摘要

根据进入电动汽车电源种类的不同，充电桩可分为交流充电桩和直流充电桩两种。直流充电桩是固定安装在电动汽车外、与交流电网连接，为电动汽车动力电池提供大功率直流电源的供电装置。本文主要介绍了直流充电桩的电气结构及其工作的原理,并给出了直流充电桩常见的电源解决方案及通信隔离方案。

一、直流充电桩的电气结构及工作原理

直流充电桩的输入电压采用三相380VAC（±15%），频率50Hz,输出可调的直流电，直接为电动汽车的动力电池充电。

直流充电桩可以提供足够大的功率，输出的电压和电流调整范围大（适用于乘用车和大巴车的电压专用型和通用型），可以实现快速充电。直流充电桩与交流充电桩的计量和通信及扩展计费功能类似，其电气结构图如下图1所示：

图1 直流充电桩电气结构

直流充电桩工作原理：三相380V交流电经过EMC等防雷滤波模块后进入到三相四线制电表中，三相四线制电表监控整个充电机工作时的实际充电电量。通常充电桩的功率在30KW、60KW等，而单体的充电机的功率往往在15KW，因此根据实际充电电流及充电电压的大小，充电机往往需要并联升功率使用，就要求充电机拥有能够均流输出的功能，充电机输出经过充电枪直接给动力电池进行充电。

在直流充电桩工作时，辅助电源给主控单元、显示模块、保护控制单元、信号采集单元及刷卡模块等控制系统进行供电。另外，在动力电池充电过程中，辅助电源给BMS系统供电，由BMS系统实时监控动力电池的状态。

二、直流充电桩典型电源解决方案

下面为比较典型的直流充电桩的电源解决方案，该方案只是简单地画出了一台充电机的应用。在实际应用中，一台充电机输出的15KW的功率是不够的，往往需要并联几台充电机，以满足大电流输出的要求。如下图2所示：

图2 直流充电桩典型电源解决方案

供电说明：直流充电桩辅助供电系统包含了两个电源部分和两个通信部分。

电源部分中，首先需考虑大电流充电情况下BMS的辅助供电。在的国标中将此电源统一标定为12V10A的电源，且后续在BMS管理方面，乘用车与大巴车的BMS供电系统将统一标准。因此，此处推荐选择具有主动式PFC功能的LI120-10B12输出12V给BMS系统供电。

主控系统的电源部分，推荐LH40-10B24给HMI显示屏以及继电器供电。再通过K7812-500R3和K7805-500R3转换为12V和5V分别给监控安防单元和MCU供电。

在通信部分中，本方案应用了三种通信，CAN通信、485通信和232通信。CAN通信连接了车载BMS、非车载充电机以及主控系统；485通信连接了刷卡模块、电表等；显示屏的串口通常采用232的通信方式。基于内部的点对点通信，有时也可采用非隔离的通信方式。