充電機(jī)站設(shè)計(jì)規(guī)范

1、機(jī)械科學(xué)研究總院企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)汽車充電機(jī)(站)動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)匯編 目 錄前 言II1 適用范圍12 引用標(biāo)準(zhǔn)13 定義14 對(duì)充電機(jī)的要求25 對(duì)充電連接器的要求36 充電監(jiān)控系統(tǒng)接口和通信要求57 計(jì)量、計(jì)費(fèi)68 充電機(jī)（站）的試驗(yàn)和檢測(cè)（待定）79 外觀、標(biāo)識(shí)和標(biāo)志7前 言電動(dòng)汽車能源供給系統(tǒng)主要包括供電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)和動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)。充電機(jī)的性能，直接關(guān)系到電動(dòng)汽車和動(dòng)力蓄電池的安全。本規(guī)范是在GB/T 18487和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)動(dòng)力電池，特別是鋰離子動(dòng)力蓄電池技術(shù)現(xiàn)狀和，對(duì)電動(dòng)汽車充電（機(jī)）站的基本功能、安全要求、充電連接器、接口和通信要求、產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證試驗(yàn)和檢測(cè)等做出了

2、規(guī)定。本規(guī)范用于機(jī)械科學(xué)研究總院電動(dòng)汽車充電機(jī)（站）研究和生產(chǎn)指導(dǎo)性技術(shù)文件。本標(biāo)準(zhǔn)由機(jī)械科學(xué)研究總院提出。本標(biāo)準(zhǔn)由機(jī)械科學(xué)研究總院歸口。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位：機(jī)械科學(xué)研究總院先進(jìn)制造技術(shù)研究中心。本標(biāo)準(zhǔn)為首次發(fā)布。 電動(dòng)汽車充電機(jī)（站）1 適用范圍本規(guī)范適用于機(jī)械科學(xué)研究院電動(dòng)汽車用充電機(jī)（站）系統(tǒng)研發(fā)和產(chǎn)品制造。2 引用標(biāo)準(zhǔn)下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過(guò)在本規(guī)范中引用而構(gòu)成為本規(guī)范的條文。GB/T 18487.12001 電動(dòng)車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng) 一般要求GB/T 18487.22001 電動(dòng)車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng) 電動(dòng)車輛與交流/直流電源的連接要求GB/T 18487.32001 電動(dòng)車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)

3、電動(dòng)車輛與交流/直流充電機(jī)（站）GB/T 183872001 電動(dòng)車輛的電磁場(chǎng)輻射強(qiáng)度的限值和測(cè)量方法寬帶9kHz30MHzGB/T 18384.12001 電動(dòng)汽車 安全要求 第1部分 車載儲(chǔ)能裝置GB/T 18384.22001 電動(dòng)汽車 安全要求 第2部分 功能安全和故障保護(hù)GB/T 18384.32001 電動(dòng)汽車 安全要求 第3部分 人員觸電防護(hù)GB/T 18858.2 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備、控制器設(shè)備接口第三部分：DeviceNet3 定義a）充電機(jī)指符合本規(guī)范規(guī)定，可對(duì)鋰離子、鉛酸、鎳氫等多種不同電壓等級(jí)的動(dòng)力蓄電池總成進(jìn)行充電的電力轉(zhuǎn)換裝置。b）動(dòng)力蓄電池總成ECU特指動(dòng)力蓄

4、電池總成電子控制單元。c）直流充電模式以充電機(jī)輸出的可控直流電源直接對(duì)動(dòng)力蓄電池總成進(jìn)行充電的模式。d）直流充電機(jī)指采用直流充電模式為電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池總成進(jìn)行充電的充電機(jī)。e）直流充電系統(tǒng)用來(lái)為電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池總成進(jìn)行直流充電的設(shè)備總稱。f）交流充電模式以三相或單相交流電源向電動(dòng)汽車提供充電電源的模式。交流充電模式的特征是：充電機(jī)為車載系統(tǒng)。g）交流充電機(jī)指采用交流充電模式為電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池總成進(jìn)行充電的充電機(jī)。h）交流充電系統(tǒng)用來(lái)為電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池總成進(jìn)行交流充電的設(shè)備總稱。4 對(duì)充電機(jī)的要求充電機(jī)應(yīng)符合GB/T 18487.1、GB/T 18487.2和GB/T 18487.3和機(jī)

5、械科學(xué)研究總院制定的動(dòng)汽車充電機(jī)（站） 一般要求的規(guī)定。4.1 適應(yīng)電池類型充電機(jī)至少能為以下三種類型動(dòng)力蓄電池充電：鋰離子蓄電池：包括錳酸鋰和磷酸鐵鋰；鉛酸蓄電池：包括鉛鈣合金類和低銻合金類閥控密封鉛酸蓄電池；鎳氫蓄電池。4.2 對(duì)供電電壓的要求a）直流充電機(jī)輸入為額定線電壓380V±10%、50±1Hz的三相交流電；b）對(duì)于容量5kW的車載充電機(jī)，輸入為額定電壓220V±10%、50±1Hz的單相交流電；c）對(duì)于容量大于5kW的交流充電機(jī)，輸入為額定線電壓380V±10%、50±1Hz的三相交流電。d）對(duì)于集中隔離型充電站用直流輸

6、入充電機(jī)，直流輸入電源電壓為DC450V600V。4.3 充電方法a）應(yīng)具有自動(dòng)適應(yīng)適應(yīng)鋰離子蓄電池（包括錳酸鋰和磷酸鐵鋰）、鉛酸蓄電池（包括鉛鈣合金類和低銻合金類）、鎳氫蓄電池的充電方法；b）在動(dòng)力蓄電池的均衡性處于任意狀態(tài)下，充電過(guò)程中都不會(huì)發(fā)生電池單體過(guò)充電、超溫和過(guò)流問(wèn)題。4.4 操作方式a）充電機(jī)的基本操作方式是：充電機(jī)與動(dòng)力蓄電池總成ECU建立連接后，依據(jù)動(dòng)力蓄電池總成的要求自動(dòng)完成充電機(jī)的初始化過(guò)程。b）充電機(jī)的基本控制方式是：由動(dòng)力蓄電池總成ECU對(duì)充電機(jī)實(shí)施閉環(huán)適時(shí)自動(dòng)控制（簡(jiǎn)稱自動(dòng)控制充電方式）為主，充電機(jī)（站）監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控和人工本地操作為輔。e）充電機(jī)應(yīng)沒(méi)有與動(dòng)力蓄電

7、池總成建立連接時(shí)，充電機(jī)可以自動(dòng)初始化為常規(guī)操作充電方式（可選擇手動(dòng)、IC卡或充電機(jī)（站）監(jiān)控系統(tǒng)操作方式）。f）采用手動(dòng)操作時(shí)，充電機(jī)應(yīng)具有明確的操作指導(dǎo)信息。4.5 效率和功率因數(shù)充電機(jī)能源效率和功率因數(shù)應(yīng)符合以下要求：a）交流輸入隔離型ACDC充電機(jī)當(dāng)輸出電壓為額定電壓的50%100%，并且輸出電流為額定電流時(shí)，功率因數(shù)應(yīng)大于0.85；額定效率應(yīng)0.90 b）直流輸入非隔離型DCDC充電機(jī)的效率應(yīng)大于97%；c）充電站額定功率因數(shù)應(yīng)大于0.93;d）大功率充電機(jī)（站）不宜采用可控硅相控類充電設(shè)備。4.6 安全要求電動(dòng)汽車應(yīng)選擇動(dòng)力蓄電池總成均衡性在任意狀態(tài)下，都能夠保證在充電過(guò)程中不會(huì)發(fā)

8、生電池單體電壓、溫度和電流超過(guò)允許值的充電機(jī)。電動(dòng)汽車充電機(jī)從初始化到充電結(jié)束的整個(gè)過(guò)程，應(yīng)根據(jù)動(dòng)力蓄電池總成ECU提供的信息進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作。此外充電機(jī)應(yīng)滿足以下安全要求：a）充電機(jī)和電動(dòng)汽車的連接,應(yīng)采用符合機(jī)械科學(xué)研究總院制定的的電動(dòng)汽車充電機(jī)(站) 充電連接器要求的連接器(待定)。b）充電連接器沒(méi)有可靠連接時(shí)，充電機(jī)應(yīng)不能啟動(dòng)；c）動(dòng)力蓄電池總成ECU與充電機(jī)之間建立連接的情況下，如果動(dòng)力蓄電池總成ECU尚未發(fā)出充電允許信號(hào)，應(yīng)不能啟動(dòng)充電機(jī)。d）通信或充電導(dǎo)引電路發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)不能啟動(dòng)充電機(jī)；e）充電過(guò)程中，通信和充電導(dǎo)引電路發(fā)生故障后，充電機(jī)應(yīng)能自動(dòng)關(guān)閉；f）充電過(guò)程中，電動(dòng)汽車上的動(dòng)

9、力蓄電池總成ECU應(yīng)能在必要時(shí)關(guān)閉充電機(jī)；g）當(dāng)發(fā)生帶負(fù)載拔充電連接器時(shí)，應(yīng)在1ms內(nèi)關(guān)閉充電機(jī)變流裝置，且充電電流降為零的時(shí)間不超過(guò)8ms，使充電連接器充電插接件在零電流狀態(tài)下分離；h）當(dāng)發(fā)生充電連接器帶負(fù)荷分離（連接器壽命不超過(guò)6次），充電連接器應(yīng)不會(huì)發(fā)生電弧燃燒事故。i）充電機(jī)應(yīng)具有防止發(fā)生調(diào)整充電電流和充電電壓的誤操作技術(shù)措施；充電過(guò)程中，采用手動(dòng)或充電機(jī)（站）監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)整充電參數(shù)時(shí)，即使發(fā)生誤操作，也不會(huì)發(fā)生電池單體充電電壓和充電電流超過(guò)允許值的問(wèn)題。4.7 監(jiān)控系統(tǒng)充電站應(yīng)具有：a）總功率1000KW的充電站應(yīng)具有供電系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)和通訊協(xié)議應(yīng)符合機(jī)械科學(xué)研究總院制定的充電站供

10、電系統(tǒng) 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和通訊協(xié)議的規(guī)定；b）充電機(jī)（站）監(jiān)控系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)和通訊協(xié)議應(yīng)符合機(jī)械科學(xué)研究總院制定的電動(dòng)汽車充電機(jī)（站） 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和通訊協(xié)議的規(guī)定；c）充電站動(dòng)力蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)和通訊協(xié)議應(yīng)符合機(jī)械科學(xué)研究總院制定的電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池總成 接口和通訊協(xié)議的規(guī)定5 對(duì)充電連接器的要求 充電連接器應(yīng)符合機(jī)械科學(xué)研究總院制定的電動(dòng)汽車充電機(jī)（站） 充電連接器的要求。5.1 主要技術(shù)參數(shù)a）工作溫度：-100300；b）絕緣電阻：5000M；c）插拔壽命：500次；d）抗電強(qiáng)度：2500V（DC）；e）接觸電阻和額定電流：待定；f）高壓插接端子之間及與其它插接端子之間，在室溫條件下，通過(guò)DC2

11、500V 絕緣耐壓試驗(yàn)；g）在濕度90%，不凝露條件下，高壓插接端子之間及與其它插接端子之間，通過(guò)DC1000V絕緣耐壓試驗(yàn)；h）連接器具有防濺水功能（防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)待定）；i）涂覆要求：電流大于10A的插接端子鍍銀，小于10A的插接端子鍍金。5.2 基本要求a）連接器手持柄應(yīng)采用高強(qiáng)度阻燃絕緣材料制作；b）插接端子的要求；c）在有直流負(fù)載電流通過(guò)高壓插接端子的情況下，不允許拔插連接器；d）電動(dòng)汽車應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的鎖定功能：當(dāng)連接器處于連接狀態(tài)，電動(dòng)汽車應(yīng)不能被移動(dòng)；e）連接器鎖緊裝置：連接器采用帶加力手柄（旋轉(zhuǎn)角度小于45度）的金屬圓形螺旋快速連接結(jié)構(gòu)；f）連接器拔插壽命應(yīng)大于500次，并應(yīng)不超過(guò)6個(gè)

12、月進(jìn)行一次安全試驗(yàn)；正常使用時(shí)間不得超過(guò)1年，在接近使用壽命80%時(shí)，可更換一次充電器高壓插接端子。5.3 對(duì)充電機(jī)和電動(dòng)汽車的要求連接器使用在符合以下安全要求的充電機(jī)與電動(dòng)汽車的充電耦連中，才具有規(guī)定的安全功能：a）充電機(jī)應(yīng)具有符合GB/T 18487.1標(biāo)準(zhǔn)中6.2.3條和機(jī)械科學(xué)研究總院制定的電動(dòng)汽車充電機(jī)（站） 一般要求中規(guī)定的充電控制導(dǎo)引電路；b）充電連接器與充電機(jī)和電動(dòng)汽車連接后，連接與分離的電氣特性應(yīng)符合本規(guī)定6.4條的規(guī)定。5.4 連接和分離要求的電氣特性5.4.1 連接和分離順序連接器按時(shí)域采用三級(jí)連接與分離的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。a）連接順序：接地保護(hù)和低壓控制電源插接端子最先連接，然

13、后連接高壓插接端子，最后連接控制和通信插接端子。b）分離順序：控制和通信插接端子最先分離，然后分離高壓插接端子，最后分離低壓控制電源和接地保護(hù)插接端子。5.4.2 連接和分離安全試驗(yàn)充電連接器應(yīng)通過(guò)以下試驗(yàn)的電氣性能驗(yàn)證：試驗(yàn)一：誤操作分離電氣性能試驗(yàn)：該試驗(yàn)用于檢測(cè)充電機(jī)和動(dòng)力蓄電池總成ECU的充電控制性能，以及充電控制導(dǎo)引電路的電氣性能。試驗(yàn)方法：將充電連接器連接在充電機(jī)與動(dòng)力電池ECU之間，在額定充電電流不小于50A、充電電壓不小于DC300V的條件下，使連接器分離，應(yīng)符合以下電氣特性（如圖7.1所示）。其中，T1、T2、T3、T4時(shí)刻連接器狀態(tài)如下：T1：開始連接器分離操作T2：控制和

14、通信插接端子分離；T3：高壓插接端子分離，分離前不短于2ms，電流已經(jīng)降為0；T4：低壓控制電源插接端子和接地保護(hù)插接端子分離。圖 7.1 連接器分離操作電氣性能要求試驗(yàn)二：系統(tǒng)故障誤操作性能試驗(yàn)：用于檢驗(yàn)在充電裝置自動(dòng)關(guān)閉充電功能失效（即：充電狀態(tài)下連接器分離時(shí)，充電機(jī)的充電控制導(dǎo)引電路不能在1ms內(nèi)關(guān)閉充電機(jī)的變流模塊）的情況下，高壓插接端子帶直流負(fù)載分離時(shí)的連接器電氣安全特性。試驗(yàn)方法：采用專用試驗(yàn)設(shè)備，使連接器高壓插接端子處于電流不小于50A、電壓不小于DC600V的狀態(tài)下，直接分離連接器。在這種情況下，要求高壓插接端子應(yīng)能夠自動(dòng)滅弧，不會(huì)發(fā)生連續(xù)電弧。連續(xù)試驗(yàn)5次，性能應(yīng)不會(huì)下降。安

15、全事項(xiàng)：在使用過(guò)程中，如果發(fā)生該類問(wèn)題，累計(jì)超過(guò)5次（含5次）時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換新的連接器。6 充電監(jiān)控系統(tǒng)接口和通信要求6.1 充電監(jiān)控系統(tǒng)接口6.1.1 充電監(jiān)控系統(tǒng)連接方式充電機(jī)應(yīng)采用由動(dòng)力蓄電池總成ECU控制的自動(dòng)控制充電方式。當(dāng)采用手動(dòng)操作等其他控制方式時(shí)，應(yīng)通過(guò)特殊操作后才可進(jìn)行，并有明顯的提示信號(hào)。充電監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)包括動(dòng)力蓄電池總成ECU、充電機(jī)、充電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、動(dòng)力蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。蓄電池總成ECU和充電機(jī)是充電監(jiān)控系統(tǒng)的必需組成部分，充電系統(tǒng)連接方式如圖8.1所示。 充電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)充電機(jī)動(dòng)力蓄電池總成ECU動(dòng)力蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可選連接必須連接可選連接圖 8.1 充電監(jiān)控系統(tǒng)連接方式6.

16、1.2 充電機(jī)與電動(dòng)汽車之間的連接充電機(jī)與電動(dòng)汽車的連接應(yīng)符合機(jī)械科學(xué)研究總院制定的電動(dòng)汽車充電機(jī)（站） 與電動(dòng)汽車的接口和通訊協(xié)議的規(guī)定。充電機(jī)與電動(dòng)汽車之間的連接應(yīng)包括以下幾部分：充電線路：充電輸出正極和負(fù)極電線；充電控制導(dǎo)引線：充電控制導(dǎo)引電路正極和負(fù)極；接地保護(hù)線：充電機(jī)與電動(dòng)汽車接地保護(hù)線； 控制電源：動(dòng)力蓄電池總成控制電源；充電控制系統(tǒng)CAN總線；動(dòng)力蓄電池總成監(jiān)控系統(tǒng)CAN總線。6.2 充電監(jiān)控系統(tǒng)的通信要求a）充電機(jī)與電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池總成ECU的充電控制網(wǎng)絡(luò)采用CAN總線，通訊協(xié)議應(yīng)符合機(jī)械科學(xué)研究總院制定的電動(dòng)汽車充電機(jī)（站） 與電動(dòng)汽車的接口和通訊協(xié)議的規(guī)定。b）充電機(jī)（

17、站）監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)采用CAN總線。總線電氣特性符合GB/T 18858.2 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備、控制器設(shè)備接口第三部分：DeviceNe和機(jī)械科學(xué)研究總院制定的電動(dòng)汽車充電機(jī)（站） 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和通訊協(xié)議的規(guī)定。c）充電機(jī)（站）的動(dòng)力蓄電池監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)采用CAN總線。接口和通訊協(xié)議應(yīng)符合機(jī)械科學(xué)研究總院制定的電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池總成接口和通訊協(xié)議的規(guī)定。7 計(jì)量、計(jì)費(fèi) 電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)需要安裝計(jì)量、計(jì)費(fèi)裝置以便對(duì)充電電量和費(fèi)用進(jìn)行記錄。直流和交流充電系統(tǒng)的計(jì)量、計(jì)費(fèi)裝置位置如圖9.1所示。電動(dòng)車輛供電系統(tǒng)直流充電機(jī)交流充電地面設(shè)備交流充電機(jī)蓄電池總成車用電器交流充電系統(tǒng)計(jì)量、計(jì)費(fèi)裝置直流充電系統(tǒng)計(jì)量、計(jì)費(fèi)裝置圖 9.1 計(jì)量、計(jì)費(fèi)裝置的位置 a）直流充電系統(tǒng)的計(jì)量、計(jì)費(fèi)裝置計(jì)量、計(jì)費(fèi)裝置在直流充電機(jī)輸出端。計(jì)量、計(jì)費(fèi)裝置屬于充電機(jī)的部件。直流充電