Erdungsschutzprüfung für AC/DC-Ladesäulen für neue Energiefahrzeuge

1. Erdungsschutz der Ladepfähle

Ladestationen für Elektrofahrzeuge lassen sich in zwei Typen unterteilen:Wechselstrom-Ladesäulenund Gleichstrom-Ladesäulen. Wechselstrom-Ladesäulen liefern 220 V Wechselstrom, der vom bordeigenen Ladegerät in Hochspannungs-Gleichstrom umgewandelt wird, um die Antriebsbatterie zu laden.Gleichstrom-LadesäulenEs liefert 380-V-Drehstrom, der die Batterie direkt über den Schnellladeanschluss lädt, ohne den Umweg über das Bordladegerät. Die nationale Norm GB/T20234.1 legt die Anforderungen an Fahrzeug- und Stromversorgungsschnittstellen klar fest.Wechselstrom-Ladegeräte für Elektrofahrzeugeverwenden Sie die nationale Standard-Sieben-Pin-Schnittstelle, währendGleichstromladegeräteEs wird die nationale Standard-Neun-Pin-Schnittstelle verwendet. Die PE-Pins der beiden fahrzeugseitigen Ladeschnittstellen sind beides Erdungsanschlüsse (siehe Abbildung 1). Die Funktion des Erdungskabels PE besteht darin, die Karosserie des Elektrofahrzeugs zuverlässig über den Wechselstrom zu erden.Ladestation für ElektroautosGemäß der nationalen Norm GB/T 18487.1 muss der Erdungsdraht PE des Stromversorgungsgeräts mit der Masse der Fahrzeugkarosserie (PE-Pin in Abbildung 1) verbunden werden, damit der Ladevorgang des Elektrofahrzeugs ordnungsgemäß funktioniert.

Abbildung 1. PE-Pin der fahrzeugseitigen Ladeschnittstelle

Bei der Lademethode, bei der ein Wechselstrom verwendet wirdLadestation für Elektrofahrzeugeverwendet einen bidirektionalen Fahrzeugstecker zum Anschluss an dasLadeanschluss für ElektrofahrzeugeAls Beispiel wird die Steuerschaltung dieses Ladesystems analysiert; ihr Schaltplan ist in Abbildung 2 dargestellt.

Wenn das Netzteil auf Ladevorgang eingestellt ist und das Gerät fehlerfrei funktioniert, sollte die Spannung am Messpunkt 1 12 V betragen.

Wenn der Bediener die Ladepistole hält und die mechanische Verriegelung betätigt, schließt S3, aber die Fahrzeugschnittstelle ist nicht vollständig verbunden, die Spannung am Detektionspunkt 1 beträgt 9 V.

Wenn dieLadepistoleSobald die Verbindung zum Ladeanschluss des Fahrzeugs vollständig hergestellt ist, schließt Schalter S2. In diesem Moment sinkt die Spannung an Messpunkt 1 rapide ab. Das Netzteil prüft das Signal über die CC-Verbindung und ermittelt die Stromstärke, die das Ladekabel aushält. Anschließend schaltet es Schalter S1 von der 12-V-Seite auf die PWM-Seite.

Wenn die Spannung an Messpunkt 1 auf 6 V absinkt, schließen die Schalter K1 und K2 des Netzteils den Ausgangsstromkreis und schließen so den Stromkreis. Nachdem das Elektrofahrzeug und das Netzteil eine elektrische Verbindung hergestellt haben, ermittelt das Fahrzeugsteuergerät die maximale Leistungsaufnahme des Netzteils anhand des Tastverhältnisses des PWM-Signals an Messpunkt 2. Bei einer 16-A-Ladesäule beträgt das Tastverhältnis beispielsweise 73,4 %. Daher schwankt die Spannung am CP-Anschluss zwischen 6 V und -12 V, während die Spannung am CC-Anschluss von 4,9 V (geschlossener Zustand) auf 1,4 V (Ladezustand) absinkt.

Sobald das Fahrzeugsteuergerät feststellt, dass die Ladeverbindung vollständig hergestellt ist (d. h. S3 und S2 sind geschlossen) und die Einstellung des maximal zulässigen Eingangsstroms des On-Board-Ladegeräts abgeschlossen ist (S1 schaltet auf den PWM-Anschluss, K1 und K2 sind geschlossen), beginnt das On-Board-Ladegerät mit dem Laden des Elektrofahrzeugs.

Wird während dieses Vorgangs die PE-Erdungsleitung unterbrochen, ändert sich die Spannung am Messpunkt nicht, der Stromkreis kann nicht geschlossen werden und es kann keine elektrische Verbindung zwischen dem Elektrofahrzeug und dem Stromversorgungsgerät hergestellt werden. In diesem Fall ist das On-Board-Ladegerät ausgeschaltet.

2. Prüfung der Erdungstrennung des Ladesystems

Wenn die Erdung einesLadesystem der Wechselstrom-LadesäuleBei Fehlfunktionen der Stromversorgungseinrichtungen kann es zu Stromverlusten kommen, die Stromschläge und Verletzungen verursachen können. Daher ist die Prüfung und Inspektion von Ladesäulen unerlässlich. Gemäß Normen wie GB/T20324, GB/T 18487 und NB/T 33008 umfasst die Prüfung von Wechselstrom-Ladesäulen im Wesentlichen allgemeine Inspektionen, Schaltprüfungen unter Last und Prüfungen auf Verbindungsfehler. Am Beispiel des BAIC EV200 wird der Einfluss einer fehlerhaften Erdung der Schutzleiter auf den Ladezustand des Ladesystems durch Messung der Eingangs- und Ausgangsstromänderungen des On-Board-Ladegeräts untersucht.

Im in Abbildung 3 dargestellten System sind die Klemmen CC und CP auf der linken Seite des Bordladegeräts Ladesteuersignalleitungen; PE ist die Erdungsleitung; und L und N sind 220V AC Eingangsklemmen.

Die Anschlüsse auf der rechten Seite des Schaltplans des Bordladegeräts sind Niederspannungs-Kommunikationsanschlüsse. Ihre Hauptfunktion besteht darin, das Signal des Bordladegeräts an die VCU-Verbindungsbestätigungsleitung zurückzumelden, die Ladeaufweckleitung zu aktivieren, um das Instrumentenpanel mit der Anzeige des Verbindungsstatus aufzuwecken, und das Ladegerät zu veranlassen, VCU und BMS aufzuwecken. Die VCU weckt dann das Instrumentenpanel auf, um den Ladestatus anzuzeigen. Die positiven und negativen Hauptrelais in der Antriebsbatterie werden vom BMS über Befehle der VCU angesteuert und schließen, wodurch der Ladevorgang der Antriebsbatterie abgeschlossen wird. Der Anschluss unten am Bordladegerät in Abbildung 3, der mit dem Hochspannungs-Steuergerät verbunden ist, ist der Hochspannungs-Gleichstromausgang.

Beim PE-Erdungsfehlertest wurden zwei Stromzangen verwendet, um gleichzeitig die Eingangs- und Ausgangsströme zu messen. Ein PE-Unterbrechungsfehler wurde mithilfe eines eigens entwickelten Wechselstromnetzteils erzeugt. Im Normalbetrieb mit Erdung der PE-Leitung war der Erdungsschalter eingeschaltet. Mit der an die L- (oder N-)Leitung angelegten Stromzange betrug der gemessene Wechselstrom-Eingangsstrom des Bordladegeräts ca. 16 A. Mit der anderen Stromzange am Gleichstrom-Ausgangsanschluss des Bordladegeräts wurde ein Strom von ca. 9 A gemessen.

Als die Erdungsleitung PE getrennt und der Erdungsschalter ausgeschaltet war, betrug der gemessene Wechselstrom-Eingangsstrom des Bordladegeräts 0 A und der Gleichstrom-Ausgangsstrom ebenfalls 0 A. Bei erneuter Durchführung des Leerlauftests kehrten beide Ströme sofort auf 0 A zurück. Dieser Leerlauftest am PE-Anschluss zeigt, dass bei getrennter Erdungsleitung PE kein Strom an den Ein- und Ausgangsanschlüssen des Bordladegeräts fließt. Das bedeutet, dass das Bordladegerät nicht funktioniert und daher keine Hochspannung an die Hochspannungs-Steuereinheit abgibt, wodurch das Laden der Antriebsbatterie verhindert wird.

Die Erdung von Wechselstrom-Ladesäulen ist unerlässlich. Ohne Erdung besteht die Gefahr eines Stromschlags. Aufgrund der automatischen Abschaltfunktion des Ladekreises kann keine Verbindung zwischen Elektrofahrzeug und Stromversorgung hergestellt werden, und das On-Board-Ladegerät funktioniert nicht.

—DAS ENDE—