和電網(wǎng)浪涌）、電表（計(jì)量計(jì)費(fèi)）。

濾波器濾除電網(wǎng)側(cè)的電磁干擾，也阻止樁內(nèi)開(kāi)關(guān)噪聲污染電網(wǎng)。

整流與功率因數(shù)校正（AC/DC + PFC - 核心功率模塊的一部分）：

這是第一階段能量轉(zhuǎn)換。將輸入的交流電轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)較大的不穩(wěn)定直流電。

功率因數(shù)校正至關(guān)重要： 為了提高電能利用效率（減少無(wú)功功率，避免對(duì)電網(wǎng)造成諧波污染），現(xiàn)代直流樁都采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)。PFC電路將這個(gè)脈動(dòng)的直流電穩(wěn)定成一個(gè)電壓較高的母線直流電（通常為750-850V DC，有些高功率樁可達(dá)1000V以上），同時(shí)使輸入電流波形接近正弦波且與輸入電壓同相位，功率因數(shù)接近1（理想值）。

DC/DC功率變換（核心功率模塊的另一部分）：

這是第二階段能量轉(zhuǎn)換。它將PFC輸出的高壓母線直流電，轉(zhuǎn)換成電池實(shí)際所需的精確可控的直流電壓和電流。

關(guān)鍵任務(wù)： 電池的電壓范圍很寬（如最低200V，最高900V），且需要根據(jù)BMS的指令動(dòng)態(tài)調(diào)整充電電壓和電流（恒流CC或恒壓CV階段）。

該模塊必須是隔離型拓?fù)洌谳斎耄ǜ邏耗妇€側(cè)）和輸出（連接電池側(cè)）之間提供電氣隔離（通常是高頻變壓器），確保用戶和車輛安全。

功率等級(jí)： 充電樁的總輸出功率通常由多個(gè)并聯(lián)的DC/DC變換模塊（如15kW、20kW、30kW或更高功率的模塊）疊加實(shí)現(xiàn)。模塊化設(shè)計(jì)便于擴(kuò)容、冗余和維護(hù)。

輸出控制與保護(hù)：

經(jīng)過(guò)DC/DC變換后的直流電到達(dá)輸出端。

接觸器： 高壓繼電器，控制輸出通斷。

傳感器： 高精度電壓、電流傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸出參數(shù)，反饋給控制系統(tǒng)。

保險(xiǎn)絲/斷路器： 提供輸出側(cè)的過(guò)流保護(hù)。

可能還有泄放電阻，在停止充電后安全釋放濾波電容儲(chǔ)存的電荷。

充電槍與線纜： 通過(guò)專用的大電流高壓直流充電槍和液冷/風(fēng)冷電纜連接到電動(dòng)汽車的直流充電口。

控制管理系統(tǒng)（大腦）：

主控制器： 負(fù)責(zé)整個(gè)充電樁的運(yùn)行邏輯管理（包括自檢、啟動(dòng)、停止、狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷、用戶界面交互、聯(lián)網(wǎng)通信、支付等）。

充電過(guò)程控制： 這是最核心的功能之一：

與車輛BMS建立通信鏈路（常用CAN總線或電力線載波PLC）。

接收BMS發(fā)送的電池狀態(tài)信息（最大允許充電電壓/電流、當(dāng)前SOC、溫度等）。

根據(jù)BMS需求和樁自身能力，計(jì)算出實(shí)際可行的充電電壓和電流設(shè)定點(diǎn)。

精確控制AC/DC PFC模塊和DC/DC變換模塊，使其輸出完全匹配BMS要求的參數(shù)。

實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)充電過(guò)程中的電壓、電流、溫度、絕緣狀態(tài)等，確保安全。一旦檢測(cè)到異常（如過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫、通訊中斷、絕緣故障、車輛意外斷開(kāi)等），立即觸發(fā)保護(hù)機(jī)制（如關(guān)斷輸出接觸器）。

電池管理系統(tǒng)： 位于電動(dòng)汽車端，是充電過(guò)程的“指揮者”，負(fù)責(zé)監(jiān)控電池狀態(tài)、設(shè)定充電需求、管理電池安全和均衡。

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