吳詩宇，尹 瀟

（重慶車輛檢測研究院 國家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，重慶 401122）

0 引言

電動汽車從試運行到市場化，短短幾年時間已經(jīng)基本實現(xiàn)。目前市場化成熟的儲能裝置還是鋰電池［1］，不管是純電動汽車、插電式混合動力汽車都需要充電。由于鋰電池輸入是直流電，而電網(wǎng)輸出是50Hz交流電，需要把電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并輔以充電控制引導系統(tǒng)，統(tǒng)稱起來叫做電動汽車的充電系統(tǒng)。充電系統(tǒng)分為傳導式和無線式，目前市場化最成熟的還屬傳導式充電系統(tǒng)；而無線充電功率小，設施昂貴，市場化還不太成熟［2］。

根據(jù)電動汽車用傳導式充電系統(tǒng)的安裝位置，分為車載式和非車載式［3］。車載式是指充電裝置在車上，交流電輸入，車載充電機把交流電轉(zhuǎn)換為直流電，給鋰電池充電，控制引導采用PWM波的方式；非車載式是指充電裝置在地面上，充電樁直接輸出直流電給鋰電池充電，控制引導采用CAN總線通信的方式。

隨著電動汽車進入市場化運營的階段，其充電系統(tǒng)和充電樁的互聯(lián)互通問題一直是行業(yè)的痛點。統(tǒng)一電網(wǎng)和車企，讓任何一輛車都能在每個樁上安全、可靠、快捷地充電，是行業(yè)每個人的心愿。為解決這個問題，國家提出了一系列標準。主要標準如下。

1）GB／T 18487.1-2015《電動汽車傳導式充電系統(tǒng) 第1部分：通用要求》［4］。

2）GB／T 20234.1-2015《電動汽車傳導充電用連接裝置第1部分 通用要求》［5］。

3）GB／T 27930-2015《電動汽車非車載傳導式充電機與電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議》［6］。

4）GB／T 34658-2017《電動汽車非車載傳導式充電機與電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議一致性測試》［7］。

5）GB／T 34657.1-2017《電動汽車傳導式充電互操作性測試規(guī)范 第1部分：供電設備》［8］。

6）GB／T 34657.2-2017《電動汽車傳導式充電互操作性測試規(guī)范 第2部分：車輛》［9］。

前3個標準主要是產(chǎn)品要求，后3個是試驗方法。

1 標準概述

充電系統(tǒng)分為4種充電模式，模式1為電動汽車直接接交流電網(wǎng) （如家用插座）進行充電，雖然車載充電機進行了轉(zhuǎn)換和控制，但由于我國供配電的國情是無法保證保護搭鐵PE在插座側(cè)可靠搭鐵［10］，如未可靠搭鐵，會造成電動汽車漏電后無法有效保護的情況。故在GB／T 18487.1-2015中明令禁止了充電模式1。交流充電多采用模式2和模式3，模式2是在充電線纜上加裝了控制引導系統(tǒng)，避免了無法有效保護的情況。模式3是交流側(cè)采用專用的交流充電樁，同樣可以避免無法有效保護的情況。模式4是電動汽車直接連接直流充電設備。

充電連接裝置分為交流裝置和直流裝置，通過嚴格的尺寸配合及充電流程，加上機械鎖和電子鎖解決互聯(lián)互通問題。機械鎖實現(xiàn)的是防止人為誤拔充電槍；電子鎖實現(xiàn)了：就算在充電過程中，人為故意拔掉充電槍，也可以避免電弧的出現(xiàn)。標準GB／T 20234.1-2015、GB／T 20234.2-2015和GB／T 20234.3-2015對充電連接裝置的技術要求及試驗方法進行了較為細致的規(guī)定。

為了解決充電過程中互聯(lián)互通的安全性和可靠性等軟硬件問題，充電系統(tǒng)設置了控制引導程序，分為交流控制引導和直流控制引導。標準GB／T 18487.1-2015對此進行了技術要求。交流控制引導電路見圖1，直流控制引導電路見圖2。

圖1 交流控制引導電路

圖2 直流控制引導電路

2 標準中的技術要求和試驗方法

為了對充電控制引導系統(tǒng)進行黑箱式檢測，標準GB／T 34657.2-2017進行了細致的規(guī)定。直流和交流的檢測系統(tǒng)均采用標準電路的方式模擬充電樁，在模擬電路上進行了信號的采集，并模擬了故障狀態(tài)。實物圖見圖3。針對直流的檢測項目見表1。

由于直流充電系統(tǒng)是非車載的充電系統(tǒng)，充電機與電池包通信的信號量大，實時性要求高，采用CAN信號通信的方式。而交流充電采用車載充電機，充電機與電網(wǎng)的控制設備的通信信號量小，采用PWM通信的方式，PWM占空比對應最大的充電電流。直流和交流線路組成和引導控制電路上有較為明顯的區(qū)別。直流充電系統(tǒng)和交流充電系統(tǒng)在試驗方法上，也有較大區(qū)別。針對交流的檢測項目見表2。

圖3 檢測系統(tǒng)實物圖

表1 直流的檢測項目

表2 交流的檢測項目

3 測試結(jié)果

本文針對專業(yè)的檢測系統(tǒng)及多個樣品車進行了一系列的互聯(lián)互通試驗，其中幾個典型的不合格結(jié)果見表3。

表3 典型的不合格結(jié)果

4 結(jié)語

從以上檢測結(jié)果可以看出，這些問題有些涉及安全性，有些涉及可靠性。這些問題的解決并不難，需要的是主機廠進行更好的供應商管理，讓充電系統(tǒng)、車載充電機或BMS供應商完全按照國標進行設計和生產(chǎn)。以后大量的充電樁也按國標進行設計和生產(chǎn)，最終可以實現(xiàn)讓任何一輛車都能在每個樁上安全、可靠、快捷地充電。

本文的這部分研究成果為解決電動汽車用充電系統(tǒng)的互聯(lián)互通問題提供了參考。