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電動爹又充不上電了?來看這些快充的訣竅和原理!「直流快充篇」

簡介比如大多數電動車出廠前都得要去天津做充電,可是那裡的樁不僅充電的能力強,還會把邏輯做得非常好,甚至會在國標的基礎上悄悄地發揮一下,它會整體分析 BMS 發過來的報文,而不是簡單接收

為什麼快充變成了慢充

直流快充之所以比交流慢充複雜,是因為車和裝之間的通訊和慢充差別很大。為什麼通訊要不一樣呢?上次我們說到無論什麼充電,都是把電網的交流電變成直流電,充到電池裡要有一個機器來完成這個逆變。交流慢充這個過程在車上慢充功率比較打了,直流快充則是由快充站來完成的。

電動爹又充不上電了?來看這些快充的訣竅和原理!「直流快充篇」

上次我們還講了慢充的國標介面,一共有 7 個孔,這是快充的有 9 個孔。先看中間的兩個大孔,它直接連線到電池的正負極上面,快充的功率電流都是慢充的幾倍甚至幾十倍。無論是從生命安全的角度,還是從財產安全的角度,快充都需要更多的防護。所以快充之前,車和充電樁之間會有一個複雜的交流過程,像對暗號一樣,你問我答,慢充的時候只需要簡單的幾個電阻和佔控比訊號,而快充由於資訊更多,就需要更復雜的看網路。是的,你能上網,電動車和充電樁也能上網,只不過這是個區域網,500 KB 每秒就算很快了。快充槍裡專門有兩個口,正是連線看網路的通訊口,專門用來規範快充時車樁怎麼通訊的。國標叫做國標 27930 大概有 50 多頁。有意思的是這個標準的年份。謝謝您的是 2015 年更新的。那時候電動車已經開始起步,並不讓人吃驚,但它的上一版卻是來自於 2011 年。也就是說 10 年前行業外連新能源車這個概念幾乎都沒人知道的時候,快充標準就已經存在了。而上期講到的脈衝標準 18487 最初可以追溯到 2001 年,國家在新能源產業上整整 21 年的前瞻部署,才換來我們如今的百花齊放。

那麼十多年過去了,照例說技術早就成熟了,為什麼快充還老是出問題呢?第一個問題,壞就壞在這新老兩個標準。其實就像兩個人第一次見面要握手自報家門。你把充電槍插上的時候,快充裝會先告訴 BMS 自己是 2011 年的老大哥還是 2015 年的新 7 年,然後 BMS 才會告訴快充裝自己電池包的一些基本情況,比如是三元還是鐵鋰最大允許的電壓電流是多少之類的情況。但是現在的 BMS 快充架構大多是基於新國標的,比如最典型的描述充電樁最大能力的報文,新國標 8 個位元組,老國標 6 個位元組。基於新架構的 BMS 對於老國標有的要麼不認,要麼相容性不好。

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那我怎麼樣才能跳到新國標的樁呢?很不幸透過充電樁的外觀和銘牌去分辨新老國標基本上是做不到的,得用專業的看工具去解析報文。根據我的經驗,使用老國標的裝主要是 2016 年之前建設的政策性產物,大多也不是為了盈利品牌。也就是那幾家國資背景。有時候聽到車主抱怨說有些地方某網的充電站裡怎麼一多半都是壞裝。其實很有可能他們不是壞了,只是老了。這麼新年的風風雨雨在他們的身上留下了不少痕跡。如果看到這樣的老戰士,功率上限低,可靠性又不太可靠,也沒有什麼辦法。估計在後面不長的一段時間裡,他們都會被新裝給替換掉。

但其實還有一個新的問題,2015年的國標其實也已經跟不上最近電動汽車的發展了,為了更高的電壓、更大的功率,從最近釋放的一些訊號可以看出,新興國標的落地估計也不會太遠了,到時候會不會又有老車新裝老裝新車的相容性問題呢,這對於國標的制定提出了很高的要求。

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快充失敗的第二個問題出在充電樁和 BMS 的軟體。隨著車輛電動化和自動化的發展,軟體的重要性甚至可能會超越硬體。在過去,燃油車的代際差異可能是發動機、懸架和變速器,而在未來則有可能是晶片、軟體和演算法,對此工程師的體會可能要更深一點。上一期講到充電樁紅黑榜,好多同學想看我也準備了一些內容,如果點贊破3000,我就做一期紅黑榜的內容大。但其實紅黑榜裡大多數的問題都和快充的軟體相關,有的充電樁傳送給 BMS 的編號永遠都一樣,哪怕這個地方有 10 臺充電樁,但是每一臺的編號都是123。再比如國標規定充電樁傳送充電機狀態資訊應該是 8 個位元組。但因為第八個位元組目前沒有被定義,有的充電樁就乾脆只發 7 個位元組。

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如果 BMS 軟體比較嚴格,這樣的報文就無法被接收,只能自己發終止訊號顯示在充電樁螢幕上,就是車輛響應超時或者主動終止。當然有邏輯做得比較敷衍的,快充裝自然也有做得好的。比如大多數電動車出廠前都得要去天津做充電,可是那裡的樁不僅充電的能力強,還會把邏輯做得非常好,甚至會在國標的基礎上悄悄地發揮一下,它會整體分析 BMS 發過來的報文,而不是簡單接收。但這一發揮, BMS 有可能沒有做相關的邏輯,也充不了電。一句話總結一下,有的妝只做 60 分,有的妝卻做到 120 分。對於範圍在 80 分到 100 分的 BMS 來說,這就十分為難。放開下線是能充了,但對車子的安全壽命不負責,拉高上線車子是不會壞了。但軟體開發週期長,沒有辦法及時查漏補缺,改善使用者體驗。我們作為工程師能做的就是在有限的資源內做到產品的安全和使用者的體驗之間的平衡。當然硬體問題也不是沒有,比如上期講慢充時提到的絕緣和接地以及硬體老化、繼電器故障之類的。

但總的來說,作為一名 BMS 工程師,我遇到了大部分快充失敗的問題幾乎都是軟體問題,這也是由於快充邏輯的複雜程度導致的,硬體的問題的確比較少。那麼以上就是快充大家主要會碰到的一些問題,總的來說想要避免快充失敗,使用者能做的事情比較少。隨著 2015 國標充電樁的普及,車中的相容性問題正在好轉,挑一個成熟運營的大品牌出面裝,只要中歐的邏輯和硬體做的都還行,使用體驗就會越來越好。最後問大家一個小問題,你覺得快充上不上電池呢?上期的評論區有很多關於這個問題的討論,我畢業之前研究的就是電池健康壽命 SOH 的影響因素。下一期我們就聊一聊快充和電池健康的關係。我是 BMS 工程師微綠星頻道最硬核的新能源科普。如果你覺得本期內容有一點點的價值,歡迎點贊轉發關注,一起了解電動車內部的真實邏輯。

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