Test di protezione della messa a terra per pali di ricarica AC/DC per veicoli a nuova energia

1. Protezione di messa a terra delle colonnine di ricarica

Le stazioni di ricarica per veicoli elettrici si dividono in due tipologie:Colonnine di ricarica CAe colonnine di ricarica CC. Le colonnine di ricarica CA forniscono corrente alternata a 220 V, che viene convertita in corrente continua ad alta tensione dal caricabatterie di bordo per caricare la batteria.Colonnine di ricarica CCForniscono alimentazione CA trifase a 380 V, che carica direttamente la batteria tramite la porta di ricarica rapida, senza passare dal caricabatterie di bordo. Lo standard nazionale GB/T20234.1 stabilisce chiaramente i requisiti per le interfacce del veicolo e le interfacce di alimentazione.Caricabatterie per veicoli elettrici ACutilizzare l'interfaccia standard nazionale a sette pin, mentreCaricabatterie CCutilizzare l'interfaccia a nove pin standard nazionale. I pin PE delle due interfacce di ricarica situate sul lato del veicolo sono entrambi terminali di messa a terra (vedere Figura 1). La funzione del filo di terra PE è quella di mettere a terra in modo affidabile la carrozzeria del veicolo elettrico tramite la corrente alternata.stazione di ricarica per auto elettricheNella norma nazionale GB/T 18487.1, il filo di terra PE dell'apparecchiatura di alimentazione deve essere collegato alla terra della carrozzeria del veicolo elettrico (pin PE nella Figura 1) affinché la modalità di ricarica del veicolo elettrico funzioni normalmente.

Figura 1. Pin PE dell'interfaccia di ricarica lato veicolo

Prendendo il metodo di ricarica in cui un ACstazione di ricarica per veicoli elettriciutilizza un connettore per veicoli a spina bidirezionale per connettersi alporta di ricarica del veicolo elettricoa titolo di esempio, viene analizzato il circuito di controllo di questo sistema di ricarica, il cui schema elettrico è mostrato nella Figura 2.

Quando l'apparecchiatura di alimentazione è impostata per la carica, se l'apparecchiatura non presenta guasti, la tensione nel punto di rilevamento 1 dovrebbe essere di 12 V.

Quando l'operatore impugna la pistola di ricarica e preme il blocco meccanico, S3 si chiude, ma l'interfaccia del veicolo non è completamente collegata, la tensione nel punto di rilevamento 1 è 9 V.

Quando ilpistola di ricaricaè completamente collegato alla porta di ricarica del veicolo, S2 si chiude. A questo punto, la tensione al punto di rilevamento 1 scende rapidamente. L'alimentatore conferma il segnale tramite la connessione CC e rileva la corrente che il cavo di ricarica può sopportare, commutando l'interruttore S1 dall'estremità 12V all'estremità PWM.

Quando la tensione al punto di rilevamento 1 scende a 6 V, gli interruttori K1 e K2 dell'alimentatore si avvicinano alla corrente di uscita, completando così il circuito di alimentazione. Dopo che il veicolo elettrico e l'alimentatore hanno stabilito una connessione elettrica, il dispositivo di controllo del veicolo determina la capacità massima di alimentazione dell'alimentatore valutando il duty cycle del segnale PWM al punto di rilevamento 2. Ad esempio, per una colonnina di ricarica da 16 A, il duty cycle è del 73,4%, quindi la tensione all'estremità CP oscilla tra 6 V e -12 V, mentre la tensione all'estremità CC... La tensione del terminale scende da 4,9 V (stato connesso) a 1,4 V (stato di carica).

Una volta che l'unità di controllo del veicolo determina che la connessione di ricarica è completamente collegata (ovvero, S3 e S2 sono chiusi) e completa l'impostazione della corrente di ingresso massima consentita del caricabatterie di bordo (S1 passa al terminale PWM, K1 e K2 sono chiusi), il caricabatterie di bordo inizia a caricare il veicolo elettrico.

Durante questo processo, se il filo di terra PE viene scollegato, non si verificherà alcuna variazione di tensione nel punto di rilevamento, il circuito di alimentazione non potrà essere condotto e non sarà possibile stabilire una connessione elettrica tra il veicolo elettrico e l'apparecchiatura di alimentazione. In questo caso, il caricabatterie di bordo sarà spento.

2. Test di disconnessione della messa a terra del sistema di ricarica

Se la messa a terra di unSistema di ricarica della pila di ricarica CAIn caso di malfunzionamenti, l'apparecchiatura di alimentazione perde corrente, con il rischio di scosse elettriche e lesioni personali. Pertanto, testare e ispezionare le colonnine di ricarica è essenziale. Secondo standard come GB/T20324, GB/T 18487 e NB/T 33008, i test delle colonnine di ricarica CA includono principalmente ispezioni generali, test di commutazione del circuito sotto carico e test di anomalia della connessione. Utilizzando il BAIC EV200 come esempio, l'impatto di una messa a terra PE anomala sullo stato di carica del sistema di ricarica viene osservato testando le variazioni di corrente in ingresso e in uscita del caricabatterie di bordo.

Nel sistema mostrato nella Figura 3, i terminali CC e CP sul lato sinistro del caricabatterie di bordo sono linee di segnale di controllo della carica; PE è il filo di terra; e L e N sono terminali di ingresso 220 V CA.

I terminali sul lato destro dello schema del caricabatterie di bordo sono terminali di comunicazione a bassa tensione. La loro funzione principale è quella di inviare il segnale del caricabatterie di bordo alla linea di conferma della connessione della VCU, attivare la linea del segnale di riattivazione della carica per riattivare il quadro strumenti che visualizza lo stato di connessione e consentire al caricabatterie di riattivare la VCU e il BMS. La VCU riattiva quindi il quadro strumenti per iniziare a visualizzare lo stato di carica. I relè principali positivo e negativo all'interno della batteria di alimentazione sono controllati dal BMS per chiudersi tramite comandi dalla VCU, completando il processo di carica della batteria di alimentazione. Il terminale nella parte inferiore del caricabatterie di bordo in Figura 3, collegato alla scatola di controllo ad alta tensione, è il terminale di uscita CC ad alta tensione.

Nel test di guasto a terra PE, sono state utilizzate due pinze amperometriche per misurare simultaneamente le correnti di ingresso e di uscita. Un guasto a circuito aperto PE è stato impostato utilizzando un alimentatore CA autocostruito. Quando la linea PE era normalmente messa a terra, l'interruttore di messa a terra era acceso. Con la pinza amperometrica applicata alla linea L (o N), la corrente di ingresso CA misurata del caricabatterie di bordo era di circa 16 A. Con l'altra pinza amperometrica applicata al terminale di uscita CC del caricabatterie di bordo, la corrente misurata era di circa 9 A.

Quando il filo di messa a terra PE è stato scollegato e l'interruttore di messa a terra era spento, la corrente di ingresso CA misurata del caricabatterie di bordo era pari a 0 A e anche la corrente di uscita CC era pari a 0 A. Dopo aver rieseguito il test a circuito aperto, entrambe le correnti sono tornate immediatamente a 0 A. Questo test a circuito aperto sul terminale PE dimostra che quando il filo di messa a terra PE è scollegato, non c'è corrente ai terminali di ingresso e di uscita del caricabatterie di bordo, il che significa che il caricabatterie di bordo non è in funzione e quindi non eroga elettricità ad alta tensione alla scatola di controllo ad alta tensione, impedendo alla batteria di carica di caricarsi.

La messa a terra delle colonnine di ricarica CA è essenziale. Senza messa a terra, le stazioni di ricarica possono causare rischi di scosse elettriche. A causa della protezione di autospegnimento del circuito di ricarica, non è possibile stabilire una connessione tra il veicolo elettrico e l'apparecchiatura di alimentazione e il caricabatterie di bordo non funzionerà.

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