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如何通過有序充電控制策略提升電動汽車充電的安全可靠性?

更新時間:2025-03-04  |  點擊率:88

摘要:

新能源電動汽車在使用充電樁進行充電時,極易引發(fā)起火燃燒。究其原因,充電缺乏主動充電的相應功能,僅能遵循BMS(電池管理系統(tǒng))所發(fā)出的具體指令實施充電,當BMS處于失效狀態(tài)時,將導致充電樁出現(xiàn)失控,進而持續(xù)充電,引發(fā)動力電池內部發(fā)生化學反應,甚至造成起火燃燒。本文簡述了新能源電動汽車充電樁的概念,淺析了直流充電系統(tǒng)概況,探究了新能源電動汽車充電樁主動充電控制策略,以期為電動汽車充電主動充電控制提供借鑒。

1.引言

當前,電動汽車日漸普及,人們高度重視電動汽車的充電安全。充電在為電動汽車充電的過程中,充電機負責對能源進行提供,但由電池管理系統(tǒng)對充電進行控制,這就導致充電機極為被動,進而埋下了充電安全隱患。因此,有必要積極探究新能源電動汽車充電樁主動充電控制策略,實現(xiàn)充電樁對 BMS所發(fā)出充電指令的主動鑒別,并及時處理各類異常命令,有效保障電動汽車實現(xiàn)安全充電。

2.新能源電動汽車充電樁概述

新能源電動汽車充電樁,主要負責為電動汽車提供電能,其功能與加油站相應的加油機類似。新能源電動汽車充電樁主要在公共建筑、停車場以及充電站內安裝,通常在地面或墻壁上進行固定,可基于各類電壓等級,為各類型號的電動汽車進行充電。充電相應的輸入端直接與交流電網進行連接,其輸出端則安裝有充電插頭,用于對電動汽車進行充電。充電通常具有兩種充電方式,一種是常規(guī)充電,一種是快速充電。電動汽車車主可對充電卡進行使用,在充電相應的人機交互機上刷卡操作,對電動汽車進行充電。

3.直流充電系統(tǒng)概述

直流充電系統(tǒng)主要由兩部分構成,一部分是功率部分,一部分是控制部分。功率部分主要包括如下構件:

①充電機。若干組充電模塊經過并聯(lián),即組成了充電機,能實現(xiàn)對容量不同的各類動力電池相應的充電需求的有效滿足,同時,能實現(xiàn)對輸出電壓及電流的有效調整。

②充電樁。充電樁能使充電機有效連接動力電池,并具備人機交互功能,且能實現(xiàn)刷卡計費和有效的充電控制。

③動力電池。動力電池主要負責對電動汽車提供動力,當前,鋰電池在電動汽車相應的動力電池中應用較多。鋰電池實施單體串并聯(lián)的具體數量決定了動力電池的實際容量。

BMS主要對動力電池相應的全部的單體實施電壓和溫度采集,并將采集結果作為依據對電池的SOC進行計算,充電控制單元借助CAN通信將充電策略通知BMS。遵循充電策略,BMS對當前充電電壓及電流進行生成。BMS借助CAN通信將充電電壓及電流向充電控制單元進行傳遞。充電控制單元則向功率控制單元傳遞BMS所申請的具體充電電壓值和電流值,功率控制單元則對充電機功率進行適當調節(jié),對充電機實際輸出的電壓以及電流值進行控制。充電控制單元在采集輸出電壓及輸出電流的基礎上,對電量進行生成,對充電進行計費。

4.主動充電控制策略

新能源電動汽車充電樁主動充電控制策略,要求充電機能實現(xiàn)對BMS所發(fā)出的充電電壓及電流的準確判斷,并對BMS所申請的充電電壓及電流的合理性進行辨別。若BMS所申請的充電電壓及電流缺乏合理性,則不能對 BMS的申請需求進行響應,且需將 BMS故障進行上報。

主動充電控制策略的良好實現(xiàn)有賴于充電數據庫的有效導入。充電數據庫涵蓋諸多信息,例如充電電池的具體類型、實際健康程度、充電電壓及電流、電池容量、電壓和溫度、單體容量、電壓和溫度、不同充電階段相應的 SOC以及充電具體時間等。上述數據所反映的是標準電池在正常充電狀態(tài)下的曲線,實際充電參數則會借助BMS向充電機進行實時上傳,將之與標準電池在正常狀態(tài)下的曲線實時進行對比,若二者存在較大的偏離,則說明當前存在一定的充電異常問題,應及時對之進行處理。其具體處理流程如下:

①充電連接,并對充電時間進行設定。

②BMS 對電池信息進行上傳。

③將當前充電參數對充電數據庫進行代入,并生成當前標準充電曲線。

④開始充電。

⑤判斷當前充電時間下實際SOC與標準值二者的偏差是否超標,若超標,則使充電機停止充電,對故障信息進行記錄并顯示;判斷當前充電時間下充電電流與標準值二者的偏差是否超標,若超標,則使充電機停止充電并對故障信息進行記錄并顯示;判斷當前充電時間下電池溫度與標準值二者偏差是否超標,若超標,則使充電機停止充電,對故障信息進行記錄并顯示。

⑥達到正常充電結束條件時,結束充電。

每次充電,均通過人工方式對充電時間進行設定,借助BMS對各類電池信息,諸如電力類型、容量以及SOH日等進行上傳,在充電數據庫中將上述參數準確代入,將與當前充電電池相對應的標準充電曲線進行生成。標準充電曲線,是指在不同充電電流及環(huán)境溫度下,基于充電時間所呈現(xiàn)出的電池SOC變化曲線。將其中包含的任意3個變量給定,即可將第4個變量準確得出。在該控制策略中,充電機能實現(xiàn)對當前充電電流、電池溫度和SOC的實時獲取,并基于當前相應的充電時間,對實際充電電流、電池溫度和SOC與各自對應的標準值存在的偏差進行循環(huán)判斷,當所存在的偏差大于閥值時,使充電機停止輸出,并將故障信息進行上報。

主要通過兩個途徑對標準充電曲線進行獲取:

①大量開展測試,并對大數據進行記錄,在此基礎上對充電曲線進行生成。

②借助BMS充電算法對充電曲線進行生成。總之,對標準充電曲線進行獲取,均需將BMS作為來源。從本質上來說,電動汽車充電主動充電控制策略,是對 BMS 相應的充電策略實施二次確認,實現(xiàn)對其準確性的有效保障。

5.應用方案

充電運營管理平臺是基于物聯(lián)網和大數據技術的充電設施管理系統(tǒng),可以實現(xiàn)對充電樁的監(jiān)控、調度和管理,提高充電樁的利用率和充電效率,提升用戶的充電體驗和服務質量。用戶可以通過APP或小程序提前預約充電,避免在充電站排隊等待的情況,同時也能為充電站提供更準確的充電需求數據,方便后續(xù)的調度和管理。通過平臺可對充電樁的功率、電壓、電流等參數進行實時監(jiān)控,及時發(fā)現(xiàn)和處理充電樁故障和異常情況對充電樁的功率進行控制和管理,確保充電樁在合理的功率范圍內充電,避免對電網造成過大的負荷。

 

 

實時監(jiān)控

對充電站、充電樁以及各設備進行實時監(jiān)控。

 

交易結算

充電價格策略管理,預收費管理,賬單管理,營收和財務相關報表。

 

運營趨勢

可按日、月、季度、年查看充電次數、充電時長、充電金額,同時顯示對應的曲線圖。

 

故障派發(fā)

顯示待派發(fā)的充電樁故障信息,派發(fā)之后生成工單,由運維人員到現(xiàn)場處理故障。

 

能耗分析

可查看時段充電站和充電樁的用電量,顯示對應的能耗趨勢圖并進行同環(huán)比分析。

6.產品選型

安科瑞為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式,便攜式、壁掛式、落地式等多種類型的充電樁,包含智能7kw/21kw交流充電樁,30kw直流充電樁,60kw/80kw/120kw/180kw直流一體式充電樁來滿足新能源汽車行業(yè)快速、經濟、智能運營管理的市場需求。實現(xiàn)對動力電池快速、高效、安全、合理的電量補給,同時為提高公共充電樁的效率和實用性,具有有智能監(jiān)測:充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護的功能;智能計量:輸出配置智能電能表,進行充電計量,具備完善的通信功能;云平臺:具備連接云平臺的功能,可以實現(xiàn)實時監(jiān)控,財務報表分析等等;遠程升級:具備完善的通訊功能,可遠程對設備軟件進行升級;保護功能:具備防雷保護、過載保護、短路保護,漏電保護和接地保護等功能;適配車型:滿足國標充電接口,適配所有符合國標的新能源汽車,適應不同車型的不同功率

 

 

 

 

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