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直流充电桩上电源、CAN、RS485、RS232的隔离应用

1已有 215 次阅读  2016-10-14 13:31   标签电源  隔离 

直流充电桩是一个典型的强弱电结合的电子系统,充电功率流的强电部分跟后台的控制、显示、通讯、计费等弱电系统集合在一起,EMC和可靠性兼顾的问题比较棘手。下面简要描下电源、CAN、RS485/232的隔离在直流桩上的应用。





图 1 充电桩示意图

一、直流桩的主要通信方式

1、CAN-bus:根据GB/T 20234.1-2015《电动汽车传导充电用连接装置》的规范,直流桩与电动汽车通过CAN接口进行通信,每一个充电插头都有CAN接口。一桩两充、一桩四充则有多个CAN接口。同时,控制单元和充电机之间一般也通过CAN通信,控制整个充电的过程。

2、RS485:电能表、绝缘检测和控制单元之间一般通过RS-485相连,完成电量的统计计费、漏电检测等。

3、RS232:刷卡、微打等功能部件和控制单元之间,一般用RS-232相连,完成身份识别、扣费、账单打印等功能。

4、Wifi、GPRS、工业以太网等:主要是连接车联网、服务器后台等,方便实现远程的系统监控、升级、数据管理等。

如图 2所示是国家电网的直流充电机通用技术规范示例的通信关系图。





图 2 国家电网的充电桩通信关系图

二、直流桩上的电源、CAN、RS485/232隔离应用解决方案

就CAN、RS485、RS232的通信方式来说,不论是直流桩还是交流桩,因一般通信的距离不会很长,节点数也不需要很多,一般的收发器都能满足波特率、节点数量的需求。对于直流桩而言,同时也需强调其它保护及可靠性的方面的需求:

1、优异的EMS性能:直流桩内部或周边有大功率的充电机,会产生较强的电磁干扰,通信模块自身需能有效防护电磁能量,同时具备隔离功能,降低每个子系统相互之间的串扰及共模噪声的影响。

2、可靠的总线防护:充电桩在给车充电时,充电枪常需跟车载充电口连接、断开,同时不同汽车的车况环境不一样,在此过程中,充电枪内负责跟BMS通信的CAN接口极易产生ESD、瞬态的电压变化、电火花干扰等,若无充分的防护,CAN接口容易损坏。

3、宽泛的温度适应性:直流桩一般安装在空旷的室外,国内南北方的室外温度可达-35℃~+45℃,同时桩内大功率充电机工作时会给周边辐射大量的热量,综合考量环境温度和直流桩工作与否的状态,桩内的温度变化范围预计可达-35℃~+70℃,对各个桩内部件而言,都是严苛的考验,通信模块需能胜任。

4、低故障率:直流桩承担着给电动汽车续航的重任,同时大都安装在高速公路、空旷的野外等环境,出故障后的直接损失和维护成本都比较高,要求包括隔离模块在内的各部件高可靠、低故障,保证充电桩持久稳定的为顾客服务。

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