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直流充電樁充電過程詳述:摘槍-插槍-充電-充電結束-掛槍

發布時間:2018-08-31    點擊次數:1897

充電和加油一樣,看起來是由一系列簡單的動作組成:拔槍-插槍-刷卡-充電-充電結束-再拔槍-掛槍。這些動作的每一個細節其實在《GB/T 18487.1-2015:電動汽車傳導充電系統  第1部分:通用要求》附錄B和《GB/T 27930-2015:電動汽車非車載傳導式充電機與電池管理系統之間的通信協議》附錄A中都有標準化流程上的要求。

我相信,標準中定義的每一個細節都是有講究的,它凝聚了30余位主要起草人(184871.1的主要起草人有22位,27930有25位,多位起草人同時參加了兩個標準的起草)和參加起草單位的一批專家團隊的心血。

18487.1和27930這兩個標準,一個偏硬,一個偏軟,前者是做充電樁整體方案設計的電氣工程師更關注的,后者是做充電樁控制器的軟件工程師更關注的。讀標準需要靜下心來讀透,更需要在實踐的過程獲得更深刻的認知。本文試著將筆者對這兩個標準的解讀寫出來。不當之處,懇請專家學者、同行從業者多多斧正!

用直流充電樁給電動汽車充電(為方便表達,本文下文用“充電樁”均表示“直流充電樁”),在GB/T 27930-2015的Pg.5給出了總體流程圖如下:

“整個充電過程包括六個階段:物理連接完成、低壓輔助上電、充電握手階段、充電參數配置階段、充電階段和充電結束階段。”

這種專業化的表述顯然是拒絕外行人閱讀的。假如我們親身經歷一次充電的全過程,我們看到的詳細流程如下(下文描述的充電過程揉雜了淺顯的專業知識,不完全是普通消費者角度的描述): 

1.上電

給充電樁供電,來自電網的380V三相交流電輸入到充電樁。從配電側需要連接五條電纜給充電樁,分別是三相交流輸入U、V、W,地線PE和中線N。電纜的規格根據充電樁的輸入電流大小決定。

充電樁的三相交流電上電后,面板上的電源指示燈被點亮,此時充電樁處在“待機”狀態。充電樁里面的“充電樁之芯”(俗稱“充電模塊“,“充電樁之芯”是高斯寶電氣注冊的商標)的輔助電源和DSP都處在工作狀態。充電樁之芯的CAN通訊口也已在工作狀態,時刻等待著接受來自充電樁控制器的報文。

在充電站投入運營的充電樁大都一直處在“待機”狀態。

2.摘槍        

從充電樁樁體的充電槍“插座”或“固定座”上拔出充電槍。 

值得說明的是:多數充電樁上面安裝的是“固定座”,只是起到固定擺放充電槍的作用,沒有任何電氣連接; 也有部分充電樁使用“插座”,這種設計中,用戶需要先“刷卡或掃描二維碼”啟動計費,再“摘槍”,否則槍被鎖在充電樁上。這樣會增加了一點充電樁的成本,因為插座的價格高于固定座。這樣做的好處是顯而易見的:充電槍被固定在充電樁樁體上,不能隨便被挪動。

3.插槍    

將充電槍插入車身的充電槍插座。下面這組圖片更有畫面感。如果不特別說明,你可能以為是在加油。

 

上述三個步驟完成了前述充電總體流程的個階段:物理連接完成。將充電槍插入車輛充電插座后,機械鎖和電子鎖聯動,鎖止充電槍。 GB18487.1標準的主要起草人之一、南瑞集團公司的吾喻明先生對此解讀如下

 

4.刷卡或掃描二維碼

刷卡或掃描二維碼相當于給充電樁一個“Enable”信號,充電樁控制器接受到這個信號后,開始執行自檢相關的一系列動作。

前述這兩個標準中都沒有明確提出刷卡或掃描二維碼的這個節點,但是這個動作對于充電樁運營顯然是很重要的。

值得說明的是,現在的充電樁設計,很多廠家為降低成本,在交流輸入端大都節省了交流接觸器,只有三相空氣開關(塑殼斷路器)。

有交流接觸器的好處是:在夜間,充電樁長期沒有車主來充電時可以斷開強電的交流輸入,“充電樁之芯”處在完全斷電狀態。但是,二次供電一直維持,確保充電樁控制器始終處在待機狀態,刷卡或掃描二維碼就會啟動或斷開交流接觸器。

5.自檢

自檢過程中用戶看到充電樁顯示屏上顯示出一系列的步驟說明和進行條,這過程包括前述總體流程的三個階段:低壓輔助上電、充電握手階段、充電參數配置階段。 在此過程中,充電樁實現絕緣檢測,啟動泄放電阻將絕緣檢測時的高壓瀉放到60V以下。在這過程中,充電樁上的輔助電源供電給BMS,BMS開始工作,充電樁和車輛BMS之間進行數據交互、握手、配置充電相關參數(BMS告知充電樁電池相關信息)。 

在自檢過程中,充電樁控制器執行一系列程序,充電樁和車輛上的三組開關執行了斷開或閉合的一系列動作。詳情請看本文的下集: 《直流充電樁充電過程詳述(下· 專業版)︱“充電樁之芯及其它”系列之七》。

6. 充電

一切就緒后,充電樁之核(充電樁控制器)下發指令給充電樁之芯,充電模塊按指令要求的輸出電壓和輸出電流開始工作,持續給電動汽車動力電池充電。

在充電過程中,BMS和充電樁控制器在實時地通訊,充電樁之芯的輸出電流之調整有一定的約束,184871標準中下面這段條文:

7. 充電結束

有三大類情況會產生“充電結束”的條件:

A.人為因素

充電進行過程中,人為刷卡可結束充電,或通過APP執行中止充電的指令也可結束充電。 當然,人為地將三相交流輸入斷掉也結束充電了:-)  

B.充電樁

下面四種情況下都將中止充電:

  • 充電樁出現不能繼續充電的故障

  • 發生通訊故障。3次通訊超時即判斷為通訊故障。

  • 充電槍和車輛之間的物理連接被斷開 ,包括開關S由閉合變為斷開,車輛接口由連接變為斷開。

  • 充電樁輸出電壓高于電池的高允許電壓。 

C.BMS

車輛有異常,不能接受繼續充電,BMS向充電樁控制器下發中止充電的報文。

8.再拔槍,掛槍

結束充電后,充電樁的輸出電壓泄放到60V以下之后,電子鎖和機械鎖將解開,用戶才能將槍從車輛的充電插座上拔出來,放回充電樁的固定座或插座。

至此,充電全過程結束。 

 

來源:電動網

作者:充電樁之芯

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