充电桩之芯 | 直流充电桩概述：直流充电桩入门、收藏之作

"充电桩之核"是比较基础的嵌入式硬件和软件技术，"充电桩之芯"则代表了电力电子技术在AC/DC领域的最高成就。充电桩的产业链包括五个部分，详情请看笔者的《充电桩之芯系列之四：云-核-芯-桩-站：充电桩产业链，专注还是整合？-怎么玩? 》。

"充电桩之芯"对于整个直流充电桩的意义，就如DSP芯片之于DSP控制产品的意义。如果将"充电桩之芯"比作一颗关键"芯片"，高斯宝电气有义务提供基于芯片的参考设计 ，包括提供源于长期市场检验的充电桩系统原理图，结构图和BOM清单，提供市场上久经考验的直流充电桩控制器方案，提供充电站运营管理云平台方案。

充电的过程似乎本不该这么复杂：在电池两端加载电压，以恒定大电流对电池充电，电池的电压渐渐地缓慢地上升，上升到一定程度，电池电压达到标称值，SOC达到95%（针对不同电池，不一样）以上，继续以恒压小电流对电池充电。"电压上去了，但电量没有充满,就是没有充实，如果有时间，可以改用小电流充实。" 因此，充电桩里面需要有充电模块提供直流电能，需要有控制器控制充电模块的"开机、关机、输出电压、输出电流"，需要有触摸屏作为人机界面下发指令，通过控制器将"开机、关机、输出电压、输出电流"等指令下发给充电模块。从电气层面理解的最简充电桩只要有充电模块，控制板和触摸屏就可以了; 如果开机、关机和输出电压]输出电流等指令在充电模块上做成几个键盘，那么一个充电模块就可以对电池充电了。

下图为直流充电桩工作原理框图。

总结几点有助于大家理解这个原理框图：
1.单个的充电模块目前只有15KW，不能满足功率要求，需要多个充电模块并联在一起工作，需要有CAN总线来实现多个模块的均流。

2.充电模块的输入来自电网，是大功率供电，涉及到电网和人身安全，特别是人身安全，需要在输入端安装空气开关（学名是"塑壳断路器"），防雷开关甚至漏电开关。
3.充电桩的输出是高压、大电流，电池是电化学品，容易爆炸，要防止误操作的安全问题，输出要有熔断器。
4.安全问题是最高优先级的，除了有输入端的措施之外，机械锁和电子锁是一定要有的，绝缘检测是一定要有的，泄放电阻是一定要有的。
5.电池是否接受充电，这不是由充电桩决定的，是由电池的大脑、BMS决定的。BMS下发"是否允许充电，是否终止充电，可以接受多大电压，多大电流充电"的指令给控制器，控制器再下发给充电模块。因此，需要有实现控制器和BMS之间的CAN通信，控制器和充电模块之间的CAN通信。
6.充电桩还要接受监控管理,控制器需要通过WiFi或3G/4G等网络通讯模块和后台连接。
7.充电的电费不是免费的，需要安装电表，需要读卡器实现计费功能。
8.充电桩壳体上需要有一目了然的指示灯，通常是三个指示灯，分别表示充电，故障，
电源。
9.直流充电桩的风道设计是关键。风道设计除了结构上的学问，需要在充电桩里面安装有风扇，虽然每个充电模块里面都有风扇。

这样一来，直流充电桩作为一个系统，就显得比较复杂了。下面给出某单枪直流充电桩更详细的电气原理框图：

笔者认为这个原理图有一些值得商榷的地方。笔者抛出以下几个问题，从事充电桩研发的朋友对这些问题一定会很感兴趣:
1.充电模块组的输出端是否可以只用一个熔断器? 是否可以只用一个直流接触器？
2.直流接触器是否可以不通过继电器来控制,直接由控制器的I/O信号来控制?
3.辅助电源的输入端加了漏电开关，这是否可以省去? 三相交流输入端却没有加漏电开关，这是否可以接受？
4.风扇是否可以不用继电器控制？
5.辅助电源是否可以由两个合并为一个？
6.是否可以只要一种12V的辅助电源？
7.电子锁是否可以不用通过继电器切合？
8.图中没有电压和电流检测单元，这是否可以接受？
9.电表在采集电压和电流信息，BMS也在采集电压和电流信息，每个充电模块本身也给充电控制器上报电压和电流信息，它们之间的差异是什么？
10.充电模块组整体端接了一个120欧电阻，那么在充电模块内部是否需要在每个模块CAN输出接口端接120欧电阻匹配？
11.图中总共用了几个CAN通讯口？几个RS485通讯口？如果是双枪，需要几个CAN通讯口？

将这些的电气原理图设计成一个桩体，结构设计上的一些问题显然更值得讨论。欢迎交流！诸位看客，欢迎来电来函和我讨论。

5.直流充电桩的发展趋势
关于直流充电桩的发展趋势，也许有5个方向值得关注：
1. 超大功率充电堆-功率动态分配-柔性充电
2． 社区停车场环行智能充电
3. 家用型壁挂式充电桩进家用电器卖场，进家庭
4． "光充储"充放电一体化
5. 共享充电、免费充电