SAE标准的设计构想1
0赞这个周的业余时间基本都花在了SAE1772上,前面写过一篇文章是关于SAE1772的安全考虑,但写得并不是在点子上,从这份带有强烈的推荐性和技术性的标准上,可以解读出来不少的东西,是我们系统设计和硬件设计必不可少的参考材料。
这份标准总体而言,前期是围绕功能介绍展开的,最主要的为2点:
1.引导启动(Control Pilot)
这是由供电设备所控制的功能,主要实现供电的启动功能,包含以下几个部分:
a.判断供电设备与电动汽车之间的充电接口的连接情况
b.管理电能的供应和禁止提供
c.通知电动汽车充电设备能够提供的电流大小
d.监测设备地的连接情况
e.建立电动汽车的通风情况(此功能目前没看出来怎么实现的)
2.连接的检测(Proximity Detection)
这是主要在充电启动以后,由电动汽车提供完成对充电接口连接的检测,主要分为三个部分:
a.在有目的地的停止充电,对充电设备和人员进行保护。
b.防止意外中断时出现的电弧,这可能对人造成一定伤害(能量将引起皮肤损伤)。
c.这也是一个关闭充电口盖的驱动信号。
实现的电路图已经在上文中有所展现了,那么这次主要考虑系统的设计,这里由几个问题展开。
1.为什么引导电路的电源需要在供电设备端?
这是一个很有趣的话题,我们有两种选择,一是放在供电设备端,二是放在电动汽车端。
A.不能将12V电源装载车上
由于充电过程的引导起作用的时候,电动车是不存在交流电源的。那么它只能从两个地方来提供电源,一为辅助电源(12V电池),二为高压电源(动力电池,一般为300~400V)。
低压电源面临的问题是,它的波动比较大,常规电池的波动范围在9~16V,在新能源车中,由于DC-DC变换器代替了原有的发电机 (Generator),AGM铅酸电池代替了原有的普通的铅酸电池,其电压范围可能会缩小,但波动也会相对较大。而为了区分各个状态,在无法传送源电压 的情况下,标准中把电源的误差定位5%(看注释),因此使用低压电源的时候,就必须使用一个拓扑相对复杂的,精度较高的电压变换器。
使用高压电源的问题更加复杂,这是因为等于将充电器的DC输出引出至其单独的控制电源端,并设计相应的Flyback或其他拓扑的降压器(占空比较小), 想要控制精度可能需要附加一个12V的LDO输出,在充电过程中,整个高压电池是不对外输出动力电源的。在没有充电开始的时候,BMS一般不会将充电的继 电器吸合的,因此在保护逻辑下,无法把高压以安全的方式引出来的。
由此可见,通过电动车输出一个相对精准的12V电源有多么的困难,需要添加的成本也很大。关键是,这个电源还得跟着车子到处跑,因为其安装在车上的。
B.供电设备提供12V相当容易
这个可以从图片中可见,使用一个变压器+整流管+普通稳压器就可以非常容易的完成这个功能,由于使用的情况是工业级的,甚至器件等级都可能降低(这个线束是放在车上的,因此不太容易降级)。
这个问题基本上可以论述结束了,供电引导的过程,实质上是供电设备进行引导,电动车根据BMS的情况进行应答,在充电结束后(30%~80%,不需要浮充 充满),可以根据自身的情况通知供电设备关闭电源。因此这种逻辑可以保证,人员按照指示完成充电(这是指电池的需要,而不是付费的钱用完了)以后,拔出不 带电的充电口,这个逻辑应该来说是相当的严密。
2.线束连接的检测电源为什么由电动汽车上引出,为什么是5V?
事实上,由于前面的引导电路的功能,线束连接的检测一定是发生在引导电路起作用以后,然后通过电动汽车进行确认连接。在所有的电源+负载的连接中,中间的 连接断开,避免电火花产生和充电设备受损的最好方法是由负载检测连接,然后根据这个状态来确定车载充电机的行为。因此,从车上引出一路电源来供给是较为合 理的。
这这个过程中,可发现它的电路设计可以判断多种状态:
1.未连接和意外断开:等效电阻为R5连接
2.正常连接:R6//R5
3.需要断开:(R6+R7)//R5
由于区分的状态较少,而且可以通过电动车的S2开关告知供电设备,因此可以完成电动车供电,自身检测。这简化了设计的逻辑,检测的过程是需要有时序控制的,在表格8里面有着完整的定义。
使用5V完全是为了简单,可以使用低压电源+LDO的方式完成,由于此LDO是引出的,因此可以单独考虑一个外接,成本也相对较低。
注释:如果12V的电压误差较大,将使得多状态电压之间存在重叠,这个问题在下篇文章中将作为详细内容进行分析。