科普贴 |为什么电动车充电非得标准化?

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上周,《电动车辆传导充电系统一般要求》和《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》通过了中国电力企业联合会组织的专家技术审查。将近两个月前,GB/T 20234《电动汽车传导充电用连接装置》3项系列国家标准通过全国汽车标准化技术委员会电动车辆分技术委员会的专家审查。

这五项标准正是充电桩接口新国标的修订内容,五项标准内容全部通过审查也就意味着充电桩接口新标准的内容已经尘埃落定,如今只剩下正式发布与开始实施。

大家都知道充电桩标准需要解决的是统一的问题。在前期标准不明确的情况下,各个厂商各自为政。即便找到了为数不多的充电桩,也会出现硬件接口对不上,或者对上了依然无法充电的情况。,那么制定标准能解决什么问题呢?这得从充电的过程说起。

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电动汽车是怎么进行充电的?

电动汽车的充电过程,比平常的家用电器充电要复杂得多。

首先是物理接口,这个物理接口并不能随随便便定下。电动汽车的的充电功率比较大,而且有通讯的要求,所以电动汽车充电的接口就要比普通插座复杂的多:不仅仅有传输电流的通路,还得留出来通讯用的通路。另外因为充电功率大,在大电流传输中很容易出问题而造成过热和起火,所以,对这个接口就得有标准。

接口的具体尺寸是有规范的,一般不会存在插不上的情况,但是能插上未必代表能正常使用。接口要正常使用,需要四大类性能:

1.一是通用性,看公差是否满足标准,不同品牌的东西是否能插的上;

2.二是机械结构;

3.三是接口本身的材料的特性,比如防腐蚀性,以及耐火耐热;

4.四是接电后的电机测试。

接口能接上,还得保证高温时候不变形;在日常使用中,跌落或者碰撞不会影响使用后者造成安全隐患;在用户的经常插拔中,不会有寿命问题;在通过车辆碾压以后不会发生损坏;防水防尘也要做好,以免到了恶劣环境不能使用;在充电过程中,温度不能升得太高,如果升得太高即使接口不起火,引发其他东西起火也是很危险的。

所以,仅仅是一个物理插头,也必须制定出来多种标准才能满足正常使用的需求。

而在连接上之后,电动汽车与充电桩之间也不是直接就开始充电。在物理接口连接好之后,电动汽车与充电桩之间必须先有一个握手协议。

这个和我们做网络连接是一样的,在物理层上面,得先规定好双方的通信协议标准,双方完成通信了,电动汽车与充电桩之间才能开始充电。

在这个通讯协议中,必须要事先规定好报文的格式,哪一位信息代表什么,这样充电桩与电动汽车才能互相识别,开始充电。

通信本身是个很复杂的东西,传输的信号不仅仅要正确,还得按照合适的速率传输,这次新规定就是增加了速率的规定,保证不同车型与充电桩之间能正常握手。

握上手了,可以开始传输了,但是传输过程也不简单。因为电动汽车里面的电池能成承受的电流强度是有限的,这还需要电动汽车电池管理系统与充电桩之间有通讯。两者需要协调出来一个合适的电流强度,进行充电。这个过程也需要标准,否则电流过大,不仅仅是冲坏电池的问题,还有可能引发安全问题。

在充电过程中,可能出现各种问题,譬如电池出现问题,温度过高了;电网出现问题,突然来了一阵浪涌;充电桩或者电动汽车的电池管理系统出问题,某个信号不响应。这些问题都可能导致风险,这就需要有针对各种意外故障的应急措施,这些措施也需要有统一的标准。

最后,当充电完成之后,及时断电,避免过充造成电池损害或者危险,也需要有规定的通讯来发出终止的信号,而且也要对可能的故障进行应对。

所以,电动汽车充电的全过程从接口物理连接开始到充电完成是一个相当复杂的过程,在这个过程中,不仅会出现充不上电的问题,还会出现安全问题。

因为电动汽车充电电流很大,很容易就会过热引起火灾。而电动汽车的电池组能量也很大,一旦出现问题后果不堪设想。

所以,无论是从兼容性考虑还是从安全考虑,必须有详细的标准对电动汽车充电做出规范,这样才能保证正常安全的使用。

电动汽车充电标准化的重点在哪?

电动汽车充电的标准化,首先应该解决兼容性问题,第二则是安全性问题。

在兼容性方面,涉及到电网、充电桩和电动汽车三部分,电网部分改造成本过大,且各地电网情况均有所不同,所以电网方面的标准化工作重点应该在兼容上,把全国各地主要电网供电情况搞清楚,制定的充电标准要适应全国各地电网的情况。

而在充电桩与电动汽车上,则需要把标准细化,让充电桩企业和电动汽车企业有足够的约束把产品做规范,限制越多,出问题的概率就越小,兼容性问题也就越小。

在安全性方面,则集中在两个方面,一个是过充和充电接口的性能,过充方面要考虑到最关键的BMS (电池管理系统)的安全保护功能,要明确BMS到底应该具备哪些完备的故障诊断和报警的功能另外充电设施和监控系统,

在接口方面,一个是接口本身的性能规范,另外则是在长期的接触之后,发现有可能导致接触不良的问题,提出更严格的测试方法和规范,进一步提升安全性。

此外,电动汽车与充电桩对电网也会有影响,电网出现的供电浪涌,电动汽车与充电桩应该如何应对。电动汽车与充电桩在充电时对电网和电网内其他电器的冲击也应该有规范。

总之,没有规矩,不成方圆。因为电动汽车电池容量大,又对充电时间有要求,这就让充电过程变得异常复杂。而要保证兼容与安全,就必须制定严格细致的标准。目前很多电动汽车与充电桩不兼容(比亚迪的充电桩充不了北汽的电动车),电动汽车的一些安全事故(充电中起火),很大程度上是规范不够所造成的。

在新能源汽车的发展中,充电标准化是绕不过去的槛,这个标准指定的越细致,越规范,越全面,新能源汽车就会的发展的越快,磨刀不误砍柴工。

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