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充电设施需要向高安全性、通用化、快速化目标靠近

2020-11-23新闻16

随着电动汽车的逐步推广和产业化以及电动汽车技术的日益发展,电动汽车对充电设施的要求表现出了一致的趋势,尽管电动汽车充电设施的建设还受到各种因素影响,其建设方式和建设要求需根据实际情况考量和规划,但充电设施都尽可能向高安全性、通用化、快速化目标靠近。

1、高安全性

影响电动汽车安全性的主要因素首先是动力电池的充电过程,动力电池单体技术状态的不一致性是动力电池的基本特性之一,主要表现在动力电池的容量误差、内阻误差和电压误差。少数动力电池的一致性误差并不明显,但是由数十个甚至到数百个动力电池单体所组成动力电池组,其容量误差、内阻误差和电压误差等因素就会凸显出来。

在充电的过程中,由于存在内阻误差,致使动力电池组中的动力电池单体两端电压存在误差,内阻误差越大,电压误差越明显。虽然整个动力电池组两端的充电电压不会超过额定的电压,但是个别的锂电池单体两端的电压,有可能超过其额定电压,从而容易导致动力电池组充电不均衡,动力电池单体充电量不一的状况。如果动力电池单体的电压误差过大,就有可能超过动力电池充电的安全能力,引起动力电池过热,导致安全事故。因而,用于电动汽车的充电设施,必须具备防止动力电池单体电压和温度超过允许值的技术措施,以提高电动汽车充电过程的安全性。

在国家标准《电动汽车辆传导充电设施一般要求》GB/T18487.1和《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/T27930中,规定重点考虑充电的安全性和兼容性,增加了充电温度监控、机械锁与电子锁联动、过载和短路保护等安全措施,完善了充电控制导引和时序、故障分类信息、冗余保护等内容,提高了标准的适应性和可操作性。

针对备受关注的充电安全问题,中创科技e充网也有其解决方案就是其企业充电SaaS云平台。其采用全链路监控系统,能够细颗粒度的监控桩的充电状态、启停以及硬件故障等多种问题,通过充电桩TCU的采集报文数据信息以及大数据分析与计算,运用多种组合算法将充电桩采集报文数据信息进行分类并进行应用,能够完整记录充电过程全数据,帮助运营企业进行实时充电状态监控和监测、预警,帮助企业在第一时间掌控场站的运行细节,目前已达到对充电桩状态的秒级监控。

当充电桩温度、电压、电流等指标出现异常时,充电SaaS云平台将进行实时问题诊断和电池故障预测,第一时间对问题情况进行上报,并自动化对接到第三方预警平台,同时SaaS云平台还提供充电桩远程控制模块解决方案,能够实现对桩进行远程定时启动、远程断电等功能,在危机时,通过远程控制进行自动停止充电,全方位保障用户及场站的安全,为企业运营提供安全和便利的保障。同时,SaaS云平台也支持桩系统的远程升级,可在平台上传桩软件包,通过平台下发给桩实现远程升级,极大节省运维人员到场的成本。

2、充电通用化

在很长一段时间内,电动汽车用动力电池将是多种类型动力电池共存的局面,各种电动汽车所采用的动力电池中有铅酸动力电池、锂动力电池、镍氢动力电池,还会有其他种类的动力电池。电动汽车所采用的动力电池即使是同一类型的动力电池,也存在不同的电压等级。例如,我国电动汽车常采用的电压有220V、280V、320V、380V、400V、480V、520V,甚至达到600V及以上。

目前,我国各类电动汽车的动力电池容量配备不同,电压也会参差不齐,种类繁多。在多种类型动力电池、多种电压等级共存的市场背景下,用于公共场所的充电设施也要具有适应多种类型动力电池和适应各种电压等级的能力,即充电设施需要具有通用性。即充电设施具备多种类型动力电池充电的控制算法,来与不同年代、类型的电动汽车上的不同动力电池实现充电的匹配,也就是充电设施的兼容性。

目前,电动汽车充电设施与动力电池的充电控制算法主要有两个系统的对接协议来完成,为了给不同类型的电动汽车充电,电动汽车充电设施必须具有通用性。在电动汽车商业化的早期,充电行业就在逐步制定相关标准和检验措施,规范公共场所用充电设施与电动汽车的充电接口、充电规范和接口协议等。

中创科技e充网是充电行业标准《T/CEC 102—2016 电动汽车充换电服务信息交换》1-10 系列标准、《电动汽车充换电服务信息交换第 8 部分监管信息接口规范》、《电动汽车充换电服务信息交换第 9 部分信息服务平台市级规范》、《电动汽车充电设施信息安全标准》 、IEC《Electric Vehicle Charging Roaming Service》电动汽车充电漫游服务、《充电基础设施合理布局及可持续模式研究》和《充电技术体系和充电设施标准体系建设研究》、GB/T 37293-2019《城市公共设施 、电动汽车充换电设施运营管理服务规范》、GB/T 37295-2019《城市公共设施电动汽车充换电设施安全技术防范系统要求》等国家标准、行业标准的编写成员单位。

3、充电快速化

在目前动力电池不能直接提供更多续驶里程的情况下,如果能够实现动力电池充电快速化,从某种意义上也就解决了电动汽车续驶里程短这个致命弱点。

快速充电方式区别于传统充电机所采用的连续电流充电和脉冲电流充电方式。它采用了智能化的变脉冲充电方式,快速充电原理是:快速充电机根据实时检测到的动力电池组端的电压、充电电流、温度、动态内阻等信息,按照马斯充电定律,通过采用智能控制算法实施对充电电流脉冲宽度T1、间歇时间T2、放电电流脉冲T3的分段调节,以消除被充电动力电池组的极化现象,这样可以使动力电池组时刻处于较佳的电流接受状态,提高充电速度和充电效率。简单的讲,采用目前市面上较前进的充电设施 ,可以实现这种快速充电的诉求。

2020年10月20日,国务院办公厅正式发布《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》。为新能源汽车产业发展提供了重要纲领性文件。其中十大要点为新能源汽车产业的未来发展指明了方向。规划中阐述了加快充换电基础设施建设的工作方向和目标,明确了“积极推广智能有序慢充为主、应急快充为辅的居民区充电服务模式,加快形成适度超前、快充为主、慢充为辅的高速公路和城乡公共充电网络”,为全国各省市充电服务网络发展指明了发展方向。

据北京市公用充电设施数据信息服务平台(市级平台)e充网数据统计,截至2020年10月,北京市120kW及以上功率的充电设施数同比2019年增长50%,北京社会公用充电设施快慢充比为2:1,快充为主的社会公用充电建设格局凸显。接入e充网平台的120kW及以上功率的充电设施配置有120kW至400kW之间多种型号,单枪口最大功率可达180kW。随着电动汽车技术的发展,车辆充电功率峰值也在不断提高,大功率充电也将更好的发挥作用。

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