鲁达 摘要
比亚迪唐放电系统整个启动过程，完全靠接触引脚CC上的电阻来判断，充电机根据这个接近电阻是否等于2Kohm来判断是否进入放电模式，一旦检测之后，通过与BMS和仪表系统进行交互来实现系统放电。
【第一电动网】（专栏作者 朱玉龙）本篇文章想要系统的把传统汽车和新能源汽车的交流发电和V2H和V2G的功能梳理一下，全文主要分几个部分来分别介绍，在汽车使用中，一种能够将铅酸电池电压DC12V直流电转换(在新能源汽车里面就是用高压电源)为和市电相同的AC220V交流电，供一般电器使用。
第一部分 燃油车的低功率逆变供电
在北美和欧洲市场，这种电源主要是用来给笔记本电脑使用的，是用在传统燃油车上面的设计了一个专门的供电接口，早期没有出现USB手机充电口的时候，也可以通过一般的手机充电器给手机充电。里面的接口如下面所示，车内110V供电接口。
图 1 150W 车载前装逆变器配置
内部的接线图如下图2所示，这里从12V电池这块取电，通过IGN KL15来供电，保证在行驶中不至于200W(14A)耗掉12V电池过多的电流。对客户使用而言，通过一个LED来表示整个供电的情况，110V接头是按照一般插座经过车用环境规格修改而来的。
图2 福特汽车逆变器电路连接线
内部逆变器是从Ebay上找到的，如图3所示，这是台达泰国工厂给福特供的部件，内部的架构(12V=>110V一级逆变通过变压器隔离)是比较简单的。
图3 典型的前装车载逆变器
总得来说，这个规格更多的还是用在皮卡和大型车辆上面，再往上还有200W和400W两种规格，功率往上走对产品的EMC要求比较高。
第二部分 日系整车企业的情况概览
日本大地震，考虑地震灾害等应急的产品就有了市场，日本住宅企业目前正在全力开发新一代节能住宅“智能住宅”，同时也拉上了电动汽车的整车企业，好几家都尝试着V2G和应急供电，主要是电动汽车可以在日本灾后作为应急供电的单元，可以满足在紧急情况下和外出时为家电产品等供电的需求。
1)三菱公司的MiEV Power BOX
这里做了1500W的功率输出，做了一个配件来做这个事。
通过电动汽车的电池向车外供电的电源供给装置“MiEV Power BOX”，可与该公司的EV “i-MiEV”、“MINICAB-MiEV”和Outland连接。这里通过这个DC/AC单元与直流放电口连接，控制电池系统的能量输出，交流100V。
·尺寸长395×宽334×厚194mm ，重11.5kg，输出端子(插座)连接线长度为1.7m，价格为14万9800日元(含税)。配备16.0kWh容量驱动电池的EV充满电后，通过新电源供给装置，可供输出功率为1.5kW的家电产品等连续使用约5～6小时，这是普通家庭约一天的用电量。
图4 三菱的V2G 后装放电盒
2)日产汽车的LEAF to Home
日产汽车的LEAF to home，也是基于类似的考虑，通过设备使住宅和电动汽车相连、可进行双向供电的系统。
·在发生紧急情况时利用电动汽车为家中供电
·在电费较低的深夜为电动汽车充电，白天可用于家中
·在住宅中采用光伏发电等可再生能源
这里利用了直流充电接口，配置外部的6KW的逆变器来实现双向的能量转移。由于主充电单元通过原有Chademo的控制协议走，这里做了较多的修改。
图5 日产的V2G 6KW放电柜
3)丰田汽车的产品和V2G实验
丰田这里做了两部分设计，拿了几台prius的PHEV去做交流电一级的V2G，也给做一些车载的选配件。如图5所示，这里在放电继电器配置独立的熔丝，使用一路分立的1.5KW的100V逆变器来输出，在仅适用一个充电接口额度条件下，通过不同的接口输出来判断充电还是放电。不过值得考虑的是，这里需要考虑很多的技术因素：
·放电接口使用针对性开发的防水的，带保护盖的接口，此接口的长度很小
·考虑里面的放电的控制，兼容SAE J1772的定义
·使用Proximity的引脚做些控制，配置独立的Latch开关
这种设计带来了较大的挑战性，所以这一组的设计更多作为售后附件。
图6 丰田的车载充电和放电系统
图7 丰田的车载放电插头
图8 丰田设计的接近电阻设计
总得来说，日本车企的考虑是建立在日本灾害比较多，电动汽车作为一个能量存储单元来使用的，在极端条件下，这个功能开发出来就有了很大的意义。可以保证家庭在灾害条件下的基本电能供给。
第三部分中国国内企业的情况
国内主要是比亚迪做的比较靠前，其他车企也纷纷跟进这方面的应用。在唐这辆车上，费了很多心思，甚至专门为了这个主题应用投放了广告。这个系统的相关部件，如图9和图10所示如下：
·交流充放电口：包含电子锁和接口总成
·车载充电机：双向车载交流充电机，具备3KW双向充放电能力
·动力电池包：车上的电池包，内部需要调用三个继电器
·BMS管理：控制电池能量的释放
·高压配电盒：含正极继电器和预充电回路
·仪表：显示放电过程
·外部放电线：输出电能的接口
图9 唐的后备箱系统布置
图10 唐的放电系统框图
1)车载充电机
按照设计意图来看，这个充电机分三个部分：
a)3KW的AC/DC，特别是DC电压比较高
b的DC/AC，输出220VAC用
c)未知功率的13.8V输出，用来给低压系统+BMS系统供电
如下图所示，充电的状态下
o 充电：交流电从2进，从4变直流输出，此时交流一级的泄漏电流由Mode2&3进行监测，内部有个直流一级的漏电流检测。
o 放电：直流从4进入，从2变交流输出，此时只有直流漏电流检测。
备注：此时不知道这个13.8V的辅助电源是否再工作，如果不工作，则需要完全消耗常电或者12V电池电流。如图11所示，一开始预留了一个专门的放电连接器，后来根据优化把此项给消除了。
图11 唐的双向车载充电机
2)交流线束和电池连接线束
由于基本处于复用的考虑，这里的能量流动双向均考虑在同一线路上进行，可分成：
·交流线束：充电插座<==>充电机
·直流线束：充电机<==>配电盒
图12 唐的高压配电线束
3)充/放电口和放电线束
充电插座：配置有L、N、PE三根动力线，还有CC、CP还有电子锁控制线
放电线束：国标的头子，配上专用的定制2kOhm的接触电阻
图 13 唐的放电线束和插线板
4)高压配电盒
高压配电盒包括以下几个部分
a)电池包里面有三个接触器，负接触器、两电池包分段接触器(内部分压用)
b)预充继电器：配合上盖的预充电阻
c)正极接触器：主接触器
图14 唐的高压配电盒
放电系统整个工作过程
放电系统整个启动过程如图15所示，完全靠接触引脚CC上的电阻来判断，充电机根据这个接近电阻是否等于2Kohm来判断是否进入放电模式，一旦检测之后，通过与BMS和仪表系统进行交互来实现系统放电。这里并没有说明电子锁的动作，所以不清楚是否电子锁是否锁止。
图 15 放电系统工作过程图
注意这个逻辑图里面，开关完全靠插头的接触电阻。 整个系统工作以后，需要涉及动力网总线、启动网总线
1)动力网：车载充电器、低压BMS、组合仪表等这条线是必须激活的。
2)启动网： 锁电子锁需要BCM进行启动
一些猜想：在边界范围比如电池电量较低的模式下使用这个功能，因为按照BMS的保护系统的设计，当SOC低于10%的时候，可以启动驻车充电模式，然后通过驻车发电模式(启动TCU+ECM)，维持系统工作在电量SOC<15%的模式调整发电电流。否则按照这个模式下去，电给放完了。
合规的讨论
根据做了一个双向，使得3.3KW的充电大了好大的一圈。其实从内部的走线配置来看，从原有GB/T20234出电，目前是不被许可的，出现漏电保护的因素，没有涵盖在里头。在18487.1里面充电过程最接近的是1.5KOhm的10A线束连接，同时没有任何反向能流的规定或者说明 。这个功能其实超出了目前整个标准体系，未来需要标准进一步加入PLC的电力线载波通信，在V2G的标准体系里面，未来是可能作为一个标准的扩展功能的。
图 16 基于PLC的双向能流体系
本文小结： 和智绿的尹总交流，感觉从未来的市场需求，特别是户外郊游乃至应急的考虑，电动汽车可以充分发挥出这个功能的作用。部署在大容量电池的纯电动汽车和增程式的电动汽车上，都会有比较好的使用效果。但是对于放电的逻辑，这个功能需要整合在V2G和V2H里面更合适一些。
参考文件：
1. 比亚迪-唐 高压电器系统技术培训 系列之二
2. 比亚迪-唐 电路系统技术培训教材 系列之四
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