Proba de protección de conexión a terra para pilas de carga de CA/CC para vehículos de novas enerxías

1. Protección de conexión a terra das pilas de carga

As estacións de carga para vehículos eléctricos divídense en dous tipos:Pilas de carga de CAe pilas de carga de CC. As pilas de carga de CA proporcionan enerxía de CA de 220 V, que o cargador integrado converte en enerxía de CC de alta tensión para cargar a batería.Pilas de carga de CCproporcionan alimentación CA trifásica de 380 V, que carga directamente a batería a través do porto de carga rápida sen pasar polo cargador integrado. A norma nacional GB/T20234.1 estipula claramente os requisitos para as interfaces do vehículo e as interfaces de alimentación.Cargadores de CA para vehículos eléctricosusa a interface nacional estándar de sete pines, mentresCargadores de CCusa a interface nacional estándar de nove pines. Os pines PE das dúas interfaces de carga situadas no lado do vehículo son terminais de terra (ver Figura 1). A función do cable de terra PE é conectar a terra de forma fiable a carrozaría do vehículo eléctrico a través da CAestación de carga de coches eléctricosNa norma nacional GB/T 18487.1, o cable de terra PE do equipo de alimentación debe estar conectado á terra da carrozaría do vehículo eléctrico (pin PE na Figura 1) para que o modo de carga do vehículo eléctrico funcione con normalidade.

Figura 1. Pin PE da interface de carga do lado do vehículo

Tomando o método de carga onde unha CAestación de carga de vehículos eléctricosusa un conector de vehículo bidireccional para conectarse aoporto de carga do vehículo eléctricocomo exemplo, analízase o circuíto de control deste sistema de carga e o seu diagrama de circuítos móstrase na Figura 2.

Cando o equipo de alimentación está configurado para cargar, se o equipo non presenta fallos, a tensión no punto de detección 1 debería ser de 12 V.

Cando o operador sostén a pistola de carga e preme o bloqueo mecánico, S3 péchase, pero a interface do vehículo non está completamente conectada, a tensión no punto de detección 1 é de 9 V.

Cando o/apistola de cargaestá completamente conectado ao porto de carga do vehículo, S2 péchase. Neste momento, a tensión no punto de detección 1 cae rapidamente. O equipo de alimentación confirma o sinal a través da conexión CC e detecta a corrente que o cable de carga pode soportar, cambiando o interruptor S1 do extremo de 12 V ao extremo PWM.

Cando a tensión no punto de detección 1 baixa a 6 V, os interruptores K1 e K2 do equipo de alimentación pechan a corrente de saída, completando así o circuíto de alimentación. Despois de que o vehículo eléctrico e o equipo de alimentación establezan unha conexión eléctrica, o dispositivo de control do vehículo determina a capacidade máxima de subministración de enerxía do equipo de alimentación avaliando o ciclo de traballo do sinal PWM no punto de detección 2. Por exemplo, para unha pila de carga de 16 A, o ciclo de traballo é do 73,4 %, polo tanto, a tensión no extremo CP flutúa entre 6 V e -12 V, mentres que a tensión no extremo CC... A tensión do terminal baixa de 4,9 V (estado conectado) a 1,4 V (estado de carga).

Unha vez que a unidade de control do vehículo determina que a conexión de carga está completamente conectada (é dicir, S3 e S2 están pechadas) e completa o axuste da corrente de entrada máxima permitida do cargador de a bordo (S1 cambia ao terminal PWM, K1 e K2 están pechados), o cargador de a bordo comeza a cargar o vehículo eléctrico.

Durante este proceso, se se desconecta o cable de terra PE, non haberá cambio de tensión no punto de detección, non se poderá conducir o circuíto de alimentación e non se poderá establecer unha conexión eléctrica entre o vehículo eléctrico e o equipo de alimentación. Neste caso, o cargador de a bordo estará apagado.

2. Proba de desconexión da conexión a terra do sistema de carga

Se a posta a terra dunSistema de carga da pila de carga de CAEn caso de avarías, o equipo de subministración de enerxía pode perder corrente, o que pode provocar descargas eléctricas e lesións persoais. Polo tanto, é esencial probar e inspeccionar as pilas de carga. Segundo normas como GB/T20324, GB/T 18487 e NB/T 33008, as probas das pilas de carga de CA inclúen principalmente inspeccións xerais, probas de conmutación de circuítos en carga e probas de anomalías de conexión. Usando o BAIC EV200 como exemplo, o impacto dunha conexión a terra PE anormal no estado de carga do sistema de carga obsérvase probando os cambios de corrente de entrada e saída do cargador integrado.

No sistema que se mostra na Figura 3, os terminais CC e CP do lado esquerdo do cargador integrado son liñas de sinal de control de carga; PE é o cable de terra; e L e N son terminais de entrada de 220 V CA.

Os terminais da dereita do diagrama do cargador integrado son terminais de comunicación de baixa tensión. A súa función principal é devolver o sinal do cargador integrado á liña de confirmación de conexión da VCU, activar a liña de sinal de activación da carga para espertar o panel de instrumentos que mostra o estado da conexión e que o cargador active a VCU e o BMS. A continuación, a VCU esperta o panel de instrumentos para que comece a mostrar o estado da carga. Os relés principais positivo e negativo do interior da batería de alimentación son controlados polo BMS para pecharse mediante comandos da VCU, completando o proceso de carga da batería. O terminal da parte inferior do cargador integrado na Figura 3, conectado á caixa de control de alta tensión, é o terminal de saída de CC de alta tensión.

Na proba de fallo de conexión a terra PE, empregáronse dúas pinzas amperimétricas para medir simultaneamente as correntes de entrada e saída. Un fallo de circuíto aberto PE estableceuse usando unha fonte de alimentación CA feita pola propia empresa. Cando a liña PE estaba normalmente conectada a terra, o interruptor de conexión a terra estaba activado. Coa pinza amperimétrica aplicada á liña L (ou N), a corrente de entrada CA medida do cargador integrado foi de aproximadamente 16 A. Coa outra pinza amperimétrica aplicada ao terminal de saída de CC do cargador integrado, a corrente medida foi de aproximadamente 9 A.

Cando se desconectaba o cable de terra PE e o interruptor de terra estaba en posición OFF, a corrente de entrada CA medida do cargador integrado era de 0 A e a corrente de saída CC tamén era de 0 A. Ao volver realizar a proba de circuíto aberto, ambas as correntes volveron instantaneamente a 0 A. Esta proba de circuíto aberto no terminal PE demostra que cando se desconecta o cable de terra PE, non hai corrente nos terminais de entrada e saída do cargador integrado, o que significa que o cargador integrado non está funcionando e, polo tanto, non envía electricidade de alta tensión á caixa de control de alta tensión, o que impide que a batería se cargue.

A protección de toma de terra para as pilas de carga de CA é esencial. Sen protección de toma de terra, as estacións de carga poden causar perigos de descarga eléctrica. Debido á protección de autoapagado do circuíto de carga, non se pode establecer unha conexión entre o vehículo eléctrico e o equipo de subministración de enerxía, e o cargador de a bordo non funcionará.

—O FIN—