电动汽车充电桩主动充电控制策略 潘立刚

发表时间：2018-06-05T16:41:02.453Z 来源：《电力设备》2018年第2期 作者： 潘立刚

[导读] 摘要：目前，电动汽车在充电过程起火燃烧的安全事故，根本原因是充电桩不具备主动充电功能，只能被动遵从电池管理系统ＢＭＳ的指令进行充电，一旦ＢＭＳ失效，充电桩将处于失控状态，会持续给动力电池充电，过冲情况下，动力电池内部会发生严重的化学反应，更甚者将起火。

（杭州欣美成套电器制造有限公司 浙江杭州 311215）

摘要：目前，电动汽车在充电过程起火燃烧的安全事故，根本原因是充电桩不具备主动充电功能，只能被动遵从电池管理系统ＢＭＳ的指令进行充电，一旦ＢＭＳ失效，充电桩将处于失控状态，会持续给动力电池充电，过冲情况下，动力电池内部会发生严重的化学反应，更甚者将起火。在此基础上，提出了一种电动汽车充电桩主动充电控制策略。通过该策略，充电桩能够主动对ＢＭＳ充电指令进行鉴别，并对异常命令进行处理。实验表明，此方法提高了电动汽车充电的安全性。 关键词：充电机；动力电池；电动汽车 引言

当前国际上，针对电动汽车充电标准有三大体系，即日本体系、欧美体系和中国体系，其差别主要在充电接口形状以及通信方式上，充电方式大同小异，因此上述问题普遍存在。为了解决现有技术中存在的问题，提出了一种电动汽车充电桩主动充电控制策略，在充电过程中，充电机能够对ＢＭＳ的异常状态进行检测和处理。 1发展现状

最近几年，国内的电网公司已经陆续建立了超过600多座充电站以及20000多台分散的充电桩，形成了一定的规模。很多企业也提出了电动汽车智能充电的导航系统、智能充电桩设计，同时还建立了智能服务平台，但是迄今为止，智能充电服务还没有出现。 2充电桩的类型

通常情况下，充电桩就是一种为电动汽车提供电能的装置，对于长期使用电动车的人来说非常便捷，目前充电桩主要有2种：直流充电桩及交流充电桩。直流充电桩也被称之为非

车载充电机，其原理是将直流电输出，为电池充电，一般来说功率很大，现在主要是60kW、120kW以及200kW为主，所以采用直流充电桩速度更快，一般直流充电桩都是出现在火车站以及飞机场等地。交流充电桩的原理是将三相或者是单相的交流电采用车载充电机转换为直流电进行输出，通常功率比直流充电桩要小，主要是7kW、22kW以及40kW为主，相比于直流充电桩充电的速度比较慢，一般都出现在小区或者是市内的停车场中。 3充电桩硬件电路设计 3.1硬件设计

在整个系统的设计过程中，控制系统的设计是一个核心环节，必须要通过C44Box对电池管理系统进行控制，这个处理器的主要作用是用来进行控制，然后再采用网络通信系统来完成信息的采集和统计。本文所设计的控制系统能够由客户进行控制，用户可以采用系统查询到卡里面的余额数目，并且通过系统的显示屏，可以看见目前电池的电量以及充电所需的时间等。系统的时间控制系统主要由电能输出、电源电路以及单元处理等几个硬件组成。系统中还有一个电路是用于控制充放电的，由信号采集电路和信号调理电路组成，这个电路的作用就是对系统电源整体的输出进行有效的控制，保证系统的正常运行，电源电路在传输的过程中，系统要将电压转换为电源电路、液晶显示接口电路以及NoFlash电路设计。 3.2NandFlash电路设计

充电桩控制系统在进行控制的时候，硬件部分需要通过处理器进行处理，我们将调度中心当作主要的操作步骤，启动的程序要在ＲOM里面进行。同时，一些记录会存放在控制系统里面，这些记录会存放在NandFlash里面，比如电流、电压和传感器数据，通过数据存放，可以更快速地完成人机交换。 4主动充电控制策略

充电数据库包括以下信息：电池类型、电池健康程度（ＳＯＨ，Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｈｅａｌｔｈ）、电池的充电电压和充电电流、电池容量、单体容量、电池电压、单体电压、电池温度、单体温度、各充电阶段的ＳＯＣ以及充电时间等。这些数据都是标准电池的正常充电曲线，实际充电参数会通过ＢＭＳ实时上传给充电机，与标准充电曲线进行实时对比，实际充电曲线一旦与标准充电曲线有偏离则表明当前充电有问题，应及时处理，处理流程。每一次充电操作，充电时间由人为设定，电池信息由ＢＭＳ上传，包括电池类型、电池容量、电池的ＳＯＨ，将这些参数代入充电数据库，生成一个对应于当前电池的标准充电曲线。标准充电曲线是不同充电电流、不同环境温度下，电池ＳＯＣ随充电时间的变化曲线。任意给定其中的３个变量，将得出第４个变量。该控制策略中，充电机实时地获取当前的充电电流、电池温度和电池ＳＯＣ，在当前充电时间下，循环判断实际充电电流、电池温度和电池ＳＯＣ与对应标准值的偏差，一旦偏差超过阈值，则停止充电机输出，并报告对应故障信息。标准充电曲线的获取有两个途径：①通过大量测试，记录大数据，形成充电曲线；②通过ＢＭＳ充电算法生成充电曲线。总之，标准充电曲线的来源是基于ＢＭＳ的。换句话说，主动充电控制策略的本质是对ＢＭＳ充电策略进行二次确认，以确保其准确性。 5实验验证

搭建一套充电测试系统，需经过两个实验步骤：①在此充电策略下，正常充电，测试充电过程是否连续，是否存在由于充电策略而引起的误判断导致异常停机；②在此充电策略下，人为修改ＢＭＳ的充电指令，使得充电指令偏离正常指令，测试充电机是否主动保护，停止充电并报告对应故障。为１０Ａｈ磷酸铁锂电池充电３ｈ的充电曲线，ＢＭＳ需求电流１Ｃ等于１０Ａ，此充电曲线为经过大量测试，记录大数据形成的充电曲线。图３中给出不同温度下锂电池的充电曲线，将此充电曲线导入充电机充电控制单元。经过大量的反复试验，在ＢＭＳ失效的情况下，充电机可以主动保护，但是正常充电时，不合理的设置将会出现充电机误判断停机的状况，影响因素有两个：阈值的大小和软件连续判断偏差次数（即连续出现多少次偏差超标，表示充电超标）。从可得知，设置阈值为１０％，软件连续判断５次可以保证正常充电连续，无误动作。 结束语

通过上面内容的介绍能够得出，在进行交流充电桩的分析时，比较重要的就是原理图的分析，通过原理图和车载充电内容，然后与控制器进行结合研究硬件的设计。电动汽车充电桩的工作原理相对比较复杂，程序的设计也比较繁琐，本文的研究只是进行初步的探索，仍然存在一些问题，在以后的工作中需要继续研究。 参考文献：

[1]李家才.汕头电动汽车充电设施建设相关问题研究[J].汕头大学学报（人文社会科学版），2017，33（10）：77-80+97. [2]胡勇.电动汽车交流充电桩控制装置的研究与设计[D].西南科技大学，2017.

[3]吴非，胡海滨.电动汽车充电桩运营模式研究[J].低碳世界，2017（13）：268-269.