Prueba de protección de puesta a tierra para pilas de carga de CA/CC para vehículos de nueva energía

1. Protección de puesta a tierra de las pilas de carga

Las estaciones de carga de vehículos eléctricos se dividen en dos tipos:Pilas de carga de CAy pilas de carga de CC. Las pilas de carga de CA proporcionan energía de CA de 220 V, que se convierte en energía de CC de alto voltaje mediante el cargador integrado para cargar la batería.Pilas de carga de CCProporciona alimentación trifásica de CA de 380 V, que carga la batería directamente a través del puerto de carga rápida, sin necesidad del cargador integrado. La norma nacional GB/T20234.1 estipula claramente los requisitos para las interfaces del vehículo y de la fuente de alimentación.Cargadores de CA para vehículos eléctricosUtilice la interfaz de siete pines estándar nacional, mientrasCargadores de CCUtilice la interfaz de nueve pines del estándar nacional. Los pines PE de las dos interfaces de carga ubicadas en el lateral del vehículo son terminales de tierra (véase la Figura 1). La función del cable de tierra PE es conectar a tierra de forma fiable la carrocería del vehículo eléctrico a través de la CA.estación de carga para coches eléctricosEn la norma nacional GB/T 18487.1, el cable de tierra PE del equipo de suministro de energía debe estar conectado a la tierra de la carrocería del vehículo eléctrico (pin PE en la Figura 1) para que el modo de carga del vehículo eléctrico funcione con normalidad.

Figura 1. Pin PE de la interfaz de carga del lado del vehículo

Tomando el método de carga donde un ACestación de carga de vehículos eléctricosutiliza un conector de vehículo de dos vías para conectarse a lapuerto de carga del vehículo eléctricoA modo de ejemplo, se analiza el circuito de control de este sistema de carga, cuyo diagrama de circuito se muestra en la Figura 2.

Cuando el equipo de suministro de energía está configurado para cargar, si el equipo no presenta fallas, el voltaje en el punto de detección 1 debe ser de 12 V.

Cuando el operador sostiene la pistola de carga y presiona el bloqueo mecánico, S3 se cierra, pero la interfaz del vehículo no está completamente conectada, el voltaje en el punto de detección 1 es 9V.

Cuando elpistola de cargaCuando el cable de carga está completamente conectado al puerto de carga del vehículo, S2 se cierra. En este momento, la tensión en el punto de detección 1 disminuye rápidamente. La fuente de alimentación confirma la señal a través de la conexión CC y detecta la corriente que soporta el cable de carga, cambiando el interruptor S1 del extremo de 12 V al extremo PWM.

Cuando la tensión en el punto de detección 1 desciende a 6 V, los interruptores K1 y K2 del equipo de alimentación se conectan a la corriente de salida, completando así el circuito de alimentación. Tras establecer la conexión eléctrica entre el vehículo eléctrico y el equipo de alimentación, el dispositivo de control del vehículo determina la capacidad máxima de alimentación del equipo de alimentación mediante el ciclo de trabajo de la señal PWM en el punto de detección 2. Por ejemplo, para una pila de carga de 16 A, el ciclo de trabajo es del 73,4 %, por lo que la tensión en el extremo CP fluctúa entre 6 V y -12 V, mientras que la tensión en el extremo CC… La tensión en los terminales desciende de 4,9 V (estado conectado) a 1,4 V (estado de carga).

Una vez que la unidad de control del vehículo determina que la conexión de carga está completamente conectada (es decir, S3 y S2 están cerrados) y completa la configuración de la corriente de entrada máxima permitida del cargador a bordo (S1 cambia al terminal PWM, K1 y K2 están cerrados), el cargador a bordo comienza a cargar el vehículo eléctrico.

Durante este proceso, si se desconecta el cable de tierra PE, no se producirá ninguna variación de voltaje en el punto de detección, el circuito de alimentación no podrá conducirse y no se podrá establecer una conexión eléctrica entre el vehículo eléctrico y el equipo de alimentación. En este caso, el cargador de a bordo estará apagado.

2. Prueba de desconexión de la puesta a tierra del sistema de carga

Si la puesta a tierra de unSistema de carga de la pila de carga de CAEn caso de mal funcionamiento, el equipo de alimentación puede sufrir fugas de corriente, lo que podría provocar descargas eléctricas y lesiones personales. Por lo tanto, es fundamental probar e inspeccionar las pilas de carga. Según normas como GB/T20324, GB/T 18487 y NB/T 33008, las pruebas de pilas de carga de CA incluyen principalmente inspecciones generales, pruebas de conmutación de circuitos en carga y pruebas de anomalías de conexión. Utilizando el BAIC EV200 como ejemplo, se observa el impacto de una conexión a tierra de PE anormal en el estado de carga del sistema de carga mediante la comprobación de los cambios de corriente de entrada y salida del cargador integrado.

En el sistema que se muestra en la Figura 3, los terminales CC y CP en el lado izquierdo del cargador a bordo son líneas de señal de control de carga; PE es el cable de tierra; y L y N son terminales de entrada de 220 V CA.

Los terminales del lado derecho del diagrama del cargador integrado son terminales de comunicación de bajo voltaje. Su función principal es realimentar la señal del cargador integrado a la línea de confirmación de conexión de la VCU, activar la línea de señal de activación de carga para que el panel de instrumentos muestre el estado de la conexión y que el cargador active la VCU y el BMS. La VCU activa el panel de instrumentos para que comience a mostrar el estado de carga. El BMS controla el cierre de los relés principales positivo y negativo dentro de la batería de alimentación mediante comandos de la VCU, completando así el proceso de carga de la batería. El terminal en la parte inferior del cargador integrado (Figura 3), conectado a la caja de control de alto voltaje, es el terminal de salida de CC de alto voltaje.

En la prueba de falla a tierra de PE, se utilizaron dos pinzas amperimétricas para medir simultáneamente las corrientes de entrada y salida. Se detectó una falla de circuito abierto de PE mediante una fuente de alimentación de CA de fabricación propia. Cuando la línea de PE estaba conectada a tierra, el interruptor de puesta a tierra estaba en posición ON. Con la pinza amperimétrica aplicada a la línea L (o N), la corriente de entrada de CA medida del cargador integrado fue de aproximadamente 16 A. Con la otra pinza amperimétrica aplicada al terminal de salida de CC del cargador integrado, la corriente medida fue de aproximadamente 9 A.

Al desconectar el cable de tierra PE y apagar el interruptor de tierra, la corriente de entrada CA medida del cargador integrado fue de 0 A, al igual que la corriente de salida CC. Al repetir la prueba de circuito abierto, ambas corrientes volvieron instantáneamente a 0 A. Esta prueba de circuito abierto en el terminal PE demuestra que, al desconectar el cable de tierra PE, no hay corriente en los terminales de entrada y salida del cargador integrado. Esto significa que este no funciona y, por lo tanto, no suministra electricidad de alto voltaje a la caja de control de alto voltaje, lo que impide la carga de la batería.

La protección a tierra para las estaciones de carga de CA es esencial. Sin protección a tierra, las estaciones de carga pueden causar descargas eléctricas. Debido a la protección de autodesconexión del circuito de carga, no se puede establecer una conexión entre el vehículo eléctrico y el equipo de alimentación, y el cargador integrado no funcionará.

-EL FIN-