摘要：

新能源电动汽车在使用充电桩进行充电时，极易引发起火燃烧。究其原因，充电缺乏主动充电的相应功能，仅能遵循BMS(电池管理系统)所发出的具体指令实施充电，当BMS处于失效状态时，将导致充电桩出现失控，进而持续充电，引发动力电池内部发生化学反应，甚至造成起火燃烧。本文简述了新能源电动汽车充电桩的概念，浅析了直流充电系统概况，探究了新能源电动汽车充电桩主动充电控制策略，以期为电动汽车充电主动充电控制提供借鉴。

关键词:新能源电动汽车;充电桩;主动充电

1引言

当前，电动汽车日渐普及，人们高度重视电动汽车的充电安全。充电在为电动汽车充电的过程中，充电机负责对能源进行提供，但由电池管理系统对充电进行控制，这就导致充电机极为被动，进而埋下了充电安全隐患。因此，有必要积极探究新能源电动汽车充电桩主动充电控制策略，实现充电桩对 BMS所发出充电指令的主动鉴别，并及时处理各类异常命令，有效保障电动汽车实现安全充电。

2新能源电动汽车充电桩概述

新能源电动汽车充电桩，主要负责为电动汽车提供电能，其功能与加油站相应的加油机类似。新能源电动汽车充电桩主要在公共建筑、停车场以及充电站内安装，通常在地面或墙壁上进行固定，可基于各类电压等级，为各类型号的电动汽车进行充电。充电相应的输入端直接与交流电网进行连接，其输出端则安装有充电插头，用于对电动汽车进行充电。充电通常具有两种充电方式，一种是常规充电，一种是快速充电。电动汽车车主可对充电卡进行使用，在充电相应的人机交互机上刷卡操作，对电动汽车进行充电。

3直流充电系统概述

直流充电系统主要由两部分构成，一部分是功率部分，一部分是控制部分。功率部分主要包括如下构件:①充电机。若干组充电模块经过并联，即组成了充电机，能实现对容量不同的各类动力电池相应的充电需求的有效满足，同时，能实现对输出电压及电流的有效调整。②充电桩。充电桩能使充电机有效连接动力电池，并具备人机交互功能，且能实现刷卡计费和有效的充电控制。③动力电池。动力电池主要负责对电动汽车提供动力，当前，锂电池在电动汽车相应的动力电池中应用较多。锂电池实施单体串并联的具体数量决定了动力电池的实际容量。

BMS主要对动力电池相应的全部的单体实施电压和温度采集，并将采集结果作为依据对电池的SOC进行计算，充电控制单元借助CAN通信将充电策略通知BMS。遵循充电策略，BMS对当前充电电压及电流进行生成。BMS借助CAN通信将充电电压及电流向充电控制单元进行传递。充电控制单元则向功率控制单元传递BMS所申请的具体充电电压值和电流值，功率控制单元则对充电机功率进行适当调节，对充电机实际输出的电压以及电流值进行控制。充电控制单元在采集输出电压及输出电流的基础上，对电量进行生成，对充电进行计费。

4主动充电控制策略

新能源电动汽车充电桩主动充电控制策略，要求充电机能实现对BMS所发出的充电电压及电流的准确判断，并对BMS所申请的充电电压及电流的合理性进行辨别。若BMS所申请的充电电压及电流缺乏合理性，则不能对 BMS的申请需求进行响应，且需将 BMS故障进行上报。

主动充电控制策略的良好实现有赖于充电数据库的有效导入。充电数据库涵盖诸多信息，例如充电电池的具体类型、实际健康程度、充电电压及电流、电池容量、电压和温度、单体容量、电压和温度、不同充电阶段相应的 SOC以及充电具体时间等。上述数据所反映的是标准电池在正常充电状态下的曲线，实际充电参数则会借助BMS向充电机进行实时上传，将之与标准电池在正常状态下的曲线实时进行对比，若二者存在较大的偏离，则说明当前存在一定的充电异常问题，应及时对之进行处理。其具体处理流程如下:①充电连接，并对充电时间进行设定。②BMS 对电池信息进行上传。③将当前充电参数对充电数据库进行代入，并生成当前标准充电曲线。④开始充电。⑤判断当前充电时间下实际SOC与标准值二者的偏差是否超标，若超标，则使充电机停止充电，对故障信息进行记录并显示;判断当前充电时间下充电电流与标准值二者的偏差是否超标，若超标，则使充电机停止充电并对故障信息进行记录并显示;判断当前充电时间下电池温度与标准值二者偏差是否超标，若超标，则使充电机停止充电，对故障信息进行记录并显示。⑥达到正常充电结束条件时，结束充电。

每次充电，均通过人工方式对充电时间进行设定，借助BMS对各类电池信息，诸如电力类型、容量以及SOH日等进行上传，在充电数据库中将上述参数准确代入，将与当前充电电池相对应的标准充电曲线进行生成。标准充电曲线，是指在不同充电电流及环境温度下，基于充电时间所呈现出的电池SOC变化曲线。将其中包含的任意3个变量给定，即可将第4个变量准确得出。在该控制策略中，充电机能实现对当前充电电流、电池温度和SOC的实时获取，并基于当前相应的充电时间，对实际充电电流、电池温度和SOC与各自对应的标准值存在的偏差进行循环判断，当所存在的偏差大于阀值时，使充电机停止输出，并将故障信息进行上报。

主要通过两个途径对标准充电曲线进行获取:①大量开展测试，并对大数据进行记录，在此基础上对充电曲线进行生成。②借助BMS充电算法对充电曲线进行生成。总之，对标准充电曲线进行获取，均需将BMS作为来源。从本质上来说，电动汽车充电主动充电控制策略，是对 BMS 相应的充电策略实施二次确认，实现对其准确性的有效保障。

5应用方案

充电运营管理平台是基于物联网和大数据技术的充电设施管理系统，可以实现对充电桩的监控、调度和管理，提高充电桩的利用率和充电效率，提升用户的充电体验和服务质量。用户可以通过APP或小程序提前预约充电，避免在充电站排队等待的情况，同时也能为充电站提供更准确的充电需求数据，方便后续的调度和管理。通过平台可对充电桩的功率、电压、电流等参数进行实时监控，及时发现和处理充电桩故障和异常情况对充电桩的功率进行控制和管理，确保充电桩在合理的功率范围内充电，避免对电网造成过大的负荷。

图1 平台结构图

平台除了对充电桩的监控外，还对充电站的光伏发电系统、储能系统以及供电系统进行集中监控和统一协调管理，提高充电站的运行可靠性，降低运营成本，平台系统架构如图2所示。

图2 充电桩运营管理平台系统架构

大屏显示：展示充电站设备统计、使用率排行、运营统计图表、节碳量统计等数据。

图3 大屏展示界面

充电运营管理平台是基于物联网和大数据技术的充电设施管理系统，可以实现对充电桩的监控、调度和管理，提高充电桩的利用率和充电效率，提升用户的充电体验和服务质量。用户可以通过APP或小程序提前预约充电，避免在充电站排队等待的情况，同时也能为充电站提供更准确的充电需求数据，方便后续的调度和管理。通过平台可对充电桩的功率、电压、电流等参数进行实时监控，及时发现和处理充电桩故障和异常情况对充电桩的功率进行控制和管理，确保充电桩在合理的功率范围内充电，避免对电网造成过大的负荷。

图1 平台结构图

平台除了对充电桩的监控外，还对充电站的光伏发电系统、储能系统以及供电系统进行集中监控和统一协调管理，提高充电站的运行可靠性，降低运营成本，平台系统架构如图2所示。

图2 充电桩运营管理平台系统架构

大屏显示：展示充电站设备统计、使用率排行、运营统计图表、节碳量统计等数据。

图3 大屏展示界面

充电运营管理平台是基于物联网和大数据技术的充电设施管理系统，可以实现对充电桩的监控、调度和管理，提高充电桩的利用率和充电效率，提升用户的充电体验和服务质量。用户可以通过APP或小程序提前预约充电，避免在充电站排队等待的情况，同时也能为充电站提供更准确的充电需求数据，方便后续的调度和管理。通过平台可对充电桩的功率、电压、电流等参数进行实时监控，及时发现和处理充电桩故障和异常情况对充电桩的功率进行控制和管理，确保充电桩在合理的功率范围内充电，避免对电网造成过大的负荷。

图1 平台结构图

平台除了对充电桩的监控外，还对充电站的光伏发电系统、储能系统以及供电系统进行集中监控和统一协调管理，提高充电站的运行可靠性，降低运营成本，平台系统架构如图2所示。

图2 充电桩运营管理平台系统架构

大屏显示：展示充电站设备统计、使用率排行、运营统计图表、节碳量统计等数据。

图3 大屏展示界面

站点监控：显示设备实时状态、设备列表、设备日志、设备状态统计等功能。

图4 站点监控界面

设备监控：显示设备实时信息、配套设备状态、设备实时曲线、关联订单信息、充电功率曲线等。

图5 设备监控界面

运营趋势统计：显示运营信息查询、站点对比曲线、日月年报表、站点对比列表等功能。

图6 运营趋势界面

收益查询：提供收益汇总、实际收益报表、收益变化曲线、支付方式占比等功能。

图7 收益查询界面

故障分析：提供故障汇总、故障状态饼图、故障趋势分析、故障类型饼图等功能。

图8 故障分析界面

订单记录：提供实时/历史订单查询、订单终止、订单详情、订单导出、运营商应收信息、充电明细、交易流水查询、充值余额明细等功能。

图9 订单查询界面

6产品选型

安科瑞为广大用户提供慢充和快充两种充电方式，便携式、壁挂式、落地式等多种类型的充电桩，包含智能7kw/21kw交流充电桩，30kw直流充电桩，60kw/80kw/120kw/180kw直流一体式充电桩来满足新能源汽车行业快速、经济、智能运营管理的市场需求。实现对动力电池快速、高效、安全、合理的电量补给，同时为提高公共充电桩的效率和实用性，具有有智能监测：充电桩智能控制器对充电桩具备测量、控制与保护的功能；智能计量：输出配置智能电能表，进行充电计量，具备完善的通信功能；云平台：具备连接云平台的功能，可以实现实时监控，财务报表分析等等；远程升级：具备完善的通讯功能，可远程对设备软件进行升级；保护功能：具备防雷保护、过载保护、短路保护，漏电保护和接地保护等功能；适配车型：满足国标充电接口，适配所有符合国标的新能源汽车，适应不同车型的不同功率。下面是具体产品的型号和技术参数。

7现场图片

8总结

综上所述，当前电动汽车数量日益增多，电动汽车充电桩也得到了日渐广泛的应用。为有效避免电动汽车在充电过程中发生起火燃烧事故，要确保充电桩具有较强的安全性。因此，要通过电动汽车充电桩主动充电控制策略，有效摆脱充电机对BMS的被动依赖，实现对BMS所呈现出的异常状态进行有效检测和及时处理，进而有效保障电动汽车充电桩主动充电的安全性。

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