交流充电桩充电异常模拟分析论文_马凯冲

摘要：2015年底，我国出台了电动汽车充电用接口[1]新国标，充电桩产品质量较之前有了显著的提升。但新能源汽车用户在充电过程中依然经常遇到充电桩充电异常现象。本文以交流充电桩为研究对象，通过输出短路[2]测试、控制导引超限测试、保护接地导体连续性丢失[3]测试等10项测试内容，分析交流充电桩在充电过程中的出现异常情况的动作过程。

关键词：交流充电桩，充电异常，测试，分析

引言

在政策引导扶持和市场驱动下，新能源汽车及充电基础设施均取得喜人的成绩，已被国务院确定为战略性新兴产业之一[4]。中国电动汽车充电基础设施在充电过程中频发出现充电异常现象，影响汽车的正常充电成为了最大的热点。本文将立足实验室中的交流充电桩充电过程模拟试验，研究分析交流充电桩的充电异常问题。

1交流充电桩异常充电危害

交流充电桩作为对新能源电动汽车提供充电服务的特殊属性，其产品存在质量问题。若是使用过程中频繁出现充电异常现象，除对操作人员造成使用不便外，强行操作有可能导致操作人员触电和火灾事故，造成车辆电池损坏、过充、甚至造成车辆起火爆炸。新能源电动汽车充电过程充电异常可能是交流充电桩自身原因导致也有可能充电过程中新能源电动汽车状态异常导致的，所以试验过程设计要从交流充电桩和新能源电动汽车方面进行模拟试验。

2交流充电桩充电异常模拟方案设计

2.1试验样品

本文选用某品牌电动汽车交流充电桩作为研究对象，具体样品信息见表1。

表1 电动汽车交流充电桩样品信息

2.2 试验方案

针对交流充电桩在充电过程中出现充电异常问题，具体模拟试验项目如下表2。

表2 电动汽车交流充电桩模拟试验项目

3试验结果及充电异常分析

3.1交流充电桩自身故障模拟测试分析

模拟交流充电桩控制导引电路电压的正电压5.041V和8.425V两种情况，测试发现，交流充电桩均发生了充电异常现象；输出短路模拟试验出现了充电异常现象，并且控制导引电路立即切换到12V状态，并在25ms内切断了电源输出；接触器粘连模拟试验启动充电时充电桩立即发出告警提示，并且不允许再次进行充电操作；漏电保护模拟试验模拟漏电流超过30mA时，充电桩在28ms时切断交流供电回路。

当交流充电桩控制导引电压超限时，在用户使用中的表现为交流充电桩会出现频繁启动和频繁充电异常的现象。可能导致车辆控制装置的异常损坏，频繁启动对车载充电机的电压和电流的冲击对车载充电机不利。当交流充电桩输出部位短路时，交流充电桩的充电异常现象属于交流充电桩检测到输出端故障，进行的主动动作防护；当交流充电桩接触器粘连时充电桩无法启动。在用户使用时表现为交流充电桩充电异常后充电设备虽然有电，但无法再次启动充电，主动防护一旦失效将会造成充电桩短路起火，危及设备和人身安全。当充电桩充电产生漏电流时，交流充电桩会通过切断电源输入端空开的方式切断交流输入电源，此时交流充电桩处于完全断电状态。此时，用户不能再进行充电操作。以上几种状况是充电桩自身原因导致的充电异常，也是充电桩在用户现场使用时的自身安全防护。

3.2电动汽车故障模拟测试分析

CP断线模拟试验过程中交流充电桩控制开关S1迅速切换到+12V连接状态并在79 ms内断开了交流输出回路；CP接地模拟试验过程中交流充电桩CP线电压迅速降低并在87 ms时断开了交流输出回路；PE断线模拟试验过程中交流充电桩在断开PE连接线的情况下在20ms时切断电源；输出过流模拟试验过程中模拟输出电流交流35.419A，充电桩在1.32s时切断了输出电源；断开开关S2模拟试验过程中交流充电桩CP回路正电压迅速切换到9V状态，并在在86ms时断开了交流供电回路。

以上五组试验中，CP断线测试、CP接地测试、保护接地导体连续性丢失测试和断开开关S2测试是通过模拟交流充电过程中车辆端各控制回路出现连接故障时，测试交流充电桩是否能够停止充电；输出过流测试则是模拟新能源电动汽车主回路车载充电机故障，测试交流充电桩是否主动停止充电。在用户充电过程中电动汽车出现以上情况时，表现为交流充电桩频繁充电异常。这是交流充电桩对电动汽车故障状态的主动防护，能够有效的避免电气连接的损坏、过充等问题。

4 结论

通过本次模拟测试工作证明交流充电过程中出现充电异常现象是一种对车辆的主动保护措施。既可以有效的避免故障的扩大化，防止人员触电、火灾等事故的发生，又可以避免新能源电动汽车的控制回路的损坏、动力电池过充、起火、爆炸等事故的发生。

经上述分析研究，新能源汽车用户在出现充电过程充电异常问题时，要根据现场交流充电桩的表现，正确对待充电异常问题，切勿盲目操作。

参考文献

[1]GB/T 18487.1-2015,电动汽车传导充电系统 第一部分：通用要求[S].北京：中国标准出版社，2015.

[2]NB/T 33008.2-2018，电动汽车充电设备检验试验规范 第二部分：交流充电桩[S].北京：中国电力出版社，2019.

[3]GB/T 34657.1-2017，电动汽车传导充电互操作性测试规范 第1部分：供电设备[S].北京：中国标准出版社，2017.

[4]陈良亮，张浩，倪峰，等．电动汽车能源供给设施建设建设与发展探讨[J]．电力系统自动化，2011，35(14)：11—17．

[5]水盼盼.电动汽车交流充电桩控制导引系统的研究[J].中国科技纵横，2017（16）.

[6]桑林，徐洪海，管翔.电动汽车交流充电接口控制导引电路试验设计[J].电测与仪表，2013，50（2）：112-115.

[7]甄子健，孟祥峰。国内外电动汽车交流接口技术与标准对比分析研究（J）汽车工程学报，2012,2（1）：1-7

[8]姚丽娟，电动汽车控制导引电路介绍和一种实际应用设计（J），硅谷，2012.（2）：141

论文作者:马凯冲

论文发表刊物:《电力设备》2019年第21期

论文发表时间:2020/3/16

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