电动汽车快充过程及电流控制，快充时间的计算
1，快充插头
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快充插头


  • DC+：直流电源正
    DC-：直流电源负PE：接地（搭铁）S+：通讯CAN-HS-：通讯CAN-LCC1：充电连接确认CC2：充电连接确认A+：12V+A-：12V-
2，快充国标GB电气连接原理图
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快充国标GB电气连接原理图

直流充电机和电动车内部都存在IMD电路（绝缘检测电路），这两个电路不能同时工作，他们会相互影响。在K5和K6闭合以前，由充电机内部的IMD负责绝缘检测， 在K5和K6闭合以后，由电动汽车内部的IMD负责绝缘检测。 充电机内部有Y电容，会影响绝缘检测的及时性和准确性。充电机内部有电压泄放回路，在充电机做绝缘检测后，充电机要在1S内将电压泄放到60V以内。 在充电结束，充电连接器断开后也需要泄放。

3，快充国标GB连接时序图
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快充国标GB连接时序图

图中可以看出，充电机具备软起动功能，这避免了对负载电池的电压冲击。充电过程中通信握手后，车端的接触器K5和K6，首先闭合，然后充电机闭合K1和K2，缓慢上升输出电压。开始充电前和充电结束后都有泄放。

4，快充连接和确认的过程

  • 物理连接：

    • 整车端BMS进行CC2（6V）连接的确认，充电机端进行CC1（4V）连接确认.
  • 低压辅助上电:

    • 用户插枪刷卡后，充电机将闭合K3，K4，提供12V电压（A+）信号，该信号作为整车的唤醒源。同时锁上电子锁。
  • 握手阶段：
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快充国标GB流程_握手阶段



    • 第一次握手：充电机发送握手报文CHM给BMS，包含自己的充电协议的版本，BMS发送握手报文BHM给充电机，告诉充电机车辆允许充电的总电压。
    • 第二次握手：辨识报文，

      • CHM和BHM握手以后，充电机对自身设备进行自检，主要是绝缘检测，是否漏电。充电机绝缘检测完成以后会发送CRM 00（辨识报文的第一个字节是0），告知BMS已经做完了绝缘检测，此后充电机关闭绝缘检测，后续过程由BMS来做绝缘检测。
      • BMS在收到CRM 00辨识报文以后，会给充电机发送BRM 辨识报文，还有其他的很多信息 包括：BMS充电通讯协议版本，车辆电池类型，电池额定电压，电池额定容量，电池生产日期，厂家信息，车辆的VIN识别码。
      • 充电机在收到BRM标识报文以后，对收到的信息进行分析处理，如果没有问题就会发送辨识报文CRM AA，如果有问题就发送错误信息给BMS。这里可以通过车辆VIN 进行免费充电。
  • 配置阶段：
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快充国标GB流程_参数配置阶段



    • BMS通过BCP报文发送更完整的电池参数信息给充电机，包括：最大充电电压，最大充电电流，最高允许充电温度，当前电量，当前总电压。
    • 同时充电机会一直给BMS发送时间报文CTS（年/月/日/时/分/秒）和充电机的最大充电能力报文CML（最高输出电压，最低输出电压，最大输出电流，最小输出电流）。同时BMS给充电机发送准备就绪报文BRO 00，表示还没有准备好，之后BMS闭合快充继电器K5，K6，并且开始绝缘检测，完成之后发送BRO AA给充电机，表示已准备好充电。
    • 同时BMS给充电机发送准备就绪报文BRO 00，表示还没有准备好，之后BMS闭合快充继电器K5，K6，并且开始绝缘检测，完成之后发送BRO AA给充电机，表示已准备好充电。
    • 充电机在收到BMS发送的BMS准备就绪报文BRO AA以后，会发送充电机准备就绪报文CRO 00，表示告诉BMS还未准能就绪，然后闭合充电机高压继电器K1，K2，然后发送CRO AA给BMS，表示充电机准备就绪。
  • 充电阶段：
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快充国标GB流程_充电阶段



    • 在充电阶段BMS给充电机实时发送BCL报文，包括：请求充电电压，请求充电电流，充电模式，以及BCS报文，包括BMS采集的电池总电压，充电电流，最高单体电压，当前的SOC，剩余充电时间，BMS还会给充电桩发送其他的信息，BSM（必须，温度/过压/过流/过温//绝缘等信息），BMV（可选），BML（可选），BSP（可选）等等。
    • 充电机会根据BMS发送的BCL信息（BMS请求电压，电流）调整输出，并向BMS发送CCS充电状态报文（输出电压，输出电流，累计充电时间，和允许充电命令）。
    • 如果充电过程中BMS检测到充满或者故障需要停止充电，需要向充电机发送BST报文（包含充电终止的原因），充电机收到BST后停止输出。同样的，充电过程中，充电机检测到故障/人工停止/预设条件达到需要终止充电时，需向BMS发送CST报文（包含充电终止原因），BMS收到BST报文后退出充电流程。
  • 充电结束：
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快充国标GB流程_充电结束



    • 充电结束后，BMS和充电机相互发送这个充电过程的统计数据，
    • BMS向充电机发送BSD报文（当前电池电压，电池温度，当前的SOC），
    • 充电机给BMS发送CSD报文（累计充电时间，充电电量，充电机编号），
  • 超时报文处理：

    • 整个充电过程中，需要对交互报文超时进行故障诊断，并发送BEM/CEM错误信息。
    • 低压辅助上电以后，600S没有收到CHM报文，报报文超时故障，
    • 握手阶段，60S没有收到CRM报文，报报文超时故障，
    • 配置阶段，5S没有收到CML报文，或者60S没有收到CRO报文，报报文超时故障，
    • 充电阶段，1S没有收到CCS报文，报报文超时故障，
    • 充电结束后，60S没有收到CSD报文，报报文超时故障，
    • 超时次数最多3次，超过3次需要低压下电才可再次充电。
5，快充电流指令大小计算


    • 初始快充充电目标电流：

      • 最大单体电压和最大的单体温度查表1，最大的单体电压和最小的单体温度查表2，去表1和表2中较小的一个作为初始快充充电目标电流。
    • 充电开始后：

      • 充电开始后，

        • 按照步长5A增加请求电流，每5S增加一次，请求电流I=5A + N*步长（N从0开始），直到累加的电流值达到当前查表所得的电流值。
      • 电流调整过程：

        • 新累加的电流值>=查表值时，不再累加，跳出累加过程，直接赋值 电流指令=累加值=查表值，这时不断查表
          车辆恒流充电时，每次单体每次到达充电截至电压，请求电流指令变为当前电流的0.5倍， 直到请求电流<= 0.05C,以0.05C充电到充电截至电压，标定SOC为100%。
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快充电流指令的调整过程

6，剩余充电时间：


    • 根据充电状态，单体最小电压，SOC百分比，单体最大温度对应的电流，和单体最小温度对应的电流等参数计算电池充满电的剩余时间。
    • 当处于初始状态，自检状态，上电过程，握手阶段，CRO状态配置状态时，此时充电电流为0，充电剩余时间为XX（整车快充额定时间）分钟。
    • 当处于快充充电状态，此时快充的充电电流不为0，且SOC <= 99%时，进入恒流充电状态，此时的充电剩余时间Tcc为以当前SOC为起点，以1%为步长，每1%查表一次获取这个1%变化的电流计算这1%可用容量变化所需要的时间（这里有最高单体电压和最高单体温度，最低单体电压和最高单体温度 两个表，其中存储着电池在该电压和温度下的放电倍率，分别查询两个表，取较小的然后乘以额定安时数等到这1%的可用容量X），[0.01*60*额定容量/X]这个计算的结果就是这1%的时间（分钟），进行累加，一直到SOC 99%，最后再加上15min（[15/（3.65-3.6）]*（3.65-3.6））其中3.65为充电截至电压，3.6为CC/CV切换的电压，就是说充电从3.6到3.65最少需要15min。
    • 当SOC >= 98% 或者 单体最高电压>3.6V(3.65V为充电截至电压) 时，进入恒压状态，这里可以 当前电压和截至电压与当前SOC与截至SOC连个做比例底层，保证既保证SOC梯度变化，又能在截至电压到来时SOC为100%，


来源：GodKnow策略开发