图4 交流充电过程视图

3 直流充电系统

3.1 直流充电的组成

直流充电是指外部电网输入给车辆的电压为直流电，即直流充电桩把380V AC三相电转化为直流电，通过标准直流充电插头和充电插座输送给车辆，直接给动力电池充电，完成基本的直流充电。

直流充电的部件主要有直流充电插座（直流充电插座线束）、车辆控制器（VCU、BMS）和直流充电桩等，如图5所示。

图5 直流充电的组成

其中直流充电插座固定在车辆上，直接连接动力电池，直流充电桩固定在停车场，各部件的作用如下：

（1）直流充电插座是国家标准件，是车辆连接外部电网的接口，其有1路CAN通讯回路（2个接口），1路低压辅助供电回路（2个接口），2个信号回路，1个接地回路和1正1负的2个高压回路，共9个接口。

（2）车辆控制器是实时监控车辆状态，并根据国家标准GB/T 27930-2015《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》协议格式和内容，发出控制指令给直流充电桩，使其工作或停止工作，控制其输出电流和电压等，是车辆充电的控制大脑。

（3）直流充电桩是一个大功率的非车载充电机，其把380V AC交流电转化为直流电后，通过标准充电插头和充电插座连接，直接给动力电池充电。其工作功率一般都较大，因此大大缩短充电时间。

3.2 直流充电的电气原理

直流充电方式只有一种模式，即为国标所述的充电模式4，其电气原理图如图6所示。

图6 模式4直流充电的电气原理图

直流充电是国家标准的充电方式，其电气原理图、检测和控制要满足标准GB/T 18487.1-2015《电动汽车传导充电系统 第1部分：通用要求》的要求，如图6所示。

根据标准要求，CC1信号是直流充电桩判断充电插头和充电插座是否连接的信号；CC2是车辆判断充电插头和插座是否连接的信号；S 和S-是CAN信号通道；A 和A-是辅助电源，以乘用车为例是12V，以大巴车为例是24V。直流充电桩可通过A 和A-提供辅助电源，但在标准里并未强调一定要使用此辅助电源，车辆可根据实际需求应用。电气原理图中的各电阻值都必须满足标准要求，且控制器必须按照标准进行判断，以满足车辆在市场上的充电需求。

3.3 直流充电的控制策略

直流充电的电气原理图不仅要满足标准要求，且与车辆的控制器的通讯协议也必须符合国标格式和内容，车辆才可实现在市场上充电。以某个项目为例，充电是给动力电池充电，为了便于执行控制，直接使用动力电池的BMS与直流充电桩进行信息交互和检测，VCU只作为辅助判断，其控制策略和顺序如下：

①车辆未使用A 和A-辅助电源，因为此电源为车辆外部电压，其可靠性不稳定，因此未使用。

②BMS检测CC2信号和通过S 和S-与直流充电桩进行信息交互。

③车辆在休眠或停车状态时，当直流充电插头和直流充电插座插合时，BMS检测到CC2信号，自唤醒。

④BMS自唤醒后唤醒VCU，车辆进入直流充电模式。

⑤直流充电桩通过检测到CC1信号，判断充电插座和插头是否连接完全。

⑥BMS和直流充电桩进行信息交互。

⑦BMS根据直流充电桩反馈的信息和车辆状态进行判断，发送开始充电或停止充电给直流充电桩。

⑧直流充电桩根据CC1信号和BMS反馈信息，执行充电或停止充电。

⑨当充电完成或停止充电后，整车进入休眠，减少能量的消耗。

以上是简单的控制过程，在使用和操作要求上与交流充电相似。但直流充电过程，当停止充电后，需重新拔枪再插抢，才可进行第二次充电，此方式区别于交流充电，也是为了保证充电安全。其充电过程的电压变化如图7所示。

图7 直流充电过程视图

4 总结

无论是纯电动汽车或可充电混合动力汽车的充电系统，基本都按照标准要求执行，才能满足车辆在市场上的充电需求。

交流充电电流相对较小，有利于电池的使用寿命，且不易过热和发生故障。直流充电虽然能更快的完成充电，但对车辆的电池损伤较大，也易发生过热，从而起火，因此建议车辆多采用交流充电模式，可有效延长电池寿命和减少事故发生。

除了标准要求外，车辆控制器需实时监控车辆的状态，例如电池是否过热、过压、过充、过流、绝缘阻值是否下降等，是整车厂需要完善的控制策略，以保证充电安全。