新闻 - V2G 欧洲标准直流充电桩的架构设计

建筑设计V2G欧洲标准直流充电站（CCS2接口）涉及三个层面的协同设计：电源硬件、控制电子设备和通信协议。以下是一个相对完整的技术框架，供参考和完善。

整体系统架构

该系统可分为四个主要功能模块：

1. 电源转换模块完成AC/DC双向转换，是V2G能量双向流动的核心。
2. 控制和保护模块主控制器、安全联锁装置、绝缘监测
3. 通信模块车辆桩通信（EVCC-SECC）+桩云通信（后端管理）
4. 人机交互/计量模块显示、计费和计量、RFID/APP认证

硬件架构（功耗级别）

CCS2直流桩支撑的核心V2G是一种双向隔离式功率转换链路，与普通的单向充电桩相比，它具有额外的逆变器（放电）路径和更严格的功率质量控制。

关键设计要点

1. 前端三相交流/直流（PFC整流级）

（1）拓扑结构：三电平维也纳整流器（通常用于单向应用，但在 V2G 场景中，一般选择双向三电平拓扑结构，例如采用 SiC MOSFET 实现双向功率流的三相电压型 AC/DC，或 T 形三电平桥）

（2）设备：SiC MOSFET（650V/1200V）通常用于功率超过30kW的应用，其开关频率为20-50kHz，以平衡效率和磁性元件的体积。

（3）功能：交流/直流整流（G2V）+直流/交流逆变器（V2G）+有功/无功功率解耦控制（用于电网支撑/频率和电压调节场景）

（4）电源质量：它需要满足诸如IEC 61000-3-12（谐波）和EN 50549（电网保护）等标准，并且V2G放电期间的总谐波失真（THD）要求通常小于5%。

2. 双向直流-直流隔离级别

（1）拓扑偏好：CLLC谐振转换器（双向对称，软开关效率高，适用于固定/窄范围电压增益场合）或双有源桥DAB（在宽电压范围内具有更好的动态响应，适用于150-1000V的不同车辆电池电压平台）

（2）隔离变压器设计时应按照最高绝缘等级进行（车辆桩隔离，以防止车辆电位与电网电位耦合）。

（3）本级别也是 CCS2 标准要求的电气隔离点（GB/T 27930 和 IEC 61851-23 都要求车辆与桩之间进行电气隔离）。

3. 直流母线和输出级

（1）母线电容+母线电压/电流检测（用于V2G功率环路控制）

（2）直流接触器（一正一负极，部分设计有预充电电阻器+预充电接触器，用于CCS2电枪插入和母线软启动）

（3）高压联锁电路（HVIL）：贯穿枪头总线转换器的整个过程，任何断开的链路都会切断输出。

（4）绝缘监测IMD：实时监测正负极母线对地绝缘电阻，并在发生故障时触发保护

通信架构

CCS2 DC V2G 的通信分为车辆桩通信 (EVCC) ↔ SECC 和桩云通信 (SECC) ↔ CSMS 两层，前者是 V2G 能否实现双向调度的关键。

通信协议栈的详细说明

1. 车辆桩层 (EVCC) ↔ SECC – 决定 V2G 能否实施的核心要素

ISO 15118-20 相较于 15118-2 的关键新增内容是双向功率传输 (BPT) 服务。在该服务中，车辆通过诸如调度交换 (Schedule Exchange) 等消息报告其放电容量和荷电状态 (SOC) 限制，充电桩端则基于此发布功率曲线——这是 V2G 与普通直流快充在协议层面的核心区别。若要与国内的 GB/T 标准体系兼容，还需要考虑 GB/T 27930（现行标准）与 GB/T 27930-202x（V2G 修订版，目前正在制定中）之间的兼容性。

2. 堆内总线（主控）↔ 电源模块）

（1）通常使用 CAN 2.0B 或 CAN FD，主控单元向功率模块发送电压/电流指令，模块则上报状态和故障代码。

（2）如果采用模块化电源架构（多个电源模块并联），则还需要主从仲裁/电流共享协议。

3. 堆积云层（SECC）↔ CSMS）

（1）OCPP 2.0.1 目前是主流选择，其双向功率传输模块专门支持 V2G 场景下的功率曲线生成和能量计量报告。

（2）如果涉及参与电网频率调节/需求响应，部分项目将使用IEEE 2030.5（CSIP）或OpenADR与DERMS/VPP平台对接，此时SECC需要进行协议桥接。

安全性和合规性要点（V2G 特有）

在孤岛保护放电模式下，必须满足IEC 62116/UL 1741的防孤岛检测要求。当电网断电时，必须在规定的时间内切断输出。
双向计量芯片需要支持双向能量计量和单独计费（充电/放电电价不同）。
功率因数和谐波放电也必须满足并网谐波限值，不能仅仅因为是“放电”就降低电能质量要求。
获得欧洲市场认证需要考虑 CE、EN 61851-23（直流充电站安全标准）+EN 62477-1（电源转换系统安全标准）。

发布时间：2026年9月28日