新エネルギー車用AC/DC充電スタンドの接地保護試験

1. 充電杭の接地保護

EV 充電ステーションは 2 つのタイプに分かれています。AC充電スタンドおよび DC 充電スタンドがあります。AC 充電スタンドは 220V の AC 電源を供給し、オンボード充電器によって高電圧 DC 電源に変換されてパワー バッテリーを充電します。DC充電パイル380V三相交流電源を供給し、車載充電器を介さずに急速充電ポートからバッテリーに直接充電します。国家規格GB/T20234.1は、車両インターフェースと電源インターフェースの要件を明確に規定しています。AC EV充電器国家標準の7ピンインターフェースを使用し、DC充電器国家標準の9ピンインターフェースを使用します。車両側にある2つの充電インターフェースのPEピンはどちらも接地端子です（図1参照）。接地線PEの機能は、ACを介して電気自動車の車体を確実に接地することです。電気自動車充電ステーション国家規格GB/T 18487.1では、電気自動車の充電モードが正常に機能するためには、電源装置のアース線PEを電気自動車の車体アース（図1のPEピン）に接続する必要があります。

図1. 車両側充電インターフェースのPEピン

ACアダプターで充電する方法電気自動車充電ステーション双方向プラグ車両コネクタを使用して接続します電気自動車の充電ポート例として、この充電システムの制御回路を分析し、その回路図を図 2 に示します。

電源設備を充電に設定した場合、設備に障害がなければ、検出点 1 の電圧は 12V になります。

オペレーターが充電ガンを持ち、機械ロックを押すと、S3 は閉じますが、車両インターフェースが完全に接続されていないため、検出ポイント 1 の電圧は 9V になります。

いつチャージガン車両の充電ポートに完全に接続されると、S2が閉じます。このとき、検出点1の電圧は急激に低下します。電源装置はCC接続を介して信号を確認し、充電ケーブルが耐えられる電流を検出し、スイッチS1を12V側からPWM側に切り替えます。

検出点1の電圧が6Vまで低下すると、電源装置のスイッチK1とK2が出力電流に近づき、電源回路が完成します。電気自動車と電源装置が電気的に接続した後、車両制御装置は検出点2のPWM信号のデューティサイクルを判断し、電源装置の最大供給電力を決定します。例えば、16A充電パイルの場合、デューティサイクルは73.4％であるため、CP端の電圧は6Vから-12Vの間で変動しますが、CC端の電圧は…端子電圧は4.9V（接続状態）から1.4V（充電状態）に低下します。

車両制御ユニットが充電接続が完全に接続されている（つまり、S3 と S2 が閉じている）と判断し、オンボード充電器の最大許容入力電流の設定を完了すると（S1 が PWM 端子に切り替わり、K1 と K2 が閉じている）、オンボード充電器は電気自動車の充電を開始します。

この過程でPE接地線が断線した場合、検出点の電圧変化がなくなり、電源回路が導通せず、電気自動車と電源装置間の電気的接続が確立されません。この場合、車載充電器は電源オフ状態になります。

2.充電システムの接地切断試験

接地がAC充電スタンドの充電システム故障すると、給電設備に漏電が生じ、感電や人身事故につながる可能性があります。そのため、充電パイルの試験・検査は不可欠です。GB/T20324、GB/T 18487、NB/T 33008などの規格によると、AC充電パイルの試験には、主に一般検査、負荷時回路開閉試験、接続異常試験が含まれます。BAIC EV200を例に挙げると、車載充電器の入出力電流の変化を試験することで、PE接地異常が充電システムの充電状態に与える影響を観察します。

図 3 に示すシステムでは、オンボード充電器の左側にある CC および CP 端子は充電制御信号線、PE はアース線、L および N は 220V AC 入力端子です。

車載充電器の図の右側にある端子は低電圧通信端子です。主な機能は、車載充電器の信号をVCU接続確認線にフィードバックし、充電ウェイクアップ信号線をアクティブにして計器盤を起動し、接続状態を表示すること、充電器がVCUとBMSを起動することです。VCUは計器盤を起動し、充電状態の表示を開始します。パワーバッテリー内の正極と負極のメインリレーは、VCUからのコマンドを介してBMSによって制御され、閉じてパワーバッテリーの充電プロセスを完了します。図3の車載充電器の下部にある端子は、高電圧制御ボックスに接続されており、高電圧DC出力端子です。

PE接地故障試験では、2つの電流クランプを用いて入力電流と出力電流を同時に測定しました。自作の交流電源を用いてPE開放故障を設定した。PE線が正常に接地されている場合、接地スイッチはオンの状態でした。電流クランプをL線（またはN線）に適用した場合、車載充電器のAC入力電流は約16Aでした。もう1つの電流クランプを車載充電器のDC出力電源端子に適用した場合、測定電流は約9Aでした。

PE接地線が切断され、接地スイッチがオフになっている場合、車載充電器の測定されたAC入力電流は0A、DC出力電流も0Aでした。開回路テストを再度実行すると、両方の電流は瞬時に0Aに戻りました。このPE端子の開回路テストは、PE接地線が切断されているときに車載充電器の入出力端子に電流が流れないこと、つまり車載充電器が動作していないため、高電圧制御ボックスに高電圧電力を出力せず、パワーバッテリーの充電ができないことを示しています。

AC充電スタンドの接地保護は不可欠です。接地保護がない場合、充電スタンドは感電の危険を引き起こす可能性があります。充電回路の自己電源遮断保護により、電気自動車と電源装置間の接続が確立できず、車載充電器が作動しなくなります。

-終わり-