IEC 61980不同EV充电模式介绍

正在开发国际标准来满足电动汽车市场的需求。全球电动汽车的普及取决于完善的国际标准，这些标准可以解决电动汽车市场的安全性，可靠性和互操作性问题。

在本文中，我们将研究国际电工委员会（IEC）指定的不同EV充电模式。这些模式在涉及电动车辆导电充电系统的IEC 61851标准中指定。该标准描述了四种不同的充电模式，分别称为模式1、2、3和4。

IEC已经制定了其他有关EV充电技术其他方面的标准。例如，IEC 62196讨论了插头，插座，车辆连接器和车辆入口，而IEC 61980讨论了电动汽车无线功率传输（WPT）系统。  

不同类型的电缆连接

IEC 61851-1描述了三种不同类型的连接，如下图所示：

EV充电电缆的三种主要类型。

对于情况A，电缆永久连接到EV，但在EVSE充电站（也称为EVSE-电动汽车供电设备）上是可拆卸的。情况B指定了两端可拆卸的电缆，情况C是永久连接到EVSE的电缆。

EV充电模式1

在此模式下，EV直接连接到家用插座。该模式的最大电流为16 A，对于单相系统，其电压不应超过250 V；对于三相网络，其电压不应超过480V。

EV连接到家用插座的基本结构。

模式1是最简单的充电模式，并且不支持EV和充电点之间的任何通信。在许多国家/地区禁止或限制这种充电方式。

EV充电模式2

家用插座并不总是根据实际标准提供电源。此外，专为家庭应用而设计的插座和插头可能无法承受最大额定值下的连续电流消耗。

这就是为什么将EV长时间连接至没有控制和安全功能的插座会增加触电的风险。为了解决这个问题，专家们开发了充电模式2，该充电模式使用一种特殊的充电电缆，该电缆配备了电缆内的控制和保护装置（IC-CPD）。

IC-CPD执行所需的控制和安全功能。该模式的最大电流为32 A，其最大电压不应超过250 V单相或480 V三相。模式2可与家用和工业插座一起使用。

该模式的安全功能可以检测和监视保护接地。过电流和过热保护是模式2支持的另外两个安全功能。此外，EVSE可以在检测到EV的连接并分析其充电功率需求时执行功能切换。

充电模式2和相关的电缆如下图所示。

充电模式2和关联的电缆

虽然模式2可以用于私人收费，但在许多国家/地区，其公共使用受到限制。

EV充电模式3

该模式利用专用的EVSE以及EV车载充电器。来自充电站的交流电被施加到车载电路以对电池充电。采用了几种控制和保护功能来保证公共安全。其中包括验证保护性接地连接以及EVSE与EV之间的连接。

此外，此模式可以将充电电流调整为电缆组件的最大电流容量。对于250 V 1相或480 V 3相网络，此充电模式的最大电流为250A。它还支持与模式2兼容的工作模式，其中在1相和3相情况下，最大电流均限制为小于32A。

在此模式下，可以使用三个可能的连接（情况A，情况B和情况C）中的任何一个。情况B和情况C如下所示。

充电模式下的情况B和情况C 3。

让我们看看该模式如何定义充电站与EV之间的通信。下图显示了模式3的控制先导电路。

模式3的控制先导电路

根据开关S1，S2和S3的状态，不同的电压电平将出现在“先导触点”上。这可以用作不同充电阶段的表示。EV可以开始如下充电循环：

在插入充电电缆之前，请关闭开关S2和S3，并将S1连接到12 V DC电源。在这种情况下，EVSE在先导触点处测量的电压为12 V DC（EVSE意识到尚未连接EV）。

将充电电缆同时连接到EV和EVSE之后，EV侧的控制器可以打开S3，以将控制触点的电压降低到大约9V。这通知EVSE，电缆已同时连接到EV和EVSE。此外，先导触点上的DC 9 V信号告诉EV EVSE尚未准备好。

EVSE准备好为EV充电时，它将S1连接到振荡器。先导触点上的PWM信号告诉EV EVSE已准备就绪。

然后，EV接通S2以在先导触点处产生大约6 V的电压，以指示它也已准备就绪。在此阶段产生的电压取决于R3电阻器的值。该电阻器的值指定该充电区域是否需要通风。在R3 = 1.3kΩ时，先导触点电压约为6V。这对应于不需要通风的充电区域。对于需要通风的区域，使用R3 = 270 ,，这将提供约3 V的引导接触电压。

当车辆充电或出于任何原因要中止充电周期时，可以关闭S2。这样会将PWM的正电压电平更改为9 V，并通知EVSE EV不再准备充电。    

EV充电模式4

这是唯一将非车载充电器与DC输出结合在一起的充电模式。直流电流直接传送到电池，并且旁路车载充电器。这种模式可提供600 V DC 400 A的最大电流。此模式涉及的高功率级别要求更高级别的通信和更严格的安全功能。

模式4仅允许情况C连接，其中充电电缆永久连接到充电站。

C类连接中的模式四

结论

IEC 61851标准涉及电动汽车的导电充电系统。该标准描述了四种不同的充电模式-模式1-4。

前三种模式将交流电流传送到EV车载充电器；但是，模式4将直流电流直接提供给电池，并旁路了车载充电器。模式3以公共安全为目标，采用了几种控制和保护功能。我们在本文中更详细地研究了这种模式的控制先导电路。