充电桩测试中泄放回路故障分析及处理

文/丁剑 孙义学 袁华明

泄放回路是电动汽车充电桩系统中的重要组成部分，针对泄放回路实施监测，能够帮助及时发现和排除故障，提升充电桩的使用安全性和有效性。在进行充电桩的启动前，一般需要保证整体绝缘，所以，需要按照GB/T18487.1-2015《电动汽车传导充电系统第一部分：通用要求》的相关规定，对于充电桩的直流输出电压进行控制，要满足直流输出电压能够在1s时间内下降到60V以下的操作，这就是泄放电阻需要发挥的作用。这样在进行电动汽车充电的过程中，一旦发生这类情况，充电线他就能在1s内对于直流输出接触器进行断开，将直流输出电压下降到安全范围内。

1 直流充电桩的结构和基本原理

1.1 结构

就目前我国能源局发布的直流充电桩的相关行业标准来看，指出直流充电桩的主要组成单元包括功率、计量、控制、充电接口、供电接口、人机交互等主要部分，其中，功率模块主要的作用是实现直流充电，控制模块的作用是充当充电桩的控制器，这两个模式是整个充电桩的核心和关键环节，对于整体的充电可靠性和安全性发挥着重要的作用。在充电桩控制器的安装中，多采用嵌入式硬件和软件来实现，而对于直流充电模块，则主要是代表电力电子技术在开关领域的突出成效。

1.2 基本原理

就电动汽车的充电桩的充电原理来看，其充电主要经历的过程如下：即当电池两端的直流电压获得有效的加载后，使用恒定大电流来实施对于电池的充电，这时电池电压能够逐渐得到提升，在电压达到一定数值的情况下，SOC超过95%，持续使用恒压小电流来实施电池充电。但是在实际的应用过程中往往会存在电压达到要求了，但是电量很难充满，还需要使用小电流来实现电池电量的充实。要想解决这一问题，需要对于充电桩实施相应的直流电源替换，借助控制器来对于充电单元的开关机、输出电压和电流等实施有效的指令下达，将开关机以及输出的电流电压等指令设置在充电模块显示界面上，这样就可以通过几个键盘按钮，实现充电模块的充电界面操作。

图1：直流充电桩典型电源解决方案

在直流充电桩的充电电气部分中，包含主回路以及二次回路，其中前者输入的是三相交流电，在对断路器和智能电能表进行输入后，充电单元能够将三相交流电转换成电池能够接受的直流电，并通过熔断器以及充电枪等，实施对电动汽车的充电。二次回路主要的组成结构包括控制器、读卡器、显示屏、直流电表等，这一回路可以满足启停的操作要求，相关的系统信号灯能够对于充电的具体状态进行显示，提示充电人员电量充实情况，而相应的人机交互模块则主要是为用户提供刷卡和充电方式的设置以及启停服务等。图1为直流充电桩的基本结构组成和相应模块之间的连接关系。

2 泄放回路故障原因分析

就目前对于电动汽车直流充电桩的测试中发现的泄放回路的故障频率和问题而言，总结协防回路故障的主要原因。其中，因为控制器的直流输出接触器状态和相应的电源接口在CPU芯片中存在损坏对应功能的情况，会导致控制器直流输出接触器和电源接口存在光耦隔离问题，当光耦耐压超过2.5kV的情况下，因为损坏器件本身可以判断这种泄放回路的故障发生的主要原因是因为有较高的瞬时异常电压产生造成的。

在瞬时过电压的情况下，对于直流充电桩的监控系统以及充电机单元的通讯功能会产生一定的影响，造成充电机不能及时接收到系统发布的指令，这样就会导致协防接触器的误动，造成泄放电阻端和正母线出现导通现象，加上另一端和负母线的导通作用，泄放电阻长时间带电烧坏，泄放电阻长时间处于带电烧毁的状况，也会造成整体的泄放回路出现故障问题。

3 处理应对方案

针对电动汽车直流充电桩的泄放回路故障问题，在把握了相关的故障原因的基础上，可以才有相应的措施来解决故障问题。首先，需要对于泄放电阻和监控模块进行及时的更换，对于泄放电阻以及监控单元及相关的充电桩的匹配度等也需要做好检测工作，在测试的过程中要做到限流50%，保证在所有的充电机模块都启动的情况下也能够实现系统的正常充电操作。针对泄放电阻的回路投退功能也需要做好分析，针对非车载通信模块做好相应的改造升级工作，并对于整流柜测输出接触器以及通信继电器功能也需要做好相应的测试工作。

4 总结

目前，电动汽车的市场份额正在进一步扩大中，而充电桩建设也成为目前电动汽车发展中的重点方向，就直流充电桩的泄放回路故障来看，在成故障的原因定义为瞬时过压导致，对此，在充电桩的建设和测试过程中，需要认识到泄放回路和非车载充电机之间通信的重要性，要切实提升充电桩综合性能，做好充电桩实践调试中的互操作测试，确保通信统一性和有效性等，并对于整体充电桩的充电稳定性进行测试，强化充电桩的故障原因分析，并做好系统监测工作，及时发现故障问题，做好应对措施，这对于提升直流充电桩的使用安全性和质量具有重要意义，对于推动新能源汽车的快速发展具有突出效应。