电动汽车和直流充电桩兼容性性能测试分析

秦国防　刘力

摘要：随着社会环保理念的进一步深入，新能源的快速发展，电动汽车成为当前交通市场的重点发展对象，而解决电动车市场的进一步扩大，需要解决好相应的充电桩建设工作，在目前的电动汽车充电桩建设中，直流充电桩在建设中，做好其兼容性性能测试，对于确保充电桩建设质量具有很好的效果。本文主要针对电动汽车以及直流充电桩兼容性测试进行分析，探究电动汽车和直流充电桩兼容性测试的有效路径。

关键词：电动汽车;直流充电桩;兼容性;性能测试

0  引言

随着当前电动汽车应用普及，充电桩的兼容性是制约电动汽车发展的主要因素之一，要想进一步促进国内电动汽车市场发展，提升电动汽车服务质量，制定相关的电动汽车以及充电桩实地测试项目，开展电动汽车的充电兼容性测试。考虑到直流充电中的电流比较大，因此充电的危险系数很高，容易造成对于电瓶的损害，对此，需要针对电动汽车的直流充电桩兼容性性能进行测试，保证充电桩兼容性，确保充电安全。

1  当前电动汽车充电桩建设现状

目前，电动汽车的市场发展和推广应用中，相关的充电桩是充电站建设中的重要组成部分，因为其负载特点是非线性，因此在投入和使用中会产生相应的谐波问题，对于电能质量会产生一定影响，这对于电网也势必会带来影响，所以，需要针对电动汽车充电桩兼容性进行分析。在充电桩的拓扑结构中，相应的整流环节以及DC/DC功率变换环节至关重要，在相关研究中，更多的是倾向于对整流中产生的谐波分析研究，针对功率变换环节的谐波影响研究不足，一些研究中提出分别建立单台充电桩和充电站仿真模型，将单台和多台充电桩工作中产生的谐波影响进行对比分析，不过在实施谐波分析中将功率变换环节看作是非线性电阻。也有学者研究建立三种不同整流方式充电桩仿真模型，并借助快速傅里叶变换法来实施谐波影响分析，不过相应分析中没有对于不同充电功率产生的谐波进行区别分析。也有研究中提出通过在单台三相不可控整流充电桩模型前提下，对于多充电桩谐波特点进行分析，但是没有针对不同拓扑结构充电桩的谐波特征实施有效区分。对此，借助直流快速充电模式分析，提出多拓扑结构充电桩谐波模式构建下，做好直流充电桩兼容性性能测试工作，对于切实保证充电桩安全性具有突出作用。

2  测试方案设计

针对直流充电桩开展兼容性测试工作中，需要重点做好通信、时序及相关功能方面的测试。对此，开展相应的测试方案设计，准备相应测试设备，满足对于数据采集和障碍模拟的需要，将相应充电桩的充电枪插在设备中，借助双头枪将和设备连接到具体的电动汽车上，在设备内部通过将充电桩和汽车接口进行继电器和导线连接，借助示波器对于电流和电压进行监测，再使用CAN盒对于CAN的信号实时监测，这一设备除了自身的功能外，还能够实施对继电器模拟发生故障情况进行连接中断。

3  測试结果分析

3.1 充电环境总结  在测试后，发现相关充电桩充电枪出现错位的情况，放置比较随意，这样相关充电枪不能得到很好地保护，容易被过往的车辆碾压，对此，对于充电枪的磨损会比较大，会导致充电枪的使用耐久性不断降低，不能满足长期使用的需要。其次是在充电桩测试中，存在燃油车占位的情况，因为当前投入使用的充电桩还比较有限，不能满足大量电动汽车充电的需要，这样就会导致在一些电动汽车充电桩数量不足的地区相应的停车位比较紧缺，导致充电资源不能得到有效应用。此外，在充电环境问题中还发现相应的电动汽车充电口位置出现问题，一些电动汽车充电接口设计在车身一侧位置，要是充电桩在路边，充电接口和充电桩位置相反的情况下，此时往往会因为充电线的长度不足导致不能顺利充电。还有就是目前的电动汽车充电APP类软件对于充电站的真实情况还能够完整的呈现，对于占位、充电车辆数量，剩余可用充电桩数量等信息不能全面呈现，这样会导致司机对于具体的充电桩的可用情况不能有效把握，可能到达充电站后没有可用充电桩，只能等待或者前往另一个充电站，这样会导致车主出现充电恐慌，甚至在路途中出现电量耗尽的情况，带来很多的不便。

3.2 充电接口问题  在具体的充电桩兼容性测试中，发现充电插头和插座之间存在一定的干扰问题，可能存在车辆插头和车辆插座尺寸能够满足要求，但是因为车辆自身的空间尺寸以及设计问题会导致出现一些干扰，也可能导致充电失败。此外，相关的插头插座不能完全插合，但是充电可以正常进行，要是接口处出现过热的情况，也会导致充电接口出现烧蚀，对于充电安全和设备安全都是非常不利的。

这种充电接口的烧蚀问题还可能是因为相应的充电桩应用中存在长期发热的情况，会导致老化，此外，还有一部分是因为相关厂家充电接口在匹配中可能会出现干涉，无法实现完全有效接触，要是充电枪出现烧蚀情况，这样充电枪就会导致车辆充电中出现传染，造成大面积的车辆接口以及充电设备接口的烧蚀问题，严重情况下还会引发火灾，对于人身安全以及设备安全都会造成一定的威胁。

3.3 绝缘检测问题  在充电桩兼容性测试中，发现充电的绝缘性性能还存在一定的不足，根据相关的充电桩设备标准和要求来看，需要在完成车辆接口的完全连接情况下，将相关的K3和K4接口闭合起来，使用相关低压辅助供电回路，做好疏通工作，闭合K1和K2的情况下，实施绝缘测试，这时输出电压应该是车辆通信中的最高允许充电总电压以供电设备额定电压的较小数值，在测试中采集的相关数据中发现该充电桩存在下列几点问题：第一，插枪后就出现充电电压，且在没有进行绝缘检测的情况就对汽车进行充电，这样会导致相关用户在插枪的时候存在触电危险，对于车辆的充电安全也是不利的。第二，在完成充电插枪后也没有绝缘测试，充电桩就会响应汽车充电需要，要是此时出现绝缘故障，也会导致触电风险增加。第三，使用充电桩可输出对地电压（200V）实施绝缘检测，而没有将BHM和供电设备额定电压中的较小值，这样的处理方式也可能导致绝缘检测电压降低，不能达到相关规范要求。

4  总结

之前老旧车型在销售当年并无国家电桩标准，2015年新国标出台后出现老旧车型与新国标充电桩不兼容，相关汽车公司为消费者提供多种充电方式以及旧车置换服务，以解决此类问题。为了进一步提升充电桩的兼容性，需要结合目前充电桩兼容性检测中存在的突出问题进行进一步的完善，针对相应的充电环境进行改善，对于充电接口干涉进行处理，做好绝缘检测工作等，避免充电桩在使用中可能存在的各种风险问题，促进充电桩安全有效使用，为广大电动汽车用户提供有效的充电支持，促进电动汽车市场对接进一步扩大。

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基金项目：河南省科技厅国际合作科技攻关计划项目《合作研究电动汽车锂电池成组及系统管理关键技术》，项目编号：152102410005。

作者简介：秦国防（1968-），男，河南沁阳人，副教授，本科，研究方向为机电一体化及智能控制技术;刘力（1986-），男，河南信阳人，助教，本科，研究方向为新能源汽车技术。