电动汽车用传导式充电系统互联互通的研究

2019-10-28吴诗宇

汽车电器 2019年9期

吴诗宇，尹潇

（重庆车辆检测研究院国家客车质量监督检验中心，重庆 401122）

0 引言

电动汽车从试运行到市场化，短短几年时间已经基本实现。目前市场化成熟的储能装置还是锂电池［1］，不管是纯电动汽车、插电式混合动力汽车都需要充电。由于锂电池输入是直流电，而电网输出是50Hz交流电，需要把电网的交流电转换为直流电，并辅以充电控制引导系统，统称起来叫做电动汽车的充电系统。充电系统分为传导式和无线式，目前市场化最成熟的还属传导式充电系统；而无线充电功率小，设施昂贵，市场化还不太成熟［2］。

根据电动汽车用传导式充电系统的安装位置，分为车载式和非车载式［3］。车载式是指充电装置在车上，交流电输入，车载充电机把交流电转换为直流电，给锂电池充电，控制引导采用PWM波的方式；非车载式是指充电装置在地面上，充电桩直接输出直流电给锂电池充电，控制引导采用CAN总线通信的方式。

随着电动汽车进入市场化运营的阶段，其充电系统和充电桩的互联互通问题一直是行业的痛点。统一电网和车企，让任何一辆车都能在每个桩上安全、可靠、快捷地充电，是行业每个人的心愿。为解决这个问题，国家提出了一系列标准。主要标准如下。

1）GB／T 18487.1-2015《电动汽车传导式充电系统第1部分：通用要求》［4］。

2）GB／T 20234.1-2015《电动汽车传导充电用连接装置第1部分通用要求》［5］。

3）GB／T 27930-2015《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》［6］。

4）GB／T 34658-2017《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议一致性测试》［7］。

5）GB／T 34657.1-2017《电动汽车传导式充电互操作性测试规范第1部分：供电设备》［8］。

6）GB／T 34657.2-2017《电动汽车传导式充电互操作性测试规范第2部分：车辆》［9］。

前3个标准主要是产品要求，后3个是试验方法。

1 标准概述

充电系统分为4种充电模式，模式1为电动汽车直接接交流电网（如家用插座）进行充电，虽然车载充电机进行了转换和控制，但由于我国供配电的国情是无法保证保护搭铁PE在插座侧可靠搭铁［10］，如未可靠搭铁，会造成电动汽车漏电后无法有效保护的情况。故在GB／T 18487.1-2015中明令禁止了充电模式1。交流充电多采用模式2和模式3，模式2是在充电线缆上加装了控制引导系统，避免了无法有效保护的情况。模式3是交流侧采用专用的交流充电桩，同样可以避免无法有效保护的情况。模式4是电动汽车直接连接直流充电设备。

充电连接装置分为交流装置和直流装置，通过严格的尺寸配合及充电流程，加上机械锁和电子锁解决互联互通问题。机械锁实现的是防止人为误拔充电枪；电子锁实现了：就算在充电过程中，人为故意拔掉充电枪，也可以避免电弧的出现。标准GB／T 20234.1-2015、GB／T 20234.2-2015和GB／T 20234.3-2015对充电连接装置的技术要求及试验方法进行了较为细致的规定。

为了解决充电过程中互联互通的安全性和可靠性等软硬件问题，充电系统设置了控制引导程序，分为交流控制引导和直流控制引导。标准GB／T 18487.1-2015对此进行了技术要求。交流控制引导电路见图1，直流控制引导电路见图2。

图1 交流控制引导电路

图2 直流控制引导电路

2 标准中的技术要求和试验方法

为了对充电控制引导系统进行黑箱式检测，标准GB／T 34657.2-2017进行了细致的规定。直流和交流的检测系统均采用标准电路的方式模拟充电桩，在模拟电路上进行了信号的采集，并模拟了故障状态。实物图见图3。针对直流的检测项目见表1。

由于直流充电系统是非车载的充电系统，充电机与电池包通信的信号量大，实时性要求高，采用CAN信号通信的方式。而交流充电采用车载充电机，充电机与电网的控制设备的通信信号量小，采用PWM通信的方式，PWM占空比对应最大的充电电流。直流和交流线路组成和引导控制电路上有较为明显的区别。直流充电系统和交流充电系统在试验方法上，也有较大区别。针对交流的检测项目见表2。