想一想,也真夠煩的,不就是充個電嘛,搞得這么繁瑣! 其實,很多技術(shù)的工程化實現(xiàn),看似簡單,細思極恐。做好充電樁,除了要使用最可靠的充電模塊,也要確保充電過程中通信規(guī)約的正確性。魔鬼藏在細節(jié)之中。
當(dāng)充電槍插進電動汽車充電插座后,在沒有任何故障的情況下,多長時間內(nèi)完成物理連接? 這個答案在18487.1給出的控制時序圖上并不能直接看起來,但是標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了T0-T7的最大值:在沒有預(yù)約充電的情況下,T0-T7小于10分鐘,而其間的T5-T6小于30秒。
10分鐘,這會考驗多少人的耐心!整個充電過程從T0到T21,沒有充電之前的T0-T7就占10分鐘? 實際上的充電樁,T0到T7都遠小于10分鐘。既然如此,為什么在在制定標(biāo)準(zhǔn)時提出“小于10分鐘”這樣寬松的要求? T4-T7 之間又發(fā)生了什么?
充電樁控制器和BMS之間的通信網(wǎng)絡(luò)采用了CAN2.0B通信協(xié)議,通信速率采用250kbit/s。在環(huán)境惡劣的場合,可采用50kbit/s通信速率。CAN物理層符合ISO 11898-1:2003、SAE J 1939-11:2006,協(xié)議層符合SAE J1939-21:2006和SAE J1939-73:2006。兩者之間握手時間如果超過5s,任何一方接收不到對方的握手報文,充電結(jié)束。5s的計時,充電樁是從K3、K4閉合開始,BMS從系統(tǒng)啟動(可以理解為BMS開始工作)開始。
如果接觸器異常,充電結(jié)束并上報故障。 奇怪的是, 這個步驟在18487.1標(biāo)準(zhǔn)的中沒有提及。這是欠妥當(dāng)?shù)摹?biāo)準(zhǔn)中和這個充電過程相關(guān)的描述如下掃描件:
上面拷屏見18487.1標(biāo)準(zhǔn)的Pg.35
上面拷屏見18487.1標(biāo)準(zhǔn)的Pg.39
絕緣檢測需要高壓輸出給檢測電路,為此充電模塊短暫工作了一段時間。輸出電壓是握手過程中BHM報文給出的“BMS最高允許充電總電壓”和充電模塊的額定電壓二者較小值。
27930標(biāo)準(zhǔn)中給出T0-T7的時間小于 10分鐘,可能是考慮到絕緣檢測過程中充電模塊開機所需時間? 這個時間主要取決于充電模塊的軟啟動時間? 但是軟啟動時間在能源局標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 33001-2010上的要求是3-8秒,也遠小于10分鐘。 絕緣檢測電路本身需要花費很多時間? 關(guān)于絕緣檢測的細節(jié),筆者將另文討論。
泄放充電樁直流輸出端口電壓至60V DC以下
絕緣檢測結(jié)束后,充電模塊停止工作,絕緣檢測電路關(guān)閉,泄放電路工作,負責(zé)泄放電阻投切的繼電器閉合; 泄放完畢,負責(zé)泄放電阻投切的繼電器斷開,直流主接觸器K1、K2斷開。
充電樁模塊模組和K1、K2及排泄放電阻、投切泄放電阻的繼電器構(gòu)成了泄放回路。根據(jù)18487.1標(biāo)準(zhǔn)要求,泄放回路應(yīng)在1秒內(nèi)將充電接口電壓降到60V DC以下。具體條文描述如下:
上面拷屏見18487.1標(biāo)準(zhǔn)的Pg.37
充電樁里面的泄放電阻一般是鋁殼電阻,在充電樁里面顯得比較突出,長相如下面圖片。
充電過程中需要兩次投切泄放電阻,絕緣檢測一次,充電結(jié)束一次。
充電樁控制器在軟件上判斷K1、K2的外側(cè)電壓是否為60V以下,從泄放電路投切開始計時,5秒內(nèi)達到60V以下,斷開泄放電路的接觸器,斷開充電樁DC主回路接觸器K1、K2。超過5秒不小于60V,視為充電故障。
充電握手辯識
充電樁控制器每隔250ms定期發(fā)送一次充電機辨識報文CRM(Charger Recognize Message的意思)給BMS,用于確認充電機和BMS之間通信鏈路正確。報文內(nèi)容是充電機通信協(xié)議的版本號。BMS收到CRM報文后,每隔250ms向充電樁控制器定期發(fā)送BMS握手辨識報文BRM(BMS Recognize Message的意思),報文內(nèi)容是車輛辨識信息,包括協(xié)議版本,電池類型、容量、電池電壓、VIN代碼。充電握手辨識階段的詳細流程在27930標(biāo)準(zhǔn)中有明確定義:
總結(jié)上述過程,硬件上,負責(zé)絕緣檢測電路投切的繼電器開通和關(guān)斷,負責(zé)泄放電路投切的繼電器開通和關(guān)斷,主回路接觸器K1、K2開通和關(guān)斷,充電樁之芯開機又關(guān)機,主要目的是實現(xiàn)絕緣檢測及隨之而來的高壓泄放。軟件上,充電樁控制器和BMS按照定義的流程互發(fā)充電握手CHM和BHM報文,接著又互發(fā)充電握手辨識報文CRM和BRM,為下一步的充電參數(shù)配置和充電做好充分準(zhǔn)備。