GB/T 18487.1-2023 深度解读(四):直流快充的七步安全闭环

直流快充把AC/DC变换从车内搬到了桩内,数百伏、数百安的直流电直连电池------功率提升一个数量级,风险同样提升一个数量级。附录B为模式4直流充电定义了一套安全保护系统:物理连接确认、低压辅助供电、CAN 通信握手、绝缘监测、预充合闸、实时监控、有序停机,七步环环相扣,缺一不可。本文按时间顺序拆解这七步。

一、系统构成:三大区域的协同

直流充电系统横跨供电设备侧、充电接口(GB/T 20234.3)和车辆侧。桩内有可调直流供电回路、主接触器C1/C2、绝缘监测装置IMD和12V低压辅助电源;接口包含功率触头DC+/DC-、通信触头S+/S-(CAN,遵循 GB/T 27930)、辅助电源触头A+/A-和连接确认触头 CC1/CC2;车辆侧是BMS与电池系统。导引电阻R1~R5均为1000Ω,U1=12V。

直流充电安全保护系统构成(附录 B)

二、七步时序:从插枪到满电

直流充电全流程时序与控制流

2.1 物理连接确认(第1~2步)

插枪过程中,桩侧监测检测点1(CC1回路)电压:U1a=12V表示未连接;插入后车辆侧电阻接入,电压变为U1b=6V(半连接);机械锁扣到位后进一步变为U1c=4V(完全连接)。同时车辆侧检测检测点 2的电压是否为U2的一半,双向确认。任何一步不满足,流程终止------这是防止带故障启动的第一道闸门。

2.2 辅助供电与通信握手(第3~4步)

确认完全连接后,桩侧输出低压辅助电源(12V±1.2V,电流能力不小于10A),唤醒车辆BMS。双方随即在CAN总线上按GB/T 27930协议握手:桩侧上报最大输出电压/电流能力,车辆上报电池参数与充电需求。数字通信是直流导引与交流导引的本质差异------交流用占空比单向广播,直流是双向实时协商。

2.3 自检与预充(第5~6步)

合闸前桩侧完成三项自检:输出回路外侧电压不高于60V(确认无残压)、主接触器触点无粘连、绝缘监测IMD通过(DC+/DC-对地绝缘电阻满足要求)。自检通过后进入预充:桩侧先把输出电压调至低于电池端电压1~10 V,再闭合C1/C2------把合闸冲击电流消纳在预充回路里,保护接触器触点和电池。

2.4 能量传输与有序停机(第7~8步)

充电中车辆周期性下发需求电压/电流,桩侧实时跟随。标准对动态响应有量化要求:电流调整量不超过20A时须在1s内到位;超过20A时按不小于20A/s的速率斜坡调整,避免电流阶跃冲击电池。结束充电时先降流、再断接触器、最后停辅助电源,全程有序,杜绝带载分断。

三、附录B与附录C:两套导引的差异

2023版新增附录C,适配GB/T 20234.4大功率直流接口(B类系统),与附录B(20234.3接口,A类系统)并列。两者架构同源、参数有别:

附录 B 与附录 C 控制导引对比

附录C的显著特点:电阻精度要求±1%(高于附录B),引入硬件版本编码电阻Rc用于识别导引电路版本,开关配置更丰富------S0(鉴权,选配)、S1/S2、S2'(国际兼容,选配)与SV;车辆可经检测点2 或检测点3唤醒;热管理列为可选功能。两套导引电路互不兼容,设备与车辆必须匹配同一套系统。

四、设计要点小结

双保险架构:电阻分压做物理层连接判断,CAN通信做应用层协商,物理层失效时通信无法建立,反之亦然;

量化动态指标:1s内20A、斜坡20A/s,写进标准的响应要求让不同厂家的桩与车能稳定协同;

预充电压差1~10V:既保证冲击可控,又给不同电池平台留了适配余量。

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