充电机站设计规范

1、机械科学研究总院企业标准电动汽车充电机（站）动力蓄电池管理系统标准汇编目录II1 适用范围 32 引用标准 33 定义 34 对充电机的要求 45 对充电连接器的要求 . 56 充电监控系统接口和通信要求 77计量、计费 . 88充电机（站）的试验和检测（待定） 99外观、标识和标志 9I、八前言电动汽车能源供给系统主要包括供电系统、充电系统和动力蓄电池系统。 充电机的性能，直接关系到电动汽车和动力蓄电池的安全。本规范是在 GB/T 18487 和相关标准的基础上，根据动力电池，特别是锂离子动力蓄电池技术现 状和，对电动汽车充电（机）站的基本功能、安全要求、充电连接器、接口和通信要求、产品质量

2、 认证试验和检测等做出了规定。本规范用于机械科学研究总院电动汽车充电机（站）研究和生产指导性技术文件。 本标准由机械科学研究总院提出。本标准由机械科学研究总院归口。 本标准主要起草单位：机械科学研究总院先进制造技术研究中心。本标准为首次发布。II电动汽车充电机（站）1 适用范围本规范适用于机械科学研究院电动汽车用充电机（站）系统研发和产品制造。2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本规范中引用而构成为本规范的条文。GB/T 18487.1 2001 电动车辆传导充电系统 一般要求GB/T 18487.2 2001 电动车辆传导充电系统 电动车辆与交流 /直流电源的连接要求GB/T 18487

3、.3 2001 电动车辆传导充电系统 电动车辆与交流 /直流充电机（站）GB/T 18387 2001电动车辆的电磁场辐射强度的限值和测量方法宽带9kHz30MHzGB/T 18384.12001电动汽车安全要求第 1 部分车载储能装置GB/T 18384.22001电动汽车安全要求第 2部分功能安全和故障保护GB/T 18384.32001电动汽车安全要求第 3部分人员触电防护GB/T 18858.2 低压开关设备和控制设备、控制器设备接口第三部分： DeviceNet3 定义a）充电机指符合本规范规定， 可对锂离子、 铅酸、 镍氢等多种不同电压等级的动力蓄电池总成进 行充电的电力转换装置。

4、b）动力蓄电池总成 ECU 特指动力蓄电池总成电子控制单元。c）直流充电模式 以充电机输出的可控直流电源直接对动力蓄电池总成进行充电的模式。d）直流充电机 指采用直流充电模式为电动汽车动力蓄电池总成进行充电的充电机。e）直流充电系统 用来为电动汽车动力蓄电池总成进行直流充电的设备总称。f ）交流充电模式以三相或单相交流电源向电动汽车提供充电电源的模式。 交流充电模式的特征是： 充电 机为车载系统。g）交流充电机 指采用交流充电模式为电动汽车动力蓄电池总成进行充电的充电机。h）交流充电系统 用来为电动汽车动力蓄电池总成进行交流充电的设备总称。4 对充电机的要求充电机应符合 GB/T 18487.

5、1 、GB/T 18487.2 和 GB/T 18487.3 和机械科学研究总院制定 的动汽车充电机（站） 一般要求的规定。4.1 适应电池类型充电机至少能为以下三种类型动力蓄电池充电： 锂离子蓄电池：包括锰酸锂和磷酸铁锂； 铅酸蓄电池：包括铅钙合金类和低锑合金类阀控密封铅酸蓄电池； 镍氢蓄电池。4.2 对供电电压的要求a） 直流充电机输入为额定线电压380V 10% 50 1Hz的三相交流电；b） 对于容量w 5kW的车载充电机，输入为额定电压 220V 10% 50 土 1Hz的单相交流电；c） 对于容量大于5kW的交流充电机，输入为额定线电压 380V 10% 50 1Hz的三相交 流电

6、。d） 对于集中隔离型充电站用直流输入充电机，直流输入电源电压为DC450V- 600V。4.3 充电方法a） 应具有自动适应适应锂离子蓄电池（包括锰酸锂和磷酸铁锂）、铅酸蓄电池（包括 铅钙合金类和低锑合金类） 、镍氢蓄电池的充电方法；b）在动力蓄电池的均衡性处于任意状态下，充电过程中都不会发生电池单体过充电、 超温和过流问题。4.4 操作方式a） 充电机的基本操作方式是：充电机与动力蓄电池总成ECU建立连接后，依据动力蓄 电池总成的要求自动完成充电机的初始化过程。b） 充电机的基本控制方式是：由动力蓄电池总成ECU对充电机实施闭环适时自动控制 （简称自动控制充电方式）为主，充电机（站）监控系

7、统远程监控和人工本地操作为辅。e）充电机应没有与动力蓄电池总成建立连接时，充电机可以自动初始化为常规操作充 电方式（可选择手动、 IC 卡或充电机（站）监控系统操作方式） 。f ）采用手动操作时，充电机应具有明确的操作指导信息。4.5 效率和功率因数充电机能源效率和功率因数应符合以下要求：a） 交流输入隔离型 AC-DC充电机当输出电压为额定电压的50%- 100%并且输出电流为额定电流时，功率因数应大于0.85 ;额定效率应0.90b）直流输入非隔离型 DC DC充电机的效率应大于 97%c） 充电站额定功率因数应大于0.93;d）大功率充电机（站）不宜采用可控硅相控类充电设备。4.6 安全

8、要求电动汽车应选择动力蓄电池总成均衡性在任意状态下， 都能够保证在充电过程中不会发生电池单体电压、 温度和电流超过允许值的充电机。 电动汽车充电机从初始化到充电结束的 整个过程，应根据动力蓄电池总成ECU提供的信息进行相应动作。此外充电机应满足以下安全要求：a） 充电机和电动汽车的连接，应采用符合机械科学研究总院制定的的电动汽车充电机（站） 充电连接器要求的连接器 （ 待定）。b）充电连接器没有可靠连接时，充电机应不能启动；c） 动力蓄电池总成 ECU与充电机之间建立连接的情况下，如果动力蓄电池总成ECU尚 未发出充电允许信号，应不能启动充电机。d）通信或充电导引电路发生故障时，应不能启动充电

9、机；e）充电过程中，通信和充电导引电路发生故障后，充电机应能自动关闭；f） 充电过程中，电动汽车上的动力蓄电池总成ECU应能在必要时关闭充电机；g） 当发生带负载拔充电连接器时，应在1ms内关闭充电机变流装置，且充电电流降为 零的时间不超过8ms使充电连接器充电插接件在零电流状态下分离；h） 当发生充电连接器带负荷分离（连接器寿命不超过 6次），充电连接器应不会发生电 弧燃烧事故。i ）充电机应具有防止发生调整充电电流和充电电压的误操作技术措施；充电过程中， 采用手动或充电机（站） 监控系统调整充电参数时，即使发生误操作， 也不会发生电池单体 充电电压和充电电流超过允许值的问题。4.7 监控系

10、统充电站应具有：a） 总功率1000KW的充电站应具有供电系统监控系统。网络和通讯协议应符合机械科 学研究总院制定的充电站供电系统 监控网络和通讯协议的规定；b）充电机（站）监控系统。网络和通讯协议应符合机械科学研究总院制定的电动汽 车充电机（站） 监控网络和通讯协议的规定；c ）充电站动力蓄电池监测系统。网络和通讯协议应符合机械科学研究总院制定的电 动汽车用动力蓄电池总成 接口和通讯协议的规定5 对充电连接器的要求充电连接器应符合机械科学研究总院制定的电动汽车充电机（站） 充电连接器 的要求。5.1 主要技术参数a）工作温度：-100 C 300C；b）绝缘电阻：5000MQ;c）插拔寿命：

11、500次；d）抗电强度：2500V （DC）；e）接触电阻和额定电流：待定；f） 高压插接端子之间及与其它插接端子之间，在室温条件下，通过DC2500V绝缘耐压 试验；g）在湿度W 90%不凝露条件下，高压插接端子之间及与其它插接端子之间，通过DC1000V绝缘耐压试验；h） 连接器具有防溅水功能（防护标准待定）；i ）涂覆要求：电流大于 10A的插接端子镀银，小于 10A的插接端子镀金。5.2 基本要求a）连接器手持柄应采用高强度阻燃绝缘材料制作；b）插接端子的要求；c）在有直流负载电流通过高压插接端子的情况下，不允许拔插连接器；d） 电动汽车应设置相应的锁定功能：当连接器处于连接状态，电动

12、汽车应不能被移动；e） 连接器锁紧装置：连接器采用带加力手柄（旋转角度小于45度）的金属圆形螺旋快 速连接结构；f ）连接器拔插寿命应大于 500 次，并应不超过 6 个月进行一次安全试验；正常使用时 间不得超过 1 年，在接近使用寿命 80%时，可更换一次充电器高压插接端子。5.3 对充电机和电动汽车的要求连接器使用在符合以下安全要求的充电机与电动汽车的充电耦连中，才具有规定的安全功能：a） 充电机应具有符合 GB/T 18487.1标准中623条和机械科学研究总院制定的电动 汽车充电机（站） 一般要求中规定的充电控制导引电路；b） 充电连接器与充电机和电动汽车连接后，连接与分离的电气特性应

13、符合本规定6.4 条的规定。5.4 连接和分离要求的电气特性5.4.1 连接和分离顺序连接器按时域采用三级连接与分离的结构设计。a）连接顺序：接地保护和低压控制电源插接端子最先连接，然后连接高压插接端子， 最后连接控制和通信插接端子。b）分离顺序：控制和通信插接端子最先分离，然后分离高压插接端子，最后分离低压 控制电源和接地保护插接端子。5.4.2 连接和分离安全试验充电连接器应通过以下试验的电气性能验证： 试验一：误操作分离电气性能试验： 该试验用于检测充电机和动力蓄电池总成ECU的充电控制性能，以及充电控制导引电路的电气性能。试验方法：将充电连接器连接在充电机与动力电池 ECU 之间，在额

14、定充电电流不小于50A、充电电压不小于DC300V的条件下，使连接器分离，应符合以下电气特性（如图7.1所示）。其中，T1、T2、T3、T4时刻连接器状态如下：T1:开始连接器分离操作T2:控制和通信插接端子分离；T3:高压插接端子分离，分离前不短于2ms,电流已经降为0;T4:低压控制电源插接端子和接地保护插接端子分离。控制和薯插m一 A和子控接 开始分1.连低圧描接按 连 髙皑1电流为0连接丨高压橘接端子1-11111分商连接惬圧插搖端子L11MOms1T1T2T3T4图7.1连接器分离操作电气性能要求试验二：系统故障误操作性能试验：用于检验在充电装置自动关闭充电功能失效（即:充电状态下连

15、接器分离时，充电机的充电控制导引电路不能在 1ms内关闭充电机的变流模块）的情况下，高压插接端子带直流负 载分离时的连接器电气安全特性。试验方法：采用专用试验设备，使连接器高压插接端子处于电流不小于50A、电压不小于DC600V勺状态下，直接分离连接器。在这种情况下，要求高压插接端子应能够自动灭弧， 不会发生连续电弧。连续试验5次，性能应不会下降。安全事项：在使用过程中，如果发生该类问题，累计超过5次（含5次）时，应及时更换新的连接器。6充电监控系统接口和通信要求6.1充电监控系统接口6.1.1充电监控系统连接方式充电机应采用由动力蓄电池总成ECU控制的自动控制充电方式。 当采用手动操作等其他

16、控制方式时，应通过特殊操作后才可进行，并有明显的提示信号。充电监控系统应包括动力蓄电池总成ECU充电机、充电机监控系统、动力蓄电池监测系统。蓄电池总成 ECU和充电机是充电监控系统的必需组成部分，充电系统连接方式如图 8.1所示。图8.1充电监控系统连接方式6.1.2 充电机与电动汽车之间的连接充电机与电动汽车的连接应符合机械科学研究总院制定的电动汽车充电机（站）与电动汽车的接口和通讯协议的规定。充电机与电动汽车之间的连接应包括以下几部分：充电线路：充电输出正极和负极电线；充电控制导引线：充电控制导引电路正极和负极；接地保护线：充电机与电动汽车接地保护线；控制电源：动力蓄电池总成控制电源；充电

17、控制系统 CAN总线；动力蓄电池总成监控系统 CAN总线。6.2 充电监控系统的通信要求a） 充电机与电动汽车动力蓄电池总成ECU的充电控制网络采用 CAN总线，通讯协议应符合机械科学研究总院制定的电动汽车充电机（站）与电动汽车的接口和通讯协议的规定。b） 充电机（站）监控网络采用CAN总线。总线电气特性符合 GB/T 18858.2低压开关设备和控制设备、 控制器设备接口第三部分：DeviceNe和机械科学研究总院制定的电动汽车充电机（站）监控网络和通讯协议的规定。c） 充电机（站）的动力蓄电池监测网络采用CAN总线。接口和通讯协议应符合机械 科学研究总院制定的电动汽车用动力蓄电池总成接口和通讯协议的规定。7计量、计费电动汽车充电系统需要安装计量、计费装置以便对充电电量和费用进行记录。直流和交流充电系统的计量、计费装置位置如图9.1所示。图9.1计量、计费装置的位置a ）直流充电系统的计量、计费装置计量、 计费装置在直流充电机输出端。计量