在新能源汽车快速发展的浪潮中，充电系统作为连接电网与车辆的关键纽带，其电路设计与协议交互直接影响充电效率、安全性和兼容性。其中，SECC（Supply Equipment Communication Controller，供电设备通信控制器）与 EVCC（Electric Vehicle Communication Controller，电动汽车通信控制器）作为充电系统的核心组件，构成了整个充电过程的 “神经中枢”。本文将从电路构成、协议交互、安全机制等维度，深入解析新能源充电系统的核心技术。

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一、充电系统的基本架构

新能源充电系统主要由SECC 所属的充电设备（如充电桩，简称“桩端”）和EVCC 所属的车载充电系统（简称，车端）两部分组成，两者通过充电插头与插座实现物理连接，通过标准化协议完成数据交互与能量传输。

从功能划分来看，SECC 负责电网侧的能量转换、负载管理与安全监控，EVCC 则承担车辆侧的能量接收、电池状态监测与充电需求反馈。两者的协同工作可分为三个阶段：物理连接确认、协议握手与参数配置、能量传输与状态监控。

1，SECC 的电路组成与功能实现

SECC 作为充电桩的控制核心，其电路系统可分为功率变换模块、控制与通信模块、安全保护模块三大部分。

功率变换模块是能量传输的 “主干道”，主要由整流电路、功率因数校正（PFC）电路和直流 / 交流变换电路组成。在交流充电桩中，220V 或 380V 的工频交流电经整流桥转换为直流电，再通过 PFC 电路优化输入功率因数，减少谐波污染；直流充电桩则在此基础上增加了 DC/DC 变换电路，将高压直流电转换为符合车辆需求的电压等级。以常见的 60kW 直流桩为例，其功率模块通常采用 IGBT（绝缘栅双极型晶体管）作为开关器件，通过高频脉宽调制（PWM）实现精准的电压电流控制。

控制与通信模块是 SECC 的 “大脑”，以 STM32 或 DSP 芯片为核心 MCU（微控制单元），集成了 CAN 总线、以太网、无线通信（4G/5G）等接口电路。其中，CAN 通信电路负责与 EVCC 进行底层数据交互，遵循 ISO 11898 标准；以太网接口用于与充电桩管理平台通信，实现远程监控与运维；传感器电路（包括电压、电流、温度传感器）实时采集运行参数，为 MCU 提供决策依据。

安全保护模块是 SECC 的 “安全阀”，包含过流保护电路、过压保护电路、绝缘检测电路和急停电路。当检测到异常情况时，MCU 可通过驱动电路快速切断功率开关，确保设备与车辆安全。例如，绝缘检测电路采用平衡电桥法，通过监测正负母线与地之间的电阻值，判断是否存在绝缘故障。

2，EVCC 的电路组成与功能实现

EVCC 的电路系统集成于车载充电机（OBC）或电池管理系统（BMS）中，主要由能量接收模块、控制与通信模块、电池交互模块三部分构成。

能量接收模块根据充电类型的不同分为两种形式：交流充电时，通过车载充电机将交流电转换为直流电，为动力电池充电，其核心是高频隔离型 AC/DC 变换器，采用 LLC 谐振拓扑结构以提高转换效率；直流充电时，EVCC 直接接收 SECC 输出的直流电，通过预充电路和接触器控制将能量送入电池组，此时能量路径不经过 OBC，充电效率更高。

控制与通信模块以汽车级 MCU 为核心，集成了符合 GB/T 27930 或 ISO 15118 标准的通信接口电路。其中，高频载波通信电路用于在充电过程中实现 SECC 与 EVCC 的实时数据交换，通信频率通常为 13.56MHz（无线充电）或通过电力线载波（PLC）实现有线通信。同时，EVCC 还通过 SPI 或 I2C 总线与 BMS 通信，获取电池 SOC（荷电状态）、温度、最大允许充电电流等关键参数。

三、充电协议的交互机制

SECC 与 EVCC 之间的通信协议是确保充电过程有序进行的 “语言规范”，目前主流标准包括中国的GB/T 27930、国际的 ISO 15118（支持Plug-and-Charge 自动充电）等。协议交互过程可分为以下几个关键阶段：

物理层连接确认：当充电插头插入后，SECC 通过检测 CC（连接确认）引脚的电阻变化判断机械连接是否到位，EVCC 则通过 CP（控制引导）引脚的脉冲信号识别充电设备类型（交流 / 直流、功率等级）。

数据链路层握手：采用基于 CANoe 的通信协议栈，SECC 与 EVCC 通过发送“Hello” 帧建立连接，交换协议版本、支持的充电模式（Mode 2/3/4）等信息，确保双方兼容。

应用层参数配置：EVCC 向 SECC 发送充电需求报文，包含目标电压、最大电流、充电截止 SOC 等参数；SECC 根据电网负载能力和设备额定功率，返回允许的充电参数，并启动绝缘检测、接地监测等安全验证流程。

状态监控与动态调整：充电过程中，SECC 与 EVCC 每秒交换一次状态报文，实时传输当前电压、电流、电池温度等数据。当检测到电池温度过高或电网电压波动时，EVCC 可发送调整请求，SECC 通过改变 PWM 占空比动态调节输出功率，实现柔性充电。

四、安全机制与电路保护设计

安全是充电系统设计的核心原则，其电路保护机制贯穿于能量传输的全过程：

绝缘监测：SECC 内置绝缘电阻检测仪，通过向直流母线注入 1kHz 交流信号，监测正负极与地之间的绝缘电阻，当阻值低于 500Ω/V 时立即切断输出，防止触电事故。

过流保护：EVCC 的电流传感器（如霍尔传感器）实时监测充电电流，当超过 BMS 设定的阈值时，通过硬件中断信号触发 SECC 的继电器断开，响应时间小于 10ms。

防雷击设计：SECC 的输入端配置压敏电阻和气体放电管组成的两级防雷电路，可吸收 8/20μs 波形的 20kA 冲击电流，保护后端功率器件不受雷击损坏。

电磁兼容（EMC）设计：为减少高频开关噪声对通信信号的干扰，SECC 与 EVCC 的功率电路均采用屏蔽罩设计，通信线路采用双绞线并加装共模电感，确保在 10kHz-1GHz 频段内的辐射骚扰符合 CISPR 12 标准。

五、实际应用中的电路设计要点

在工程实践中，充电系统的电路设计需平衡效率、成本与可靠性，以下为关键设计要点：

功率密度优化：采用氮化镓（GaN）或碳化硅（SiC）器件替代传统硅基 IGBT，可将开关频率提升至 100kHz 以上，减小电感、电容等无源元件体积，使 SECC 的功率密度突破 3kW/L。

散热设计：通过有限元仿真软件（如 ANSYS Icepak）优化功率模块的散热路径，采用液冷散热方案时，需确保冷却水路与电路部分的绝缘距离大于 8mm，防止漏水导致短路。

冗余设计：关键控制电路采用双 MCU 架构，当主 MCU 故障时，备用 MCU 可立即接管控制权，通过独立的驱动电路切断充电输出，提高系统容错能力。

兼容性适配：为支持不同品牌车型的充电需求，SECC 的通信电路需兼容多种协议版本，可通过软件配置实现 GB/T 27930-2015 与 GB/T 27930-2020 的自适应切换，避免因协议差异导致的充电失败。

结语

新能源充电桩的核心技术体现在SECC/EVCC协议的通信兼容性与高效率电路设计。SECC协议通过标准转换与智能通信，助力中国设备全球化；EVCC协议则以精细化控制与多重保护，确保充电安全。随着 800V 高压平台和超快充技术的普及，未来充电系统将向更高功率密度、更智能的协同控制方向发展。