国家电网电动汽车充电设备标准化设计方案-直流充电设备专用部件.doc
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1、电动汽车充电设备标准化设计方案直流充电设备专用部件2019年10月28日目录1.概述32.设计标准33.技术要求33.1.充电控制器33.2.充电模块53.3.A型开关模块73.4.B型开关模块83.5.C型开关模块93.6.计费控制单元103.7.液晶显示屏113.8.读卡器123.9.状态指示灯133.10.电子锁控制板133.11.散热系统控制板144.设计方案144.1.充电控制器144.2.充电模块204.3.A型开关模块244.4.B型开关模块294.5.C型开关模块334.6.计费控制单元354.7.液晶显示屏384.8.读卡器404.9.状态指示灯414.10.电子锁控制板42
2、4.11.人机界面431. 概述本设计方案通过对直流充电设备的充电控制器、充电模块、开关模块、计费控制单元等专用部件的功能性能、接口定义、结构尺寸等要求进行统一规范设计,实现不同供货厂家专用部件兼容互换。2. 设计标准GB/T 4208外壳防护等级(IP代码)GB/T 13384-2008机电产品包装通用技术条件GB/T 18487.1-2015电动汽车传导充电系统 第1部分:通用要求GB/T 18487.2-2017电动汽车传导充电系统 第2部分:非车载传导供电设备电磁兼容要求GB/T 20234.3-2015电动汽车传导充电用连接装置 第3部分:直流充电接口NB/T 33001-2018电
3、动汽车非车载传导式充电机技术条件NB/T 33008.1-2018电动汽车充电设备检验试验规范 第1部分:非车载充电机Q/GDW 1233-2014电动汽车非车载充电机通用要求Q/GDW 1591-2014电动汽车非车载充电机检验技术规范Q/GDW 11709.1-2017电动汽车充电计费控制单元 第1部分:技术条件Q/GDW 11709.2-2017电动汽车充电计费控制单元 第2部分:与充电桩通信协议Q/GDW 11709.3-2017电动汽车充电计费控制单元 第3部分:与车联网服务平台通信协议Q/GDW 11709.4-2017电动汽车充电计费控制单元 第4部分:检验技术规范3. 技术要求
4、3.1. 充电控制器如图3-1所示,直流充电控制器由充电主控模块和功率控制模块两部分组成。充电主控模块电气接口包括充电连接控制导引、BMS通讯、直流侧采样与控制等;功率控制模块电气接口包括交流侧采样与控制、充电模块通讯及散热系统控制等。 图31 直流充电控制器接口示意图直流充电控制器规定的正常工作温度为-2560,相对湿度为5%95%,电磁兼容性能参照计费控制单元相关技术要求。直流充电控制器的接口端子定义和结构外形要求见4.1节,状态指示和接线端子要求如下:1、具备正常工作指示功能,指示灯面板显示:绿色,正常秒闪;2、插接端子使用两端带固定位的5.08间距分体式端子,端子座为90弯针,如图 3
5、所示,端子头为直插式,如图3-3所示。图 32 插接端子端子座图33 插接端子端子头3.2. 充电模块充电模块性能指标要求见表3-1,接口端子定义及结构外形要求见4.2节。表31 充电模块性能指标要求项 目技术要求额定功率20 kW环境条件工作温度-2055(-2055满载输出,超过55降容输出,超过75关机)相对湿度5 %95 %海拔2000 m输入特性交流工作电压范围AC 285 VAC 475 V交流输入电源频率50 Hz 1 Hz功率因数0.95(4 kW输出功率10 kW);0.98(10 kW输出功率20 kW)谐波电流限值5%(10 kW输出功率20 kW)输出特性输出电压范围2
6、00 V750 V恒功率输出330 V500 V和500 V750 V稳压精度不超过0.5 %(稳压状态,输入电压AC 323 V456 V,输出电压200 V750 V,输出电流0额定电流值)稳流精度不超过1 %(稳流状态,输入电压AC 323 V456 V,输出电压200 V750 V,输出电流20%额定电流额定电流值)电压纹波因数不大于1%(稳压状态,输入电压AC 323 V456 V,输出电压200 V750 V,输出电流0额定电流值)输出电压设定误差不超过0.5 %(稳压状态,输出电压200 V750 V)输出电流设定误差不超过0.3 A(设定的输出直流电流30 A);不超过1 %(
7、稳流状态,设定的输出直流电流30 A)输出电压电流采样更新周期不大于200 ms限压特性稳流状态运行时,直流输出电压超过整定值,自动限值输出电压增加,转为稳压状态限流特性稳压状态运行时,直流输出电流超过整定值,自动限值输出电流增加,转为稳流状态启动输入冲击电流110 %额定输入电流启动输出电压过冲4 %整定值启动输出电流过冲不大于当前整定值的5 %(设定电流大于等于30 A时);不大于1.5 A(设定电流小于30 A时)输出电流响应时间不大于1 s(电流变化值20A);不大于I/20 s(电流变化值20A)效率90 %(4 kW输出功率10 kW);94 %(10 kW输出功率20 kW)自泄
8、放特性模块关机后,直流输出电压应在1 s内降到48 V以下防反灌特性直流输出具备防止反向电流的二极管保护特性输入欠压保护AC 270 V10 V(欠压时告警并关机,电压恢复正常后保持关机,由上位机控制输出)输入过压保护AC 490 V10 V(过压时告警并关机,电压恢复正常后保持关机,由上位机控制输出)输入缺相保护具备(缺相时告警并关机,电压恢复正常后保持关机,由上位机控制输出)输入过流保护具备(熔断器)输入防雷保护5 kA输出过压保护DC 765 V5 V(过压时告警并关机,重新上电恢复)输出过流保护具备输出侧短路回收特性(过流时告警并关机,故障电流消失后保持关机,由上位机控制输出)过温保护
9、75 C2 C(过温时告警并关机,温度恢复正常后保持关机,由上位机控制输出)急停保护具备(光电隔离输入,外部9 V15 V电源,低电平运行,高电平关机)风扇故障保护具备(风扇故障时告警并关机,重新上电恢复)接地保护电阻0.1 绝缘性能绝缘电阻输入对外壳、输出对外壳、输入对输出、输入对通讯、输出对通讯:1000 V,不小于100 M;通讯对外壳:500 V,不小于100 M介质强度输入对外壳、输出对外壳、输入对输出、输入对通讯、输出对通讯:DC 3500 V,1 min;通讯对外壳:DC 1400 V,1 min冲击耐压输入对外壳、输出对外壳、输入对输出:6 kV其他特性外壳防护等级IP20噪声
10、60 dB电磁兼容静电放电抗扰度:GB/T 17626.2-2018,3级;射频电磁场辐射抗扰度:GB/T 17626.3-2006,3级;电快速瞬变脉冲群抗扰度:GB/T 17626.4-2018,3级;浪涌(冲击)抗扰度:GB/T 17626.5-2008,3级;射频场感应的传导骚扰抗扰度:GB/T 17626.6-2017,3级;工频磁场抗扰度:GB/T 17626.8-2006,4级;电压暂降、短时中断抗扰度:GB/T 17626.11-2012;传导发射限值:GB 4824-2013中表2要求;辐射发射限值:GB 4824-2013中表4要求散热方式风冷,前进风,后出风通讯方式1路,
11、CAN2.0B,125kbps,电气隔离3.3. A型开关模块A型开关模块为四进两出开关器件,由切换开关、开关控制器等部分组成,与直流充电控制器功率控制模块通讯,实现对充电模块输出切换控制。A型开关模块主电路拓扑见图4-4,技术性能要求见表3-2,接口端子定义及结构外形要求见4.3节。表32 A型开关模块性能指标项 目技术要求环境条件工作温度-2560相对湿度5 %95 %海拔2000 m输入特性额定工作电压DC 750 V工作电压范围DC 200 VDC 750 V额定工作电流DC 63 A输出特性额定工作电压DC 750 V工作电压范围DC 200 VDC 750 V额定工作电流DC 25
12、0 A绝缘性能绝缘电阻输入对外壳、输出对外壳、输入对输出、输入对通讯、输出对通讯:1000 V,不小于100 M;通讯对外壳:500 V,不小于100 M介质强度输入对外壳、输出对外壳、输入对输出、输入对通讯、输出对通讯:DC 3500 V,1 min;通讯对外壳:DC 1400 V,1 min冲击耐压输入对外壳、输出对外壳、输入对输出:6 kV其他特性外壳防护等级IP20电磁兼容静电放电抗扰度:GB/T 17626.2-2018,3级;射频电磁场辐射抗扰度:GB/T 17626.3-2006,3级;电快速瞬变脉冲群抗扰度:GB/T 17626.4-2018,3级;浪涌(冲击)抗扰度:GB/T
13、 17626.5-2008,3级;射频场感应的传导骚扰抗扰度:GB/T 17626.6-2017,3级;工频磁场抗扰度:GB/T 17626.8-2006,4级;电压暂降、短时中断抗扰度:GB/T 17626.11-2012;传导发射限值:GB 4824-2013中表2要求;辐射发射限值:GB 4824-2013中表4要求。通讯方式1路,CAN2.0B,125kbps,用于与充电控制器通信。3.4. B型开关模块B型开关模块为一进四出开关器件,由切换开关、开关控制器等部分组成,与直流充电控制器功率控制模块通讯,实现对充电模块输出切换控制。B型开关模块主电路拓扑见图4-6,技术性能要求见表3-3
14、,接口端子定义及结构外形要求见4.4节。表33 B型开关模块性能指标项 目技术要求环境条件工作温度-2560相对湿度5 %95 %海拔2000 m输入特性额定工作电压DC 750 V工作电压范围DC 200 VDC 750 V额定工作电流DC 63 A输出特性额定工作电压DC 750 V工作电压范围DC 200 VDC 750 V额定工作电流DC 63 A绝缘性能绝缘电阻输入对外壳、输出对外壳、输入对输出、输入对通讯、输出对通讯:1000 V,不小于100 M;通讯对外壳:500 V,不小于100 M介质强度输入对外壳、输出对外壳、输入对输出、输入对通讯、输出对通讯:DC 3500 V,1 m
15、in;通讯对外壳:DC 1400 V,1 min冲击耐压输入对外壳、输出对外壳、输入对输出:6 kV其他特性外壳防护等级IP20电磁兼容静电放电抗扰度:GB/T 17626.2-2018,3级;射频电磁场辐射抗扰度:GB/T 17626.3-2006,3级;电快速瞬变脉冲群抗扰度:GB/T 17626.4-2018,3级;浪涌(冲击)抗扰度:GB/T 17626.5-2008,3级;射频场感应的传导骚扰抗扰度:GB/T 17626.6-2017,3级;工频磁场抗扰度:GB/T 17626.8-2006,4级;电压暂降、短时中断抗扰度:GB/T 17626.11-2012;传导发射限值:GB 4
16、824-2013中表2要求;辐射发射限值:GB 4824-2013中表4要求通讯方式1路,CAN2.0B,125kbps,用于与充电控制器通信3.5. C型开关模块C型开关模块为四进四出开关器件,由切换开关、开关控制器等部分组成,与直流充电控制器功率控制模块通讯,实现两个240kW四充接口充电柜桥接,满足充电功率扩容需求。C型开关模块主电路拓扑见图4-8,技术性能要求见表3-4,接口端子定义及结构外形要求见4.5节。表34 C型开关模块性能指标项 目技术要求环境条件工作温度-2560相对湿度5 %95 %海拔2000 m输入特性额定工作电压DC 750 V工作电压范围DC 200 VDC 75
17、0 V额定工作电流DC 250 A输出特性额定工作电压DC 750 V工作电压范围DC 200 VDC 750 V额定工作电流DC 250 A双向特性正向电流DC 250 A反向电流DC 250 A绝缘性能绝缘电阻输入对外壳、输出对外壳、输入对输出、输入对通讯、输出对通讯:1000 V,不小于100 M;通讯对外壳:500 V,不小于100 M介质强度输入对外壳、输出对外壳、输入对输出、输入对通讯、输出对通讯:DC 3500 V,1 min;通讯对外壳:DC 1400 V,1 min冲击耐压输入对外壳、输出对外壳、输入对输出:6 kV其他特性外壳防护等级IP20电磁兼容静电放电抗扰度:GB/T
18、 17626.2-2018,3级;射频电磁场辐射抗扰度:GB/T 17626.3-2006,3级;电快速瞬变脉冲群抗扰度:GB/T 17626.4-2018,3级;浪涌(冲击)抗扰度:GB/T 17626.5-2008,3级;射频场感应的传导骚扰抗扰度:GB/T 17626.6-2017,3级;工频磁场抗扰度:GB/T 17626.8-2006,4级;电压暂降、短时中断抗扰度:GB/T 17626.11-2012;传导发射限值:GB 4824-2013中表2要求;辐射发射限值:GB 4824-2013中表4要求通讯方式1路,CAN2.0B,125kbps,路用于与充电控制器通信3.6. 计费控
19、制单元计费控制单元由CPU处理器、非易失性存储器、ESAM模块、定位模块、语音模块、通信接口、显示接口、开关量输入接口、开关量输出接口、时钟、电源等部分组成,与车联网平台和充电控制器通信,实现认证、结算、人机交互等业务功能。计费控制单元技术性能要求见表3-5。模块接口端子定义及结构外形要求见4.6节。表35 计费控制单元功能接口要求项目技术要求外扩存储规格标准SD卡容量最高支持16GB安装方式外插式安装移动通信网络制式配置同时支持中国移动及中国联通2G/3G/4G、中国电信4G的全网通通信模块支持IPv4、IPv6协议要求SIM卡槽2个标准SIM卡槽,外插式安装技术要求支持应用软件选择使用其中
20、任一SIM卡连接通信网络,具备自动切换功能。无线拨号程序具备断线自动重连功能定位定位模块内置支持北斗/GPS双模系统的定位模块安全芯片规格采用SPI接口协议ESAM芯片,支持SM1、SM2、SM3、SM4等加密算法开关量输出容量220 V / 5A数量2路,采用继电器隔离开关量输入容量DC 12V / 0.5A数量2路,采用光电隔离,内部提供DC 12V显示接口接口类型24线LVDS接口。DVI接口型式,采用日标JEIDA时序,支持兼容的电阻触摸屏接口和电容屏接口掉电检测技术要求1路GPIO。工作电源低于 9V 时报警(高电平),通过 GPIO 输入 CPU,掉电后内置电源存储能量能保证计费控
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