李志剛

深圳奧特迅電力設(shè)備股份有限公司總工程師

各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家，下午好！十分感謝百人會(huì)給我們這個(gè)機(jī)會(huì)，讓我們能做這場(chǎng)匯報(bào)。我匯報(bào)的題目是構(gòu)筑安全高效的電動(dòng)汽車柔性充電系統(tǒng)。

背景方面大家都講了很多，我就不講了。

根據(jù)目前我們已有的電動(dòng)汽車故障的類型，我們分成四類，第一類是因?yàn)殡妱?dòng)汽車自身的原因，比如說(shuō)車輛電池原因自燃，內(nèi)部故障、內(nèi)部線路短路、零部件的損壞，比如說(shuō)BMS、SBT等等。第二類是電動(dòng)汽車的充電設(shè)施出現(xiàn)了故障，比如說(shuō)中轉(zhuǎn)充電、電池過(guò)充、充電設(shè)備故障，以及配電設(shè)備故障等。第三類是人為原因?qū)е碌墓收?，比如說(shuō)碰撞、接線錯(cuò)誤或者是強(qiáng)制充電。第四類是因?yàn)榄h(huán)境因素導(dǎo)致的故障，比如說(shuō)浸水、漏電或者是雷擊。

導(dǎo)致這些事故的主要原因可能有以下幾個(gè)方面：

第一方面，標(biāo)準(zhǔn)還需要進(jìn)一步完善以及制定好的標(biāo)準(zhǔn)需要進(jìn)行宣貫的工作，像現(xiàn)在比較緊缺的電池管理標(biāo)準(zhǔn)，還有新舊接口兼容以及消防標(biāo)準(zhǔn)。

第二方面產(chǎn)品質(zhì)量的問(wèn)題，涉及BMS、充電設(shè)備、充電接口以及電纜等。

第三方面是工程建設(shè)問(wèn)題，包括充電站的選址問(wèn)題，包括整站的防雷接地，以及各種防撞措施。

第四方面是監(jiān)控和保護(hù)功能不完善，比如說(shuō)現(xiàn)在很多的充電站只做了充電的監(jiān)控，但是配電的監(jiān)控很多都沒(méi)有做，甚至有一些站就因?yàn)樽儔浩鞯倪^(guò)載導(dǎo)致了變壓器故障。

第五方面是場(chǎng)站管理人員的培訓(xùn)和規(guī)范化的管理。

總體來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車充電安全是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品質(zhì)量、監(jiān)控、保護(hù)以及管理等各個(gè)方面，這需要各個(gè)方面協(xié)同合作，只有全行業(yè)都意識(shí)到充電安全的重要性，從重功能、重成本向著重安全、重可靠性的方向轉(zhuǎn)變，才能真正地提升電動(dòng)汽車充電的安全性。

接下來(lái)我談一下充電安全的幾個(gè)誤區(qū)，剛才已經(jīng)有一些嘉賓講到了，我講的也不一定完全對(duì)，歡迎大家指正。

第一，現(xiàn)在還是有很多人覺(jué)得飛線充電方式比較簡(jiǎn)單方便，所以就利用飛線方式充電，早期電動(dòng)自行車就已經(jīng)出現(xiàn)了很多的安全隱患，采用飛線充電一般采用的就是普通的家庭插座，缺少必要的保護(hù)和監(jiān)控，比如說(shuō)過(guò)、欠壓保護(hù)、短路及過(guò)載保護(hù)、漏電保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)等，存在極大的安全隱患，不建議采用。

第二，在電動(dòng)汽車發(fā)生過(guò)充的時(shí)候，基本上是充電設(shè)備的問(wèn)題，剛才劉主任講的內(nèi)容里面也涉及到，對(duì)電動(dòng)汽車充電的過(guò)程來(lái)說(shuō)，BMS就是總指揮，無(wú)論在什么情況下，BMS最后斷開主回路是最后的保障，所以說(shuō)不管什么情況，對(duì)電動(dòng)車充電的過(guò)程中，BMS是極其關(guān)鍵的。另外，對(duì)充電設(shè)備而言，根據(jù)自己采集的一些信息來(lái)做一些輔助的主動(dòng)保護(hù)，來(lái)保證在BMS出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候也能起到一定的保護(hù)作用。我覺(jué)得就安全方面來(lái)講，雙方的職責(zé)要界定得比較清晰。

第三，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)都有一個(gè)觀點(diǎn)，對(duì)于電池管理系統(tǒng)而言，均衡的功能是十分重要的。其實(shí)，均衡回路有注意提升整個(gè)的動(dòng)力電池組的電壓一致性，但是對(duì)于單體電池的不一致性并不能改善，也不能修復(fù)由于電池本身的裂化的問(wèn)題。本身對(duì)電池充電的安全性的作用也是極為有限的。在我們接觸的一些案例里面，在一些電池做得比較好的時(shí)候，可以補(bǔ)設(shè)均衡電路，或者僅設(shè)被動(dòng)的均衡電路，而且運(yùn)行效果也比較好。而且均衡電路有的時(shí)候會(huì)掩蓋一部分電池本身的特性的不一致性問(wèn)題。

所以從這個(gè)角度來(lái)講，從整個(gè)提高電池的安全性方面而言，還是應(yīng)該從電池自身方面提升它的安全性，而不是通過(guò)外面的一些輔助的功能提升。

下面我再介紹一下我們的矩陣式柔性充電堆的解決方案，什么叫柔性充電堆？就是把整個(gè)充電站內(nèi)部的全部或者是一部分的智能充電模塊以及整站的智能監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合在一起，利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)對(duì)智能充電模塊進(jìn)行集中的控制和管理，并且動(dòng)態(tài)分配，從而給電動(dòng)汽車充電提供電能。

根據(jù)下面的圖（ppt）大家可以看到，在常規(guī)的充電機(jī)里面是一組模塊對(duì)一個(gè)終端，來(lái)給一兩輛車充電，這種模式存在著整個(gè)充電功率基本上是固定的問(wèn)題，它針對(duì)不同的車型就會(huì)存在功率固化、功率不能很好地適應(yīng)車的需求的情況。

在右面的圖里（ppt），我們是把整站的充電模塊都集成在一起，變成了一個(gè)集中的充電模塊的堆，充電模塊就變成了集中控制，他們之間的功率都是完全共享的。

同時(shí)在模塊堆的下面安裝了智能調(diào)度的模塊，對(duì)所有的模塊進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，根據(jù)車輛的需要實(shí)現(xiàn)按需分配。

這是我們充電堆的幾種標(biāo)準(zhǔn)的形式，第一種是標(biāo)準(zhǔn)型，也就是微模塊型，放在室內(nèi)。第三是戶外型，集裝箱型，第三是分散型。同時(shí)為了跟充電堆配合，我們有智能型的智能充電終端，安裝在每個(gè)車位的一側(cè)，另外我們整個(gè)站可以配集中的控制終端，對(duì)整站的操作進(jìn)行控制。

由于采用了所有的模塊的共享的技術(shù)，所以充電堆就具有了幾個(gè)比較顯著的特點(diǎn)，第一是它的兼容比較廣，這一塊可以實(shí)現(xiàn)攻略的兼容性，也就是說(shuō)根據(jù)實(shí)際的需要來(lái)進(jìn)行攻略的分配。

第二，這種做法效率會(huì)做得比較高，因?yàn)樵谡麄€(gè)充電的過(guò)程中，整個(gè)充電機(jī)的負(fù)載率可以控制在一個(gè)比較好的負(fù)載率的區(qū)間里面，所以說(shuō)整個(gè)的充電系統(tǒng)的效率會(huì)比較高。同時(shí)，由于模塊是共用的，在不同的場(chǎng)景下，模塊是可以退出來(lái)投到別的終端上去的。所以說(shuō)整個(gè)設(shè)備的利用率比較高。

第三，它可以適應(yīng)未來(lái)更大功率充電的需要，所以將來(lái)可以避免重復(fù)投資。

第四，由于充電堆是集成在一起進(jìn)行集中控制的，所以可以形成一個(gè)比較好的運(yùn)行環(huán)境，這樣的話實(shí)際上充電模塊的壽命可以得到比較大幅度的提升。

今天主要講的是充電設(shè)備的安全性，在充電堆里面我們做了很完善的分級(jí)的保護(hù)機(jī)制，按照標(biāo)準(zhǔn)分三級(jí)，第一級(jí)是人身安全級(jí)別的故障，包括整個(gè)系統(tǒng)要采用交直流隔離，同時(shí)像絕緣故障保護(hù)、漏電保護(hù)、急停故障保護(hù)、PE斷線故障保護(hù)、煙霧檢測(cè)、電子鎖等保護(hù)。因?yàn)楝F(xiàn)在所有充電站內(nèi)的設(shè)備的保護(hù)都是基于外殼是有效接地的，一旦PE線斷了之后，這一塊的保護(hù)就失去意義了，所以PE線保護(hù)還是很關(guān)鍵的。

第二是設(shè)備安全級(jí)別的故障，包括輸入過(guò)/欠壓保護(hù)、缺相保護(hù)、短路、過(guò)載、過(guò)溫、輸出過(guò)壓保護(hù)、輸出過(guò)流保護(hù)、電池組過(guò)壓保護(hù)、單體電池過(guò)壓、單體電池過(guò)溫保護(hù)、電池組過(guò)流保護(hù)、接觸器黏連保護(hù)，現(xiàn)在充電柜之間要重新接線，一旦接反了之后會(huì)直接損壞電動(dòng)汽車?yán)锩娴谋ｋU(xiǎn)，所以這方面的保護(hù)也是非常必要的。

第三，有些告警提示級(jí)別的故障，包括絕緣降低和模塊方面的故障。

第二，改善關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境，可以顯著降低設(shè)備的故障率。通過(guò)這張表（ppt）大家可以看出，隨著溫度的上升，不管是電容還是電子元器件，它的故障率是顯著提升的。經(jīng)過(guò)我們實(shí)測(cè)，采用這種充電堆技術(shù)之后，里面加了隔離散熱的風(fēng)道，整個(gè)的運(yùn)行環(huán)境使一體機(jī)里面的溫度可以降低5度，可以顯著提高它的壽命。

第三，功能完善的絕緣監(jiān)測(cè)電路，目前不管是電動(dòng)汽車還是充電機(jī)，電動(dòng)汽車目前大量采用的是注入低頻信號(hào)的絕緣監(jiān)測(cè)方法，多數(shù)充電設(shè)備采用的平衡橋檢測(cè)方法，均無(wú)法檢測(cè)正負(fù)平衡接地故障。由于電線的老化使得電線絕緣是均勻下降的，在這種情況下，如果不具備平衡接地的檢測(cè)，就會(huì)存在一定的安全隱患。

第四，靈活多樣的柔性充電策略，本來(lái)充電堆的應(yīng)用場(chǎng)是針對(duì)社會(huì)上不同的充電功率需求的車子，實(shí)際上后來(lái)在這方面應(yīng)用到公交場(chǎng)站之后，公交場(chǎng)站反饋的效果是特別好的，應(yīng)用到公交場(chǎng)站可以實(shí)現(xiàn)在夜間谷期的時(shí)候，所有的功率是平分，用小的功率給車輛充電的，同時(shí)給場(chǎng)站所有的車輛充電，而且在夜間的時(shí)候是不需要移車的。白天的時(shí)候需要大功率補(bǔ)電。所以在夜間可以用很小的功率同時(shí)給很多的終端一起充，白天可以對(duì)很多終端進(jìn)行150安最大電流的快充，特別適合公交場(chǎng)站的要求。而且在夜間由于不需要移車，也避免了夜間光纖不好，移車過(guò)程中導(dǎo)致車輛的擦碰等問(wèn)題，而且整個(gè)夜間充電功率比較小，使得出現(xiàn)安全問(wèn)題的幾率大很多。

第五，對(duì)整站進(jìn)行全面監(jiān)控和充電的完整記錄，全面的監(jiān)控包括配電、充電以及整個(gè)環(huán)境的監(jiān)控，同時(shí)對(duì)充電過(guò)程中的所有的充電過(guò)程曲線，包括需求的電壓、電流以及實(shí)際的充電電壓、電流和SOC的變化曲線，都可以在充電監(jiān)控里進(jìn)行完整的記錄，事后可以進(jìn)行清楚的故障分析。

謝謝大家！

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