不看你一定后悔!全球电动汽车充电标准最详解析(下)


3)中国充电标准

中国的充电标准体系如下:

3.1已有的充电标准

1.GB/T 18487.1-2001 电动车辆传导充电系统 一般要求

2.GB/T 18487.2-2001 电动车辆传导充电系统

电动车辆与交流/直流电源的连接要求:

3.GB/T 18487.3-2001 电动车辆传导充电系统 电动车辆交流/直流充电机(站)

4.GB/T 20234.1-2011 电动汽车传导充电用连接装置 第1部分:通用要求

5.GB/T 20234.2-2011 电动汽车传导充电用连接装置 第2部分:交流充电接口

6.GB/T 20234.3-2011 电动汽车传导充电用连接装置 第3部分:直流充电接口

7.GB/T 27930-2011 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

8.QCT 895-2011 电动汽车用传导式车载充电机

3.2电网对充电设施的要求

1.GB/T 29316-2012 电动汽车充换电设施电能质量技术要求

2.GB/T 29317-2012 电动汽车充换电设施术语

3.GB/T 28569-2012 电动汽车交流充电桩电能计量

4.GB/T 29318-2012 电动汽车非车载充电机电能计量

3.3在进行中的相关要求

1.电动汽车充电线缆盒通用要求

2.电动汽车无线充电系统通用要求

3.电动汽车充电连接装置检验试验规范车辆侧

4.电动汽车智能车载终端车与充换电设施互动控制技术条件

这里重点谈一谈,当前的一些问题。充电这个事情,其实是属于汽车标委会和电力标委会乃至电工标委会综合的那块,里面包含了低压配电、电能质量、车辆控制、电气连接等要求。这个事情和传统的车主导或者是电力企业主导都不一样,两边坐一块你觉得会怎么样?轻易是不会出结果的,两边都需要拿出证据、数据乃至测试结果,还有标委会下面的相关单位也得提意见,这活一点都不好干。

这次修订的20234.1.2.3,主要是接口方面,主要是对电子锁位置、引脚尺寸、干涉情况做个系统性的修正,如图4所示。

不看你一定后悔!全球电动汽车充电标准最详解析

图4 引脚和干涉问题

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4)直流充电的安全性问题

直流充电这个事情安全性很重要,要基本考虑以下的问题:

1. 绝缘失效 水、尘、对地绝缘退化、机械损坏

2. 带电部件直接接触 基本保护失效(外壳、机械损坏、绝缘)

3. 过高电压

1. 外部(电网) 闪变 和内部开关切换

2. 内部(系统) 转换器、控制失效和通信失效

4. 过流 转换器|控制|通信失效

5. 短路 水、尘、 绝缘失效、电子失效、机械损坏

6. 意外反向能流 转换器|控制|通信失效

7. 交流保护设备断开 交直流电路意外连接、控制通信失效

8. 插头|插座上意外高电压断开设备失效、电子失效和带载断开

9. 过温 尘土、连接性能衰退、未完成插合和过流

10. 热断开 锁止|控制|通信失效

11. PE失效 机械损坏

在美国,即使在标准里面规定了很多措施,车厂拼命在努力保证安全,美国道路安全局NHTSA在评估这块的的实验的里面,对直流充电系统也做了更多的故障注入试验,有了系统层面的通盘的考虑,对各种各样可能发生的问题去考虑。高压系统:对于高压系统的一些问题,即使车辆做的很高,如果直流充电桩有各种问题,不受控整车需要有个正确的反应。

* DC Bus Short Test

* DC Bus Held High Test

* Overcharge Test

* Charge Connector HV Connection Disturbance

控制系统:整车的12V系统,甚至是连接的信号系统受到各种各样的干扰和问题。

* Ground Fault Test

* Chassis Ground Offset Test

* 12V System Under voltage Test

* 12V System Disturbance Test

* 12V System EMI/EMC Test

* BMS Internal Fault Detection

* System Overvoltage Test (12V Board Net)

* Charge Operation Disturbance Test

* Charge Connector Control Signal Disturbance Test

* Charge Connector Field Ground Connection Disturbance

其他:各种各样奇葩的系统问题。

* Vehicle Crash or Bump Test

* Vehicle Movement Test

* Visual Inspection of Charge Port

* Cooling Heating System

摘取几个很有趣的实验结果:

a)冷却液给钳住了

45A充电电流,从40degC开始(通过反复的加速和制动能量回收,将电池系统的温度提升上去),限制冷却液流动,温度上升到42.5degC。

b)过压10%

输出电压由于是和电池系统相等的,充电桩如果在设置上出错,设置升到比较高电压,是需要等SOC高到一定程度的,电压没有那么容易上去,当SOC比较高的时候,系统发现这个问题,有一段恒压之后的上升,系统分析SOC和输出电压,然后切断了系统。

c)接口的断开

从分断盒里面,将正极、负极切断。

d)总线短路

充电机没有启动起来,车也没有要求输出电压,车载系统是先检测输入电压的情况来判断要不要给充电。

5)充电兼容性测试

我接触充电的事务五年多,这是第一回要做测试,所以还是要竭力给宣传一下,这次不管怎么样,总归是对的。电动汽车充电接口及通讯协议标准GB/T18487.1、GB/T20234、GB/T27930已完成送审稿,国家标准《电动汽车传导充电互操作性测试规范》、《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》已完成征求意见稿,为验证标准开展电动汽车传导充电互操作性测试活动,现将有关事项通知如下:

目的:统一测试程序,验证测试内容;统一测试平台,验证电动汽车和充电设施;开展实验室测试与电动汽车和充电设施实际充电测试结果对比,验证标准。

测试过程

1.第一阶段:测试准备。选定测试实验室,统一测试程序及测试平台,成立测试专家组。

2.第二阶段:产品测试

3.第三阶段:实车实桩验证。

活动报名地址:http://dls.cec.org.cn/dongtai/2015-09-16/143147.html

整个测试系统主要还是用分断盒来测试的如下四部分:

1. 直流充电桩测试:连接确认测试、自检阶段测试、充电准备就绪测试、充电阶段测试、正常充电结束测试、充电连接、控制时序测试、通信中断测试、开关S断开测试、车辆接口断开测试、绝缘故障测试、PE断针测试、其他充电故障、输出电压控制误差测试、输出电流控制误差测试、输出电流控制时间测试、输出电流停止速率测试、反灌冲击电流测试、CAN通信干扰测试、控制导引电阻值测试。

2. 交流充电桩测试:连接确认测试、充电准备就绪测试、启动及充电阶段测试、正常充电结束测试、充电连接控制时序测试、断开开关S3测试、CC中断测试、CC接地测试、CP中断测试、CP接地测试、CP断电测试、PE断针测试、失电状态测试、输出过流测试、PWM中断测试、PWM自恢复测试、PWM占空比变化和电流测试、占空比超限测试、PWM频率超限测试、CP回路电阻测试、CC回路电阻测试。

3. 电动汽车直流充电测试:连接确认测试、自检阶段测试、充电准备就绪测试、充电阶段测试、正常充电结束测试、充电连接控制时序测试、通信中断测试、开关S断开测试、车辆接口断开测试、绝缘故障测试、PE断针测试、其他充电故障测试、输出电压控制误差测试、输出电流控制误差测试、输出电流控制时间测试、输出电流停止速率测试、反灌冲击电流测试、CAN通信干扰测试、控制导引电阻测试。

4. 电动汽车直流充电测试:连接确认测试、充电准备就绪测试、启动及充电阶段测试、正常充电结束测试、充电连接控制时序测试、断开开关S3测试、CC中断测试、CC接地测试、CP中断测试、CP接地测试、CP断电测试、PE断针测试、失电状态测试、输出过流测试、PWM中断测试、PWM自恢复测试、PWM占空比变化和电流测试、PWM占空比超限测试、PWM频率超限测试、CP回路电阻测试、CC回路电阻测试。

对比一下SAE J2953 电动汽车和充电设施互通性测试,这个测试偏向于验证这些产品行不行,而不是验证互相的兼容性,所以对CP信号的规格完完全全没怎么做过多测试,对比一下下面的J2953做出来的测试报告,侧重点差距有些大。

不管怎么说,用试验来验证规范,这真是可喜的一大步了。

不看你一定后悔!全球电动汽车充电标准最详解析

图5 互通性测试报告

本文小结

1) 充电这个事情,无论车企和充电产业的,都逃不开,大家的利益其实比较一致,怎么掌握个洽谈机制很重要。

2) 后续新能源汽车的发展,很大一部分和基础设施有关,这里不仅有这个充电的规范,还有充电怎么和停车位进行耦合的事情,这个技术层面的不能让事变好,但是做不好绝对让人难受。

3) 按照现在标准讨论的模式,充电标准还需要一些改进和优化的过程。