摘要:近年來(lái)我國(guó)新能源汽車市場(chǎng)蓬勃發(fā)展,電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)作為關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施,建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大,技術(shù)研發(fā)迭代迅速,應(yīng)用場(chǎng)景日益廣泛,受到社會(huì)的廣泛關(guān)注以及對(duì)充電安全的需求。原有的電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系中的安全要求已難以滿足當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展,亟需進(jìn)行更新與完善。為深入學(xué)習(xí)貫徹黨的二十屆三中全會(huì)關(guān)于構(gòu)建新型基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)體系的重要部署,落實(shí)《關(guān)于進(jìn)一步構(gòu)建高質(zhì)量充電基礎(chǔ)設(shè)施體系的指導(dǎo)意見》,我國(guó)于2024年07月正式發(fā)布了GB44263—2024《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)安全要求》。GB44263—2024的發(fā)布與實(shí)施,對(duì)于提升電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)的安全性、可靠性,健全完善安全評(píng)價(jià)體系,以及促進(jìn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的安全、快速、健康發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響。本文旨在深入探討GB44263—2024中的主要技術(shù)內(nèi)容,闡述該標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)安全要求。
Analysisof GB 44263—2024,Safety requirements for electric vehicle conductive charging system
GAO Guoqiang1.2 LI Quanrong1,2 WANG Jiaojiao1. 2 GAO Yanwan1,2 SUN Tian1.2 (1.CATARCNewEnergyAutomotive Test Center(Tianjin) Co.,Ltd.; 2. China Automotive Technology and Research Center Co., Ltd.)
Abstract:Inrecent years,China'snewenergyvehicle markethas flourished,andtheelectricvehicleconductioncharging system,asakeyinfrastructure,hascontinuedtoexpandinconstructionscale,rapidlyiteratedintechnologyresearchand development,and has increasinglywideapplication scenarios,receiving widespreadatention from societyandthedemand forcharging safety.Thesafetyrequirements inthe original electric vehicleconduction chargingsystemstandards systemare nolongersufficient tometthecurrenttechnologicaldevelopmentandurgentlyneedtobeupdatedandimproved.Inorder tothoroughlystudyandimplementtheimportantdeploymentoftheThirdPlenarySessionofthe2Oth Central Commiteeof the Communist Partyof China onbuildinganew infrastructure standards system,and to implement the Guiding Opinions onFurther Building a High-quality Charging Infrastructure System,China oficiallyreleased the GB 44263-2024,Safety requirementsforelectricvehicleconductivechargingsystems,inJulyO24.ThereleaseandimplementationofGB4426-024 haveaprofound impact onenhancing thesafetyandreliabilityofelectricvehicleconductionchargingsystems,improving the safetyevaluationsystem,andpromotingthesafe,apid,andhealthyevelopmentofthelectricvehicleidustry.Tisarticle aimsto explore indepth themain technicalcontentofGB44263-2024,andelaborateontherelevantsafetyrequirementsof this standard.
eywords: electric vehicle; conductive charging system; safety requirement; standarc
0 引言
近年來(lái),我國(guó)積極響應(yīng)全球能源轉(zhuǎn)型趨勢(shì),高度重視新能源汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,在《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》《關(guān)于進(jìn)一步構(gòu)建高質(zhì)量充電基礎(chǔ)設(shè)施體系的指導(dǎo)意見》《關(guān)于加快經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的意見》以及《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動(dòng)方案(2024—2027年)》等一系列政策規(guī)劃中,均強(qiáng)調(diào)了完善新能源汽車配套設(shè)施、加速新能源汽車推廣與應(yīng)用的重要性。作為新能源汽車的核心支撐之一,新能源汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)扮演著至關(guān)重要的角色,它不僅連接著電動(dòng)汽車與電網(wǎng),還直接關(guān)系到充電效率、用戶體驗(yàn)及整個(gè)新能源汽車生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展。截至2024年7月24日,隨著新能源汽車市場(chǎng)份額的不斷擴(kuò)大,新能源乘用車的銷量已經(jīng)超過(guò)了傳統(tǒng)燃油車輛,這一數(shù)據(jù)表明,新能源汽車已經(jīng)成功占據(jù)了市場(chǎng)的主導(dǎo)地位,成為消費(fèi)者的首選。新能源汽車市場(chǎng)的快速增長(zhǎng),對(duì)充電系統(tǒng)的安全性水平提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。
為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn),我國(guó)于近年來(lái)不斷加強(qiáng)新能源傳導(dǎo)充電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)制定與更新工作。2024年7月24日,一項(xiàng)重要的標(biāo)準(zhǔn)GB44263—2024《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)安全要求》應(yīng)運(yùn)而生,該標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布標(biāo)志著我國(guó)在新能源汽車充電安全領(lǐng)域邁出了堅(jiān)實(shí)的一步,將有力推動(dòng)我國(guó)新能源汽車充電系統(tǒng)的安全水平進(jìn)一步提升,為新能源汽車產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)保障。隨著這一標(biāo)準(zhǔn)的深入實(shí)施,我國(guó)新能源汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)將邁向更加安全、高效、便捷的新時(shí)代。本文重點(diǎn)分析GB44263一2024的主要技術(shù)內(nèi)容,闡述該標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)安全要求。
1 標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容
GB44263一2024深入細(xì)致地規(guī)定了電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)與使用中的各項(xiàng)安全性能指標(biāo),標(biāo)準(zhǔn)共分為10章,其主要內(nèi)容包括:范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語(yǔ)和定義、符號(hào)和縮略語(yǔ)、總體要求、充電接口安全、交流充電安全、直流充電安全、試驗(yàn)方法、標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施。本文對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中的總體要求、充電接口安全、交流充電安全和直流充電安全這4項(xiàng)主要技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行解釋與說(shuō)明。
1.1總體要求
隨著電動(dòng)汽車領(lǐng)域的迅猛進(jìn)步,電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)的要求也需更新迭代。GB44263—2024的總體要求中,對(duì)供電設(shè)備、電動(dòng)汽車以及電動(dòng)汽車充電模式提出整體要求,因此將總體要求分為充電模式使用條件和充電系統(tǒng)前提條件兩個(gè)部分。
1.1.1充電模式使用條件
充電模式使用條件中對(duì)模式1充電、交流充電以及非限制場(chǎng)所使用的設(shè)備進(jìn)行規(guī)范,具體使用條件見表1。
1.1.2充電系統(tǒng)前提條件
該標(biāo)準(zhǔn)的前提條件包含供電設(shè)備和電動(dòng)汽車,其中供電設(shè)備要求符合GB39752—2024的規(guī)定,電
動(dòng)汽車要求符合GB18384—2020的規(guī)定。
1.2充電接口安全
充電接口是人員充電過(guò)程中最容易由于誤觸等誤操作,造成人員身體損害的關(guān)鍵部件,根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)充電接口進(jìn)行規(guī)范要求具有重要安全意義。充電接口安全主要包括充電接口防護(hù)等級(jí)、充電接口溫度保護(hù)以及直流車輛接口溫度保護(hù)3項(xiàng)內(nèi)容。
1.2.1充電接口防護(hù)等級(jí)
充電過(guò)程中人員能夠觸及到充電接口的危險(xiǎn)部分,其防護(hù)等級(jí)應(yīng)滿足表2所示。
1.2.2充電接口溫度保護(hù)
若交流供電設(shè)備采用caseA或者caseB,且最大充電電流大于16A時(shí),供電插座應(yīng)具備溫度保護(hù)功能;若交流供電設(shè)備采用三相交流供電且最大充電電流大于32A時(shí),車輛插座應(yīng)具備溫度保護(hù)功能;若電動(dòng)汽車中的車載充電機(jī)最大充電電流大于16A,車輛插座應(yīng)具備溫度保護(hù)功能
1.2.3直流車輛接口溫度保護(hù)
在設(shè)備側(cè),直流供電設(shè)備應(yīng)對(duì)車輛接口的溫度實(shí)施溫度監(jiān)控,當(dāng)監(jiān)控到車輛接口溫度異常時(shí),供電設(shè)備應(yīng)降低充電功率或者觸發(fā)故障實(shí)施設(shè)備停機(jī)操作;在車輛側(cè),電動(dòng)汽車應(yīng)具備車輛插座溫度保護(hù)功能。
1.3交流充電安全
1.3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)安全
交流供電系統(tǒng)應(yīng)具備控制導(dǎo)引電路、充電電纜載流能力檢測(cè)功能、設(shè)備供電能力聲明功能、接口鎖正功能、觸電粘連檢測(cè)功能和短路保護(hù)功能,其中各功能類型的設(shè)計(jì)安全要求如表3所示。
1.3.2充電異常保護(hù)
充電異常保護(hù)是確保電動(dòng)汽車充電過(guò)程安全穩(wěn)定的重要措施,包含6項(xiàng)保護(hù)要求:設(shè)備側(cè)CC回路異常保護(hù)、車輛側(cè)CC回路異常保護(hù)、設(shè)備側(cè)CP回路異常保護(hù)、車輛側(cè)CP回路異常保護(hù)、供電網(wǎng)斷電保護(hù)和輸出過(guò)流保護(hù)。這6項(xiàng)保護(hù)要求涵蓋了從設(shè)備側(cè)到車輛側(cè),以及供電網(wǎng)絡(luò)的多方面監(jiān)控與保護(hù),交流充電異常保如表4所示。
1.4直流充電安全
直流充電安全包含系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安全和充電異常
保護(hù)兩部分,這兩部分都是確保電動(dòng)汽車直流充電過(guò)程安全穩(wěn)定的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
1.4.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)安全
直流供電系統(tǒng)應(yīng)具備控制導(dǎo)引電路、短路保護(hù)功能、電容耦合、泄放電路、絕緣監(jiān)測(cè)功能、接口鎖止功能、高壓直流接觸器觸電粘連檢測(cè)功能、啟動(dòng)電流限制功能和熱管理系統(tǒng)故障保護(hù)功能。其中各功能類型的設(shè)計(jì)安全要求如表5所示。
1.4.2充電異常保護(hù)
直流供電系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)充電異常狀態(tài)時(shí),需要進(jìn)行有效的保護(hù),這些保護(hù)措施旨在確保系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性,關(guān)鍵的保護(hù)措施包含:通信超時(shí)保護(hù)、車輛側(cè)CC1回路異常保護(hù)、車輛側(cè)CC2回路異常保護(hù)、設(shè)備側(cè)CC1回路異常保護(hù)、直流供電回路異常保護(hù)、車輛供電回路異常保護(hù)、輸出過(guò)壓保護(hù)、輸出過(guò)流保護(hù)和負(fù)載突降保護(hù)。
(1)通信超時(shí)保護(hù)
電動(dòng)汽車直流充電的過(guò)程中,確保通信的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性至關(guān)重要。當(dāng)通信報(bào)文發(fā)生超時(shí)電動(dòng)汽車和直流供電設(shè)備應(yīng)觸發(fā)故障停機(jī)。
(2)車輛側(cè)CC1回路異常保護(hù)
在直流充電系統(tǒng)中,電動(dòng)汽車通過(guò)檢測(cè)特定回路(GB/T20234.3—2023標(biāo)準(zhǔn)采用檢測(cè)點(diǎn)3的CC1回路,GB/T20234.4—2023標(biāo)準(zhǔn)采用檢測(cè)點(diǎn)2的CC1回路)的電壓值來(lái)監(jiān)控車輛插頭與插座的連接狀態(tài)。檢測(cè)到連接由完全可靠轉(zhuǎn)為不可靠,電動(dòng)汽車將立即觸發(fā)緊急停機(jī)機(jī)制,確保在300ms 內(nèi)(針對(duì)GB/T20234.3—2023)或通過(guò)符合GB/T18487.1—2023的特定規(guī)定(針對(duì)GB/T20234.4—2023),斷開直流裝置以保障充電過(guò)程的安全。
(3)車輛側(cè)CC2回路異常保護(hù)
在能量傳輸階段,采用GB/T20234.3—2023車輛接口并遵循GB/T18487.1—2023B.2及B.3的充電系統(tǒng),電動(dòng)汽車通過(guò)檢測(cè)點(diǎn)2監(jiān)測(cè)CC2回路電壓,實(shí)時(shí)評(píng)估車輛插接可靠性。一旦電壓超出車廠設(shè)定范圍,表明連接不可靠,電動(dòng)汽車將立即執(zhí)行緊急停機(jī)。
(4)設(shè)備側(cè)CC1回路異常保護(hù)
在充電過(guò)程中,直流供電設(shè)備應(yīng)利用檢測(cè)點(diǎn)1(即CC1回路)的電壓值來(lái)監(jiān)測(cè)并確認(rèn)車輛插頭與插座之間的連接狀態(tài)。設(shè)備側(cè)CC1回路異常保護(hù)要求如表6所示。
(5)直流供電回路異常保護(hù)
直流供電設(shè)備在絕緣自檢階段需具備檢測(cè)絕緣故障、短路故障及車輛側(cè)充電回路電壓異常的能力。
一旦出現(xiàn)故障,設(shè)備應(yīng)立即停機(jī)并發(fā)出告警。同時(shí),電子鎖解鎖前,車輛接口電壓需降至60V(DC)以下。直流供電回路異常保護(hù)要求如表7所示。
(6)車輛供電回路異常保護(hù)
預(yù)充電時(shí),直流供電設(shè)備應(yīng)具備檢測(cè)電動(dòng)汽車供電回路電壓異常的能力,供電設(shè)備檢測(cè)電壓與報(bào)文中車輛接口當(dāng)前電壓測(cè)量值的誤差 gt;5% 或超范圍,即停機(jī)告警。電子鎖解鎖前車輛接口電壓應(yīng)降至60V(DC)以下。
(7)輸出過(guò)壓保護(hù)
能量傳輸階段,供電設(shè)備檢測(cè)到車輛接口電壓超限,應(yīng)故障/緊急停機(jī)并告警。接口電壓要求同本文1.4.2.(6)。采用GB/T20234.3—2023車輛接口且控制導(dǎo)引電路符合附錄A的充電系統(tǒng),在能量傳輸階段應(yīng)滿足下列要求:
1)若K1、K2外側(cè)電壓超設(shè)備最高輸出電壓持續(xù) gt;400ms ,故障檢測(cè)時(shí)間 ?1s
2)觸發(fā)故障停機(jī)后:輸出電流 ?200 A時(shí),2s內(nèi)電流降至5A以下,斷開K1、K2;
3)觸發(fā)故障停機(jī)后:輸出電流 gt;200 A時(shí),3s內(nèi)電流降至5A以下,斷開K1、K2,且降速 ?100A/s 。
(8)輸出過(guò)流保護(hù)
能量傳輸階段,供電設(shè)備檢測(cè)到車輛接口電流超需求,應(yīng)故障/緊急停機(jī)并告警。接口電壓要求同本文1.4.2.(6)。采用GB/T20234.3—2023車輛接口且控制導(dǎo)引電路符合GB/T18487.1—2023中B.2和B.3的充電系統(tǒng),若輸出電流超出需求的10% ( ?30A )或 +3 A( lt;30A ),持續(xù)1秒,供電設(shè)備應(yīng)在 500ms 內(nèi)故障停機(jī)。
(9)負(fù)載突降保護(hù)
能量傳輸階段,供電設(shè)備需具備防負(fù)載突降致電壓過(guò)沖的能力。采用GB/T20234.3—2023接口且導(dǎo)引電路符合附錄A的充電系統(tǒng),在能量傳輸中遇故障負(fù)載突降時(shí),供電回路瞬時(shí)過(guò)壓不應(yīng)超車輛最高充許充電總電壓的 110% 或最高充許充電總電壓+50 V中的較大值。
2 與其他標(biāo)準(zhǔn)比較
GB44263一2024《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)安全要求》作為2024年7月正式發(fā)布的國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定了電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)中的總體安全、充電接口安全、交流充電安全、直流充電安全的要求,并對(duì)相應(yīng)試驗(yàn)方法進(jìn)行描述。
除GB44263—2024標(biāo)準(zhǔn)外,充電技術(shù)領(lǐng)域常用標(biāo)準(zhǔn)包括GB/T18487.1—2023《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)第1部分:通用要求》,GB/T20234《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置》,GB/T27930—2023《非車載傳導(dǎo)式充電機(jī)與電動(dòng)汽車之間的數(shù)字通信協(xié)議》,GB39752—2024《電動(dòng)汽車供電設(shè)備安全要求》,GB/T34657—2017《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電互操作性測(cè)試規(guī)范》以及NB/T33001—2018《電動(dòng)汽車非車載傳導(dǎo)式充電機(jī)技術(shù)條件》等。本文對(duì)常用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行匯總,并對(duì)比闡述每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的注重點(diǎn),如表8所示。
3結(jié)語(yǔ)
本文深入探討了GB44263—2024《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)安全要求》的主要技術(shù)內(nèi)容及其相關(guān)安全要求,并與充電技術(shù)領(lǐng)域的常用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行注重點(diǎn)比較。本文有助于企業(yè)和技術(shù)人員認(rèn)識(shí)GB44263—2024,理解標(biāo)準(zhǔn)在充電技術(shù)領(lǐng)域的重要性,以期為我國(guó)新能源汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)的安全發(fā)展提供參考。
參考文獻(xiàn)
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[2]電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)第1部分:通用要求:GB/T18487.1—2023[S].2023.
作者簡(jiǎn)介
高國(guó)強(qiáng),碩士研究生,工程師,主要研究方向?yàn)樾履茉雌嚋y(cè)試及應(yīng)用。
(責(zé)任編輯:袁文靜)