交流充電樁的功能是提供可控的交流電源,由電網(wǎng)輸入380V或220V三相/單相交流電,經(jīng)保護裝置(如漏電斷路器、過載保護)后,通過電纜連接至車輛。車載充電機(OBC)負責(zé)將交流電轉(zhuǎn)換為直流電,并調(diào)節(jié)電壓與電流以匹配電池特性。例如,11kW三相交流樁輸出電流為16A,通過PWM信號與車輛通信,動態(tài)調(diào)整充電參數(shù)。此過程需嚴格遵循ISO 15118或GB/T 27930協(xié)議,確保握手階段、充電階段及結(jié)束階段的信號同步。能量轉(zhuǎn)換效率約90%,損耗主要來自線纜電阻與變壓器發(fā)熱。為提升效率,部分樁采用碳化硅(SiC)器件,降低開關(guān)損耗。常規(guī)樁增加交流樁PLC后成為符合新歐標要求的交流樁。從2027年1月1日開始所有歐標交流樁都要加交流樁PLC協(xié)議板。歐洲交流慢充交流樁PLC

安全是交流充電樁設(shè)計的首要原則,需滿足IP54防護等級(防塵防水)及IEC61851-1標準。關(guān)鍵防護措施包括:漏電保護:通過RCD(剩余電流裝置)檢測漏電流,動作閾值≤30mA,確保人體安全。過壓/欠壓保護:當電網(wǎng)電壓超出±10%范圍時,自動切斷電源,避免設(shè)備損壞。過溫保護:內(nèi)置溫度傳感器,監(jiān)測電纜與樁體溫度,超過85℃時停機。防雷擊保護:安裝浪涌保護器(SPD),抵御雷擊或電網(wǎng)浪涌。故障處理流程包括:自檢階段(檢測接地、絕緣)、通信階段(與車輛交換數(shù)據(jù))、充電階段(實時監(jiān)控電流/電壓)。若發(fā)生故障,樁體通過LED指示燈或APP推送報警信息,指導(dǎo)用戶排查。例如,通信中斷時,需檢查CAN總線連接或重啟控制器。新的歐標交流樁要求增加交流樁PLC使得安全更有保障,國標應(yīng)該也會朝這個方向走歐洲交流樁SECC協(xié)議板交流樁PLC控制板對比直流樁來說交流樁功率小成本低所以還有很大的存在空間,增加交流樁PLC后不一樣了。

技術(shù)創(chuàng)新與未來發(fā)展趨勢,交流充電樁的技術(shù)仍在不斷創(chuàng)新演進。功率等級正在向更高發(fā)展,例如支持三相44kW甚至更快的AC充電,但這依賴于車輛OBC的同步升級。功率密度的提升,使得同樣功率的樁體體積更小、更美觀。材料科學(xué)的發(fā)展帶來了更耐候、抗UV、阻燃的外殼材料。連接技術(shù)方面,自動連接機器臂(automatic connection device pantograph)的研發(fā),旨在實現(xiàn)“一鍵充電”,車輛停好后由機器人自動完成接插動作,極大提升便利性。通信技術(shù)將向更低延遲、更高帶寬發(fā)展,以支持V2G等復(fù)雜應(yīng)用的實時控制。此外,與光伏、儲能相結(jié)合的離網(wǎng)或并網(wǎng)式光儲充一體化交流充電站,也是一個重要方向,它能實現(xiàn)能源的本地生產(chǎn)與消納,減輕電網(wǎng)壓力。其實新的ISO15118標準已經(jīng)定義了這些功能,需要增加一片交流樁PLC協(xié)議板來執(zhí)行該標準。
歐美標充電協(xié)議ISO15118和DIN70121是什么關(guān)系?DIN70121是ISO15118的簡化版,交互的信息內(nèi)容和參數(shù)定義相同,有些可選參數(shù)要求沒那么嚴格,另外DIN70121只定義了直流充電不支持交流充電,ISO15118包含交直流充電,還定義PnC。目前市面上普及的是DIN70121,支持ISO15118的很少,支持ISO15118交流充電的更少。DIN70121將慢慢過度升級到ISO15118,升級動作只需要改軟件。實現(xiàn)交流充電不需要軟件協(xié)議也能充電,目前市面上國標和絕大部分的歐美標交流樁都沒有跑軟件協(xié)議。但新歐盟法規(guī)要求加入交流樁PLC來支持ISO15118協(xié)議,成本會增加不少,但數(shù)據(jù)安全有了保障,長遠來看有利于構(gòu)建完整智慧的充電生態(tài)。目前只歐盟有增加交流樁PLC的要求。

交流樁PLC是什么?PLC(power line communication)電力載波通信技術(shù),是歐美標充電樁和車通訊的物理層實現(xiàn)方式,對應(yīng)國標直流樁通過CAN和車通訊,PLC和CAN都是通訊總線。PLC特點是將數(shù)據(jù)調(diào)制成高頻信號后加載到已有的電力線上傳輸,不需要數(shù)據(jù)線。上世紀九十年代開始發(fā)展電力線窄帶載波技術(shù),但干擾大不穩(wěn)定,本世紀初家庭插電聯(lián)盟成立,新的寬帶載波技術(shù)迅速發(fā)展,成熟穩(wěn)定,已廣泛應(yīng)用在智能電網(wǎng)領(lǐng)域。寬帶PLC是調(diào)制頻率在2MHz~30MHz,窄帶PLC的調(diào)制頻率在1MHz以下。家庭插電聯(lián)盟制定了一系列電力載波通信規(guī)范,充電樁PLC采用了寬帶電力載波IEEE1901。歐美標充電樁通信物理層是PLC,應(yīng)用層是ISO15118。直流樁控制板都內(nèi)置了PLC,市面上大部分交流樁沒有PLC,如果要增加支持通訊協(xié)議就需要增加交流樁PLC協(xié)議板。AC PLC執(zhí)行ISO15118充電協(xié)議。歐標新能源車充電交流樁PLC控制板
交流樁PLC所支持的ISO15118標準屬于軟件程序,也有實驗室認證。歐洲交流慢充交流樁PLC
交流充電樁的成本包括設(shè)備購置、安裝及維護費用:設(shè)備成本:7kW樁約7000-1200元,11kW樁約800-1300元,22kW樁約900-1500元。安裝成本:含電纜、電表及人工費,約1000-3000元。運營成本:電費按0.5-1元/kWh計算,維護費約200元/年。經(jīng)濟效益需結(jié)合使用頻率。例如,家庭樁年充電量3000kWh,電費約1500元,較公共樁節(jié)省50%。商業(yè)樁可通過分時電價(如峰時段1.2元/kWh,谷時段0.3元/kWh)提升收益。如果按歐盟新規(guī)要增加交流樁PLC,單設(shè)備成本要增加幾百塊錢。國標暫時沒這個要求。歐洲交流慢充交流樁PLC
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