一 背景
隨著新能源汽車的快速發(fā)展，像特斯拉、BYD、蔚來、小鵬、理想等品牌的電動(dòng)汽車在我們的日常生活中越來越多了，可見電動(dòng)汽車如今已逐漸被我們所認(rèn)可了。同汽油車需要加油一樣，電動(dòng)汽車需要充電，如此一來，電動(dòng)汽車的弊端（續(xù)航里程短、充電時(shí)間長等）也在日益凸顯。對(duì)此，只有優(yōu)化充電樁各項(xiàng)性能，縮短充電時(shí)長，改善充電樁使用體驗(yàn)，提高其便利性，才能為電動(dòng)汽車的普及打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
但目前，供電公司對(duì)于電動(dòng)汽車充電站和停車場充電樁設(shè)備的實(shí)時(shí)能耗沒有有效的監(jiān)測手段，而只能監(jiān)測到充電站或停車場充電樁總表的電量信息，卻不能監(jiān)測到總表后面各設(shè)備的用電情況。在這種情況下，一個(gè)在新能源汽車連接充電樁的充電過程中，可檢測記錄充電樁能耗的設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。
二 方案
1. 硬件支持
| IPETRONIK HVshunt 2
■ 主要特點(diǎn)：
? 可用于電動(dòng)和混合動(dòng)力車輛；
? 高壓輸入高達(dá)850VDC；
? 通過電流互感器可測量±900A直流電流；
? 客戶專用插頭，用于連接高壓網(wǎng)絡(luò)；
? 內(nèi)置高壓轉(zhuǎn)換模塊；
? 可直連至SENS模塊。
■ 主要參數(shù)：
? 工作電壓：9~36V；
? 功耗：15W；
? 符合CAT Ⅰ標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用：±1000VDC；
? 符合CAT Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用：600VAC@50…60Hz；
? 高壓測量范圍：±850VDC；
? 電流測量范圍：600VAC@50…60Hz。
| IPETRONIK M-SENS 2
■ 主要特點(diǎn)：
? 測量模式：每個(gè)通道輸入可選V，mA；
? 4通道傳感器激勵(lì)（單極15V，電流±60mA）；
? 測量數(shù)據(jù)輸出到CAN；
? 電氣隔離（輸入，CAN，電源，外殼）；
? 專為發(fā)動(dòng)機(jī)艙應(yīng)用而設(shè)計(jì)；
? 堅(jiān)固耐用的緊湊型模塊，適用于惡劣環(huán)境。
■ 主要參數(shù)：
? 工作電壓：6~36V；
? 功耗：3W；
? 通道采樣率：1/2/5/10/50/100/200/500/1000/2000Hz；
? 傳感器電壓測量范圍：±0.1/0.2/0.5/1/2/5/10/20/30/50/100V；
? 傳感器電流測量范圍：0~20mA，±20mA。
2. 設(shè)備連接
3. 方案優(yōu)勢
■ 國內(nèi)現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 27930-2015 電動(dòng)汽車非車載傳導(dǎo)式充電機(jī)與電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議》規(guī)定了非車載充電機(jī)與電動(dòng)汽車之間CAN總線系統(tǒng)的基本參數(shù)。依據(jù)該協(xié)議且為了保證充電過程的可靠性，充電CAN必須是一路獨(dú)立的專用通訊線路。該總線系統(tǒng)采用CAN2.0B 29位擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符，位分配符合SAE J1939-21:2006里的規(guī)定。物理層符合ISO 11898-1:2003、SAE J1939-11:2006中關(guān)于物理層的規(guī)定。而我們的設(shè)備則支持該協(xié)議。
■ 在電動(dòng)車充電時(shí)，充電樁和汽車會(huì)不停的交換數(shù)據(jù)，而串聯(lián)入我們的HVshunt 2之后，不僅沒有影響汽車正常充電通信，同時(shí)還可采集CAN信號(hào)，實(shí)現(xiàn)報(bào)文的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和分析。
■ HVshunt 2設(shè)備內(nèi)置有高壓隔離模塊，可測高壓電壓和高壓電流。整套能耗采集設(shè)備引出兩路CAN，一路傳輸SENS模塊采集的電壓電流等CAN信號(hào)，另一路傳輸充電樁的CAN信號(hào)。
4. 軟件支持
IPEmotion軟件可在線實(shí)時(shí)查看被測電壓和電流數(shù)值，并可通過軟件添加計(jì)算公式，從而獲得功率和能耗信息。
該軟件還可在線實(shí)時(shí)查看原始CAN報(bào)文，并且可根據(jù)GB/T 27930-2015協(xié)議對(duì)報(bào)文進(jìn)行解析。
在充電階段中，BMS向充電機(jī)發(fā)送電池充電總狀態(tài)（BCS）和電池充電需求報(bào)文（BCL）。充電機(jī)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)接收到這兩個(gè)報(bào)文，并向BMS發(fā)送充電機(jī)充電狀態(tài)報(bào)文（CCS）。（同時(shí)等待是否接收到BMS發(fā)送的充電中止報(bào)文BST，如果接收到BST則充電機(jī)立即停止充電并向BMS發(fā)送充電機(jī)中止充電報(bào)文CST作為回應(yīng)。）
BMS在接收到充電機(jī)發(fā)送的充電狀態(tài)報(bào)文CCS后，向充電機(jī)發(fā)送蓄電池狀態(tài)信息（BSM），并等待充電充滿。（同時(shí)等待是否接收到充電機(jī)發(fā)送的充電中止報(bào)文CST，如果接收到CST則BMS立即向充電機(jī)發(fā)送BST以便中止充電。）
在充電樁和電動(dòng)汽車充電時(shí)，我們通常需要實(shí)時(shí)關(guān)注的報(bào)文信息有以下內(nèi)容：
■ 電池充電總狀態(tài)BCS報(bào)文：充電時(shí)電壓測量值（V）、充電電流測量值（A）、單體動(dòng)力蓄電池峰值電壓及組號(hào)、當(dāng)前電荷狀態(tài)SOC（%）、估算剩余充電時(shí)間（min）；
■ 充電機(jī)充電狀態(tài)報(bào)文CCS：電壓輸出值（V）、電流輸出值（A）、累計(jì)充電時(shí)間（min）；
■ 動(dòng)力蓄電池狀態(tài)信息BSM報(bào)文：動(dòng)力蓄電池溫度上限/下限、單體動(dòng)力蓄電池電壓狀況、整車動(dòng)力蓄電池電荷狀況SOC、動(dòng)力蓄電池充電過電流、動(dòng)力蓄電池溫度、動(dòng)力蓄電池絕緣狀態(tài)、動(dòng)力蓄電池組輸出連接器狀態(tài)。
