Технология электронной блокировки интерфейса зарядки зарядного устройства для электромобилей предотвращает неправильное использование

Электронный замок на зарядном устройстве является ключевым элементом безопасности, предотвращающим такие риски, как подключение/отключение под напряжением, случайное выдергивание, неправильное использование детьми и искрение/короткое замыкание во время зарядки. Он соответствует мировым стандартам IEC 61851-1/IEC 61851-23 и национальным спецификациям по зарядке (GB), используя многоуровневую систему защиты, состоящую из механической блокировки, системы обнаружения с замкнутым контуром датчиков, логики конечного автомата CP/PWM, управления последовательностью предварительного отключения питания и резервной защиты от неисправностей.

Электромеханическое блокирующее устройство, установленное на автомобильной розетке (тип AC 2) или зарядном устройстве постоянного тока (CCS Combo). Во время зарядки это устройство механически блокирует вилку и розетку, разблокируясь только после полного отключения высоковольтного питания и сброса остаточного напряжения, тем самым исключая риск подключения и отключения под напряжением.

Блокировка должна быть завершена до замыкания высоковольтного контактора; зарядка запрещена, если сигнал обратной связи блокировки ненормален.

Правила последовательности разблокировки: Отключение выходного тока → Размыкание главного контактора → Сброс остаточного напряжения ниже 60 В → Выполнение разблокировки; обратная разблокировка запрещена.

Состояние зарядки (состояние C) должно оставаться постоянно заблокированным; разблокировка разрешена только в состоянии A (не подключено) / состоянии B (подключено, но не заряжается) / состоянии аварийной остановки.

Прочность механической блокировки ≥150 Н (стандартная), мощный выключатель постоянного тока ≥200 Н, способный выдерживать сильное натяжение и случайное срабатывание взрослыми/детьми.

Требуется двойной контроль: механический датчик положения блокировки + схема управления CP с двухпозиционной обратной связью для предотвращения ошибочных решений из-за одноточечных неисправностей.

Форма и структура контактов разъемов переменного тока типа 1/типа 2 и комбинированных разъемов постоянного тока CCS совершенно различны, и их невозможно силой вставить друг в друга, чтобы избежать повреждения системы управления батареей (BMS) и зарядного оборудования автомобиля.

В заблокированном состоянии защелка блокирует паз для извлечения разъема; внешние усилия до 200 Н не могут вытащить разъем, тем самым физически предотвращая его принудительное извлечение во время зарядки.

Механическая кнопка разблокировки на зарядном пистолете механически связана только с цепью сигнала разблокировки; простое нажатие кнопки не разблокирует его — для разблокировки необходимо согласование с логикой разрешения на выключение зарядного устройства, что предотвращает случайное нажатие кнопки.

В рукоятку встроен датчик снятия напряжения и натяжения; Внезапное натяжение кабеля вызовет предупреждение и отключит питание до того, как штекер ослабнет.

Мониторинг в реальном времени с использованием двух/трех сигналов, способный обнаруживать аномальные действия при вытягивании в течение 100 миллисекунд:

Вывод зарядного устройства используется для передачи сигналов ШИМ-управления между зарядным устройством и транспортным средством. Как только штекер слегка вытягивается, цепь зарядного устройства немедленно размыкается, материнская плата переходит в состояние неисправности в течение 100 миллисекунд и немедленно отключает высоковольтный контактор для предотвращения дугового разряда.

Встроенный в блокировку датчик Холла может обнаруживать три состояния защелки: «полностью заблокирована/частично заблокирована/разблокирована». Если защелка не полностью заблокирована, зарядное устройство запретит зарядку; если защелка ненормально втягивается во время зарядки, будет срабатывать аварийное отключение питания.

Тензометрический датчик внутри кабеля определяет скорость изменения натяжения; Внезапное натяжение >20 Н вызовет предупреждение; если натяжение продолжит возрастать, питание будет отключено, что позволит заранее предупредить о возможных попытках подключения.

Защитная дверца зарядного порта автомобиля оснащена концевым выключателем; если дверца не закрыта полностью после подключения, электронный замок откажется запираться, и зарядка не сможет начаться, предотвращая неисправности, вызванные попаданием посторонних предметов или неполным подключением.

Микроконтроллер зарядного устройства строго разделяет четыре фиксированных состояния зарядки, обеспечивая жесткую логическую блокировку между состояниями для предотвращения сбоев при переходе между состояниями, и полностью соответствует правилам ШИМ-напряжения IEC 61851.

Состояние	Напряжение CP	Режим работы	Ограничение логики против неправильных операций
A	12 В	Ожидание, пистолет не подключён	Электронный замок разблокирован, высокое напряжение не выдаётся
B	9 В	Пистолет подключён, зарядка не запущена	Допускается блокировка; контакторы высокого напряжения принудительно разомкнуты, питание не выдаётся даже при сбое замка
C	6 В ШИМ	Нормальная зарядка	Замок обязан поддерживать заблокированное состояние; любые команды на разблокировку фильтруются и игнорируются во время зарядки
D	3 В	Зарядка завершена	Запускается последовательность разряда, разблокировка разрешена только после снижения остаточного напряжения ниже 60 В

Быстрая зарядка постоянным током использует высоковольтные конденсаторы как в зарядном кабеле, так и в модуле питания для хранения остаточного высокого напряжения. Эта последовательная технология исключает риск случайного срабатывания из-за остаточного напряжения

Пользователь инициирует запрос на разблокировку (приложение/кнопка автомобиля/кнопка зарядного пистолета);
BMS отправляет команду на остановку зарядки, и зарядное устройство снижает выходной ток до 0 А;
Одновременно отключаются основные высоковольтные положительный и отрицательный контакторы;
Специальная схема разряда автоматически разряжает остаточное напряжение на шине и кабеле постоянного тока до уровня ниже 60 В (стандарт IEC) в течение 5 секунд;
После того, как микроконтроллер подтвердит, что остаточное напряжение находится в допустимых пределах, он отправляет сигнал разблокировки электронному замку;
Датчик Холла обеспечивает обратную связь о завершении разблокировки, позволяя пользователю извлечь зарядный пистолет.

Используется электромагнитный замок без функции самоблокировки; Решение: Заменить на самоблокирующийся замок с червячным редуктором при отключении питания.

Обнаруживается только один сигнал CP, без двойной обратной связи о заблокированном положении, что приводит к медленной реакции при отключении питания; Решение: Добавить двойной мониторинг блокировки с помощью датчика Холла и оптимизировать время отклика прерывания микроконтроллера до ≤100 мс.

Разблокировка происходит до разряда остаточного напряжения из-за обратной последовательной логики; Решение: Усилить блокировку порогового напряжения разряда в прошивке, запретив разблокировку при напряжении > 60 В.

Конечный автомат не фильтрует сигналы кнопок; Решение: Заблокировать сигнал кнопки разблокировки в состоянии C (состояние зарядки), включив его только в состояниях B/D.

Отсутствие обратной связи о положении блокировки в реальном времени; Решение: Использовать два датчика Холла для определения полностью заблокированного состояния; отказать в зарядке, если блокировка частичная.

Для операторов электростанций: Государственные электростанции постоянного тока большой мощности и проекты экспорта в ЕС должны выбирать электронные самоблокирующиеся замки для двигателей с двойной обратной связью Холла и блокировкой разряда остаточного напряжения; для маломощных бытовых зарядных устройств переменного тока типа 1 можно использовать электромагнитные замки, но для повышения устойчивости к ошибкам управления необходимо добавить механическую вспомогательную самоблокирующую конструкцию.