车载充电机(OBC)的角色与瓶颈在交流充电的链条中,车载充电机(OBC)扮演着不可替代的角色。它是一个高度集成的电力电子设备,主要功能是将来自交流充电桩的交流电,转换成动力电池所需的直流电,并控制充电的电流和电压,执行恒流、恒压等精确的充电策略,以保护电池健康、延长其寿命。OBC的功率等级直接决定了交流充电的速度。目前,主流家用电动车的OBC功率在6.6kW到11kW之间,部分车型支持22kW。这就是为什么即使安装了更高功率的交流桩,充电速度也可能无法提升的根本原因。OBC的技术发展也面临着挑战,如提升功率密度(在有限体积内实现更高功率)、提升转换效率(减少能量损耗)、集成车载DC-DC转换器等功能,以及降低成本。未来,随着电池容量的增大,用户对充电速度期望的提高,支持更高功率的OBC可能会成为趋势,但这需要平衡成本、重量和车辆空间布局。欧标要求交流桩支持ISO15118协议,这要求车内除了OBC还得加一个对接交流桩PLC的协议板。交流桩PLC目前有EIM和PnC两种工作模式,PnC模式离具体实施还有很长的时间。欧美标慢充SECC交流桩PLC

交流充电桩的功能是提供可控的交流电源,由电网输入380V或220V三相/单相交流电,经保护装置(如漏电断路器、过载保护)后,通过电缆连接至车辆。车载充电机(OBC)负责将交流电转换为直流电,并调节电压与电流以匹配电池特性。例如,11kW三相交流桩输出电流为16A,通过PWM信号与车辆通信,动态调整充电参数。此过程需严格遵循ISO 15118或GB/T 27930协议,确保握手阶段、充电阶段及结束阶段的信号同步。能量转换效率约90%,损耗主要来自线缆电阻与变压器发热。为提升效率,部分桩采用碳化硅(SiC)器件,降低开关损耗。常规桩增加交流桩PLC后成为符合新欧标要求的交流桩。欧洲交流充电桩15118交流桩PLC控制板交流桩PLC是一片通讯板只负责和车交互充电信息。

交流充电桩的安全设计与防护措施安全是首要原则。交流充电桩从硬件到软件层面都内置了多重防护机制。在硬件方面,包括漏电保护器(RCD),能够在检测到微小漏电流时迅速切断电源,防止触电;过流保护装置(如断路器),在电流异常增大时跳闸,防止线路过热引发火灾;过压/欠压保护,防止异常电压损坏车辆设备;以及防雷击浪涌保护器。在连接环节,充电桩与车辆之间通过控制导引电路进行持续通信,只有在确认连接牢固、接地良好、绝缘电阻正常后,才会允许闭合接触器开始充电。一旦在充电过程中检测到任何异常,如拔插头、通信中断、绝缘故障等,会立即停止供电。软件层面,则有温度监控、充电过程实时诊断、以及通过远程平台进行的故障预警和远程断电能力。这些层层设防的机制,共同确保了交流充电过程对人身和财产的足够安全。欧标新规要求增加交流桩PLC以支持ISO15118协议,对安全包括网络安全多了一层保障。
安全是交流充电桩设计的首要原则,需满足IP54防护等级(防尘防水)及IEC61851-1标准。关键防护措施包括:漏电保护:通过RCD(剩余电流装置)检测漏电流,动作阈值≤30mA,确保人体安全。过压/欠压保护:当电网电压超出±10%范围时,自动切断电源,避免设备损坏。过温保护:内置温度传感器,监测电缆与桩体温度,超过85℃时停机。防雷击保护:安装浪涌保护器(SPD),抵御雷击或电网浪涌。故障处理流程包括:自检阶段(检测接地、绝缘)、通信阶段(与车辆交换数据)、充电阶段(实时监控电流/电压)。若发生故障,桩体通过LED指示灯或APP推送报警信息,指导用户排查。例如,通信中断时,需检查CAN总线连接或重启控制器。新的欧标交流桩要求增加交流桩PLC使得安全更有保障,国标应该也会朝这个方向走增加交流桩PLC后会使交流桩成本增加很多,不利于交流桩的普及。

交流充电桩的通信协议与互联互通为了实现智能充电、支付和运维,充电桩必须能够与后台管理系统、用户App以及车辆进行通信。这依赖于一套标准的通信协议。在桩与后台之间,欧美通用的是OCPP(开放充电点协议),它是一个全球性的开放标准,允许不同制造商的充电桩与不同供应商的后台管理系统进行对接,实现了设备和运营平台的解耦,促进了市场公平竞争。在桩与车辆之间,除了基本的控制导引信号(定义于国家标准如GB/T18487.1)确保基本充电安全外,上层的数据交换(如车辆VIN码、电池状态、预计充电时间)则通过电力线通信(PLC)或CAN总线等方式进行。互联互通是行业健康发展的关键,它意味着用户可以使用一个App、一张RFID卡在不同的运营商充电桩上完成认证和支付,享受无缝体验,而无需下载一堆应用程序、预存大量资金。目前,行业仍在向更彻底的互联互通努力。交流桩只能通过交流桩PLC通讯,其线缆没预留别的总线。如果交流桩要增加通信功能只能选择ISO15118标准,即增加交流桩PLC协议板。欧美标新能源汽车充电交流桩PLC控制板
市面上大部分充电桩都不需要和车通讯用不到PLC协议板。欧美标慢充SECC交流桩PLC
全球主要认证包括:中国:CQC认证(强制),符合GB/T18487.1-2015。欧洲:CE认证,满足EN61851-1标准。美国:UL认证,符合SAEJ1772标准。出口桩需通过目标国认证,如欧盟需满足EMC(电磁兼容)指令。未来交流充电桩将向以下方向发展:大功率化:22kW以上桩体普及,但对交流桩来说22kw基本到了电网的极限。智能化:AI算法优化充电策略,预测电池寿命。无线充电:通过电磁感应实现无接触充电,提升便利性。V2X(车辆到一切):电动车与电网、家庭、社区互联,构建能源互联网。欧标交流桩通过增加iso15118协议的支持(常规桩增加一个交流PLC协议版)后为无线充电和自动充电铺平了道路。欧美标慢充SECC交流桩PLC
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