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电动汽车与直流充电桩兼容性测试分析

发表时间:2019-03-21 17:59作者:新能源充电设施检测销售部

近年来,影响电动汽车推广的两大主要因素是里程焦虑和充电焦虑。随着动力电池技术的不断突破,电动汽车续航里程逐渐提高。与此同时,充电反而变成了一个核心技术问题,甚至成为中外新一轮技术竞争的焦点问题,及时、快速地电能补给已经成为电动汽车产业发展必须面临解决的需求。直流充电由干充电电流大、充电时间短,已经成为各国争相投入研发的领域。

随着电动汽车充电基础设施的建设,充电兼容性问题渐渐成为影响充电便利性的主要因素。《GB/T 27930—2015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》、《GB/T 18487.1—2015 电动汽车传导充电系统第1部分 通用要求》和《GB/T 20234—2015 电动汽车传导充电用连接装置第3部分:直流充电接口》(以下简称“新国标)2015年已经正式发布,新能源汽车的充电系统纷纷按照新国标进行改造和设计。随后,中汽研汽车检验中心围绕新国标展开了试验室测试,测试主要从车辆单边测试、充电桩单边测试以及车桩匹配测试3个方面进行,通过充电过程中的时序、通信及功能方面出现的问题发现电动汽车的充电兼容性已逐渐成为影响新能源汽车发展的重要因素。

为了更好地了解市面上的真实情况,本研究在试验室测试成果的基础上展开,针对试验室测试中出现的问题及试验室与现场环境的差异,设计了现场测试的方案,选取了市面上10余种主流车型、京津冀、上海、深圳等地40余个直流充电站进行了测试,测试车辆的选取方式以4S店随机选取与租用共享电动汽车为主,测试场地的选取采用运营商主动申报和APP随机选取相结合的方式。下面将对测试过程中遇到的问题进行分类整理并进行分析。

电动汽车与直流充电桩兼容性测试现场

电动汽车与直流充电桩兼容性测试现场


1、测试方案设计

在试验室的充电兼容性测试中,问题集中发生在通信、时序以及功能性等几个方面。基于上述问题,项目组选用了群菱能源设计生产的便携式直流充电桩测试设备AEVT-7510S,设备可实现充电桩充电电压、电流、电能、辅助电源电压、CC2电压、充电状态实时监控。

按照GB/T 27930—2015新国标非车载充电机与BMS通信协议完成物理连接、充电电压监测、充电电流监测、充电状态测试、通信状态测试、自动充电响应、控制时序故障仿真等试验项目,可在安装调试工程结束之后快速判断充电桩是否符合标准技术要求,并对充电桩故障进行全方位诊断。


AEVT-7510S便携式直流充电桩测试设备.jpg

AEVT-7510S便携式直流充电桩测试设备由125A标准直流充电桩插座、连接确认电路、工控机、CAN通讯模块、车辆BMS控制程序、电池电压模拟器、测试负载、8寸LED触控屏等组成,设备体积小,重量轻,方便现场测试。该设备已经广泛应用于各级计量检测部门和充电桩运维单位,蔚来、宝马、特斯拉、南瑞、特来电、平高电气、追日等数百家新能源车企、桩企也采购配备了群菱的检测设备。


2、测试结果分析

1) 充电结束后充电枪不归位,随处放置

充电接口的试验室测试是依据GB/T20234.12015,在—现场被随意放置的充电枪会在来往车辆的行驶过程中反复辗压,在这种情况下,即使是通过测试的充电枪,也无法保证其耐久性。

2) 燃油车占位

目前充电桩的数笠还没有完全满足使用需求,而北京、上海等地停车位相对稀缺就导致有的车主把车停到充电位上,使得本就紧张的充电资源在这种情况下愈加凸显。

3) 电动汽车充电口位置问题

有的电动汽车充电接口设置在车身的一侧,如果充电桩在路边且电动汽车的充电接口和充电桩在相反的位置,而充电线长度不够,就无法进行充电,如图4所示。

4) 充电APP不能反应充电站点的实际情况

当车主到达目的地后发现站点是私人桩或者充电桩处千不可用状态,会造成充电焦虑,如果下一个可用桩在较远的地方可能导致电动汽车电量耗尽而无法行驶。

充电APP.jpg

3、充电接口问题

1) 插头与插座之间存在干涉

车辆插头与车辆插座尺寸均满足标准要求,但由于车辆内部空间尺寸设计问题而导致的干涉情况,可能引起充电失败;另外,干涉还可能导致插头插座虽未完全插合,但是充电可以正常进行,而使得接口处过热,引发充电接口的烧蚀,甚至引起火灾。

2) 充电接口烧蚀

有一部分原因是由千长期充电发热导致的老化;还有一部分是因为不同厂家的充电接口在匹配时由千存在干涉,不能完全接触引起,若一个充电枪出现了烧蚀的情况,那么该充电枪在给车辆进行充电时会有传染的现象,因此烧蚀现象一旦出现,将会大面积破坏车辆接口及充电设施接口,严重的情况下还会引起火灾。

2.3 绝缘检测间题

GB/T18487.1—2015附录B.3.3中的非车载充电机自检中规定:在车辆接口完全连接后,闭合K3和K4,使低压辅助供电回路导通;闭合K1和K2,进行绝缘检测,绝缘检测时的输出电压应为车辆通信握手报文内的最高允许充电总电压和供电设备额定电压中的较小值。通过测试采集到的数据发现有以下3种违反规定的情况。

AEVT-7510S 测试系统工作示意图.jpg

AEVT-7510S便携式直流充电桩测试系统

1) 插枪后直接有电压

插枪后直接有充电电压并且没有绝缘检测就进行充电,这样可能导致用户在插枪时就有触电的危险,对车辆本身也有可能造成过压的风险。

2) 插枪后没有进行绝缘检测

插枪后没有进行绝缘检测,充电桩就响应电动汽车的充电需求,如果此时有绝缘故障,可能在充电过程中给用户带来触电的风险。

3) 利用最低输出电压进行绝缘检测

利用充电桩可输出的最低电压(200V)进行绝缘检测,而不是BHM和供电设备额定电压里的较小值,这种处理方式会降低绝缘检测的电压,不符合国标的要求。插枪后,CC1:0V-4V,CC2:0V-2.4V-4.8V,由于绝缘检测影响了CC2电路连接,绝缘检测后CC2电压降为0,导致BMS没有唤醒。

在已经进行的测试中,无法充电的现象只属于少数,但充电过程中暴露出了很多充电安全问题。从测试结果的分析可以看出,任何个细节都会导致安全隐患,市场对千充电安全的规范需求日益迫切,新国标的严格遵守也势在必行。


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