某純電客車歐標充電問題的分析與優(yōu)化

趙飛云

關(guān)鍵詞：純電客車;歐標充電接口;充電樁;充電槍

0 引言

電動汽車的充電標準，在歐盟國家和其他地區(qū)的一些國家使用歐盟標準的充電協(xié)議。本文介紹的純電客車使用的充電插頭類型是CCS2組合充電系統(tǒng)，使用高壓直流電給車輛進行充電。市場上常見的充電樁，多數(shù)是1個充電樁帶2個充電槍，這2個充電槍可以同時給一臺車的2個充電口進行充電，也可以是2個充電槍分別給2臺車進行充電。

文中介紹的充電樁不同于平常的充電樁（圖1），一個充電樁引出3個充電槍。按照該充電樁的設(shè)計，這3個充電槍可以給插在上邊的3臺車依次進行充電，但無法給3 臺車同時進行充電作業(yè)。因為這是該品牌客車首次和這種類型的樁進行匹配使用，所以在首次使用時遇到充電樁和車輛的匹配性問題，導(dǎo)致充電工作無法進行。

本文對這些問題進行了分析，并提出了對應(yīng)的優(yōu)化方案。

1 歐標充電過程的時序原理圖

歐標充電過程時序原理圖[1] 如圖2所示，車輛沒有和充電樁進行充電連接時，充電口CP 線的狀態(tài)為A1，電壓是12V。當把充電槍插到車上后，CP線的狀態(tài)由A1變成B1，電壓由12 V 變成9 V，也就是圖2 所示的階段1.1。當充電樁和車輛的通信正常建立，充電樁的狀態(tài)ready，可以進行充電時，CP 線的狀態(tài)會從B1 變成B2，電壓從9 V 變成占空比為5% 的9 VPWM 信號（階段3.1）。

當車輛的充電狀態(tài)ready 就緒，可以進行充電工作時，CP線的電壓從占空比為5% 的9 V PWM 信號，變成占空比為5% 的6 V PWM 信號（階段4）。在圖示階段5 和6，也就是C2 狀態(tài)，充電樁將根據(jù)車輛請求的充電電流值大小對車輛進行充電。

當車輛充滿電以后，CP 線的狀態(tài)將從C2 變成B2（階段7和8.1），CP 線的電壓將從占空比為5% 的6 V PWM 信號變成占空比為5% 的9 V PWM 信號。隨后，充電樁將讓CP 線的狀態(tài)從B2 變成B1，CP 線的電壓將從占空比為5% 的9 V PWM 信號變成9 V 電壓（階段9.2）。當把充電槍拔出后，CP 的狀態(tài)從B1 變到A1，CP 線上的電壓從9 V 變成12 V（階段2.1）。

2 充電問題的優(yōu)化項目一

2.1 充電過程說明

該款充電樁的標準充電過程分成兩個階段：階段一是Bulkcharge 模式，充電樁按照先到先得的原則，充電樁首先依次給3臺車快速充電到SOC80%;當3 臺車的電量全部充電到80% 以后，充電樁進行第二個充電階段，名為Preconditioning 模式，充電樁將利用小電流依次給3 臺車補充充電到車輛SOC100%。

2.2 充電問題的描述

將3 臺車分別接到充電樁對應(yīng)的3 個充電槍，準備進行充電的時候，發(fā)現(xiàn)第一臺車完成bulk charge，電量充到80% 以后，按照充電標準流程，此時充電工作將自動跳轉(zhuǎn)到第二臺車上。但是，發(fā)現(xiàn)第二臺車無法自動進行充電，第一臺車充到80% 以后，整個充電過程就中斷了，這就是第一個需要解決和優(yōu)化的充電問題點。

2.3 充電問題的分析與優(yōu)化

當充電樁的3 個槍同時插到3 臺車上以后，如上邊的歐標充電過程時序原理圖所述，3 臺車CP 線的狀態(tài)將由A1 變成B1。由于這個充電樁只能依次給3 臺車充電，而不是同時給3 臺車充電，此時充電樁只和第一臺車建立充電連接，在給第一臺車進行充電的時候，第二臺車和第三臺車在等待充電。

但是此時第二臺車和第三臺車的CP 線狀態(tài)已經(jīng)由A1 變成B1，而又遲遲未進入后續(xù)的充電流程，所以這個時候第二臺和第三臺車報充電超時錯誤。當?shù)谝慌_車充電到80% 時，充電樁嘗試和第二臺車建立充電連接時，由于第二臺車已經(jīng)在報充電超時錯誤，所以無法進行隨后的充電工作。第三臺車，同樣的原因，也無法進入充電。

通過修改BMS（電池管理系統(tǒng)）和EVCC（電動汽車通信控制器）的程序，當充電槍和車輛連接時，CP 線的狀態(tài)從A1 變成B1，此時，讓車輛在B1 的狀態(tài)進行等待，取消車輛在B1 狀態(tài)的超時設(shè)置。如圖3 所示，按照標準IEC61585-1 的要求[2]，車輛在B1 狀態(tài)進行等待直至樁用B1-B2 的狀態(tài)來喚醒充電工作。通過這種優(yōu)化，充電樁在給第一臺車進行充電工作時，第二臺車和第三臺車的CP 線狀態(tài)保持在B1 狀態(tài)且進行等待。直到充電樁給第一臺車充好電以后，充電樁以B1 到B2 的狀態(tài)轉(zhuǎn)變來喚醒第二臺車，然后和第二臺建立充電工作。第三臺車同理。

3 充電問題的優(yōu)化項目二

3.1 充電問題的描述

當3 臺車全部完成Bulk charge 模式， 快速充電到車輛SOC80%，充電樁與三臺車不斷反復(fù)地進行充電連接嘗試。充電樁先和第一臺車進行充電連接，連接大概1 min 左右后斷開連接;然后再次嘗試和第二臺車建立充電連接，同樣連接大概1 min 左右后斷開連接。接著再和第三臺車進行連接，連接1 min 左右后斷開連接，一直這樣反復(fù)。

3.2 充電問題的分析與優(yōu)化

考慮到充電樁不斷地和3 臺車進行充電連接，是否為充電槍電子鎖的上下鎖不正常導(dǎo)致了該故障。電子鎖工作的原理如圖4所示，當給電子鎖一個正向600 ms 的24 V 電壓時，電子鎖進行上鎖;當給電子鎖一個反向的600 ms 的24 V 電壓時，電子鎖進行解鎖。

現(xiàn)場對電子鎖的上下鎖電壓和上鎖后的狀態(tài)反饋信號分別通過示波儀進行監(jiān)控（圖5），電子鎖的驅(qū)動電壓正常，電子鎖可以正常上鎖。且電子鎖上鎖后的信號反饋也正常。排除了電子鎖不能上鎖的硬件問題導(dǎo)致的該問題。

排除了電子鎖的硬件方面的問題后，考慮軟件方面的問題。通過對充電樁的程序進行檢查，發(fā)現(xiàn)充電樁在設(shè)別車輛身份的時候有問題。

按照歐標充電協(xié)議[3]，車端通信控制器EVCC 會內(nèi)置有一個MAC 地址，且車端通信控制器EVCC 和充電樁端通信控制器SECC 在進行充電工作時，車端通信控制器EVCC 會將MAC 地址發(fā)送給樁端通信控制器SECC，樁端通信控制器SECC 根據(jù)此MAC 地址識別不同的車輛身份。

但是， 當充電樁完成Bulk charge 模式， 把3 臺車輛快速充電到SOC80% 后， 再次返回第一臺車開始進行Preconditioning 充電階段，開始小電流補充充電的時候，充電樁沒有記憶住這3 臺車的MAC 地址。充電樁錯誤地認為是新的車輛加入到了充電工作中，所以充電樁不斷的反復(fù)嘗試和3 臺車進行充電連接。

通過修改充電樁程序?qū)囕v的MAC 地址進行了記憶，成功地解決了該問題。修改完充電樁的程序后，充電樁首先給3 臺車進行快速充電，3 臺車依次充電到SOC80%。再依次給3 臺車輛進行小電流補充充電，直到SOC100%。對這批車輛和充電樁依照優(yōu)化方案進行了改進，并多次在不同的充電樁和不同的車輛之間進行了充電匹配，沒有再出現(xiàn)文中所述的問題，驗證優(yōu)化方案是可靠的。

4 結(jié)束語

市場上的純電車輛和充電樁通常來自不同的廠家，充電工作要想順利進行，關(guān)系到車輛和充電樁良好的匹配。所以，車輛和充電樁雙方在軟硬件的開發(fā)初期階段，需要嚴格遵守充電的相關(guān)協(xié)議和標準。嚴格遵循統(tǒng)一的標準，才能消除雙方在充電對接過程中的差異點。除此之外，車輛和充電樁在首次匹配使用時的調(diào)試也很重要，通過調(diào)試，找到雙方在充電過程中的bug，通過對這些bug 不斷地調(diào)試和優(yōu)化，保證后續(xù)充電工作的穩(wěn)定順暢運行。