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从技术与管理角度 分析电动汽车充电安全与解决方案

放大字体 缩小字体 发布日期:2017-01-16 08:32:21   来源:新能源汽车网  编辑:全球新能源汽车网  浏览次数:778


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表2中加星号的数值,标准中定义了额定电压大于300V的直流充电机,冲击耐压的试验电压使用±6kV,而在冲击耐压试验的IEC标准和国家标准中,试验电压值为12kV,表述方式没有采用±12kV的方式,而是在试验方法中提到了正、负方向都是12kV,因此应该是在GB/T18487.1制定过程中,直接将原来的12kV改写成±6kV所致。

3.2?环境对充电安全的影响

上面分析了正常条件下充电设施的本体安全问题,实际上,充电设施在使用过程中需要经历春夏秋冬、风霜雨雪等不同的天气和应用环境。电工产品绝缘的使用期受到多种因素(如温度、电和机械的应力、振动、有害气体、化学物质、潮湿、灰尘和辐照等)的影响,而温度通常是对绝缘材料和绝缘结构老化起支配作用的因素。

正在修订的NB/T 33001第7.3节规定了耐环境要求,涉及三防(防潮湿、防霉变、防盐雾)、放锈(防氧化)、防风和防盗保护问题。其中,三防对于设施的印刷线路板和接插件比较重要,主要是防霉菌、防潮湿、防盐雾。其中,盐雾与设备电器元件的金属物发生化学反应会使原有载流面积减小,生成的氧化合物则会使电气触点接触不良,这将导致电气设备故障或毁坏。三防除了防止绝缘等电性能下降外,也有防止机械性能下降的作用。

GB/T 18487.1第14.1.4条海拔也体现了对应用环境的要求,但就目前检测而言,都是按2km以下海拔考虑的。实际上,中国有很多地区的海拔高度超过2km,如果不考虑这个因素,把充电桩安装在2km以上地区,很有可能出现绝缘击穿问题,损坏设备或者伤人。针对这些应用场景,必须按照GB/T 16935.1—2008《低压系统内设备的绝缘配合 第1部分:原理、要求和试验》的要求进行折算。

3.3?保护措施对充电安全的影响

当系统运行过程中有异常情况发生时,必要的保护措施可以实现充电设施的安全运行。

要进行保护,首先是监测,在绝缘监测方面,GB/T 18487.1—2015附录B.4.1和B.4.2规定了充电机的绝缘监测功能,防止在绝缘破坏的情况下,设备带病运行。此外,在修订的NB/T 33001[6]第6.3节也引用了绝缘监测功能。

除了明显的保护措施外,一些对充电设施的应用要求也体现了安全的考虑。以GB/T 18487.1第11.6节(温度要求)的极限温升和允许表面温度要求为例,极限温升主要防止过高温度带来绝缘材料老化加速,影响绝缘效果,给人体和设备带来危害。而允许表面温度除了有绝缘材料老化问题外,还有对人体的伤害问题。标准除了对温升有要求外,还对温度异常采取了保护措施,比如NB/T 33001标准第6.11节建议车辆插头具备温度监测功能,当监测到车辆插头温度超过允许值时,充电机宜停止充电并发出告警提示,防止充电过程中,由于车辆插头接触不佳导致温度异常,给绝缘造成破坏,甚至引发火灾。

有了监测功能的配合,在系统出现异常的情况下,就可以采取保护措施。新修订的NB/T 33001第7.6节规定了15个安全要求,就详细说明了系统在不同的运行异常情况下,应该采取的保护措施。

对于充电桩的急停按钮,有些运营公司工作人员认为没有必要设置急停按钮;也有人提议急停按钮最好能远程遥控恢复。在没有危险的情况下可行,但是当危险发生时,没有急停按钮,危险会迅速蔓延,或者在危险尚未恢复的情况下,远程遥控恢复会给安全带来无法预知的危害。目前对于采用充电模式4的充电设备,在GB/18487.1第13节明确规定了应在电动汽车供电设备上安装急停装置,并且具备防止误操作的措施。

从技术与管理角度 分析电动汽车充电安全与解决方案

3.4 通信协议对直流充电安全的影响

与交流电慢充相比,电动汽车直流快速充电采用非车载充电机供电的形式,非车载充电机功率大,输出电压最大近千伏、电流上百安培,从GB/T27930《电动汽车非车载充电机与电池管理系统的通信协议》标准中可以看出,整个充电过程受电动汽车的BMS控制,充电机根据BMS的指令进行充电,而BMS需要与充电机协商实时调整充电机输出的电压和电流等充电参数,以及充电停止等控制。因此,在直流电过程中,通信协议就与充电安全密切相关。

通信协议通过约束充电设施和车辆电池管理系统的行为来保证充电安全,有以下几个方面:

1)流程控制。

整个充电流程共分4个充电阶段(低压辅助上电及充电握手阶段、充电参数配置阶段、充电阶段、充电结束阶段),有效保证充电过程的安全有序进行。流程共包含28个应用层报文(13个BMS报文,9个充电机报文,6个故障诊断功能专有报文)。

34余下全文
 
关键词: 充电 绝缘 电动汽车


 
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