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谁在管理电动汽车充电

你有没有想过当你的电动汽车(EV)和充电站之间建立物理连接并开始为车辆充电时发生了什么?根据欧姆定律,闭合电路时流动的电流大小等于该电路的电压除以其总电阻。
若您将多个电加热器接入家中同一电路上的并联连接插座时,通过欧姆定律计算可以得出此时电路的总电阻会小于单个加热器的电阻。导致其总电流可能会超过上述电路电流的安全阀值。最终触发保险丝熔断或断路器断开电路。
通常在充电站内需要安装高达22 kW的交流充电器以供电动汽车充电,此外还可能包括可以175 kW或更高功率的快速直流充电器。虽然我们仍可以参照上述家用插座的计算原理为大多数电动汽车充电站计算其供电电流的安全阀值,但事实是欧姆定律并不能直接适用实际的充电站场景,有必要对计算过程进行调节。

必要通讯
每辆电动汽车都有一个车载充电器,在使用交流充电器为电动汽车充电时。它可以将充电的交流电转换为电动汽车电池管理系统所需要的直流电源,其目的是为了让电动汽车以最大电流为其电池充电。
上述信息表明,为了让电动汽车及其电动汽车充电器能以最大的电流达到平衡,二者需要某种形式的通信。
您可能以为今天的交流充电器在充电时,其希望获得所连接的电动车辆 ID、车辆类型、电池类型和当前电池充电水平等关键信息。同时充电站会向电动汽车共享其ID,运行状态和车辆可以选择的充电电流等信息。然而,现实却大相径庭。
事实上,交流充电器和电动汽车互换的信息并不比 AA类电池与其充电器的更多。

有限的信息共享
典型的欧式交流充电器使用的是“基本信号”通信,通过与 2 类连接器中的CP、PP 和 PE引脚连接进行通信。其PP和PE引脚之间的电阻代表所用电路的最大容量。当在交流充电器和电动汽车成功连接时,则引脚CP和PE之间的电阻值为2740 Ω。当其电阻下降到882 Ω时则表示电动汽车已准备好充电。欧姆定律的经典应用!
当电动汽车连接充电站后,充电站会在CP引脚上发送1 kHz的方波信号。这个信号的主要作用是通过信号周期(脉宽调制或PWM)来告知电动汽车充电器的各相可以消耗的最大电流。例如,10% 的占空比意味着电动汽车最多可以消耗6安培,具体取决于充电电缆的容量。
CP信号会在整个充电期中保持活跃状态。利用PWM信号的占空比即可实现智能充电。一旦占空比发生变化,电动汽车就会调整其充电电流。一个22kW的智能充电站可以用全功率为一辆车充电,但当连接第二辆车时就得将其充电功率降低到11kW。通常的家用充电器(壁挂式充电器)也能实时控制其能源消耗。合格的智能计量控制应在最大限度地提高充电电流的同时,避免当热泵、感应烤箱或空调等其他大型用电设备也处于活动状态时,让整个家庭电网连接过载。当用户存在光伏电池板时,还需要其将该装置所发电量计算有内,以允许动态调整充电量。

智能充电的缺点?
在交流充电器的充电期内,电动汽车车载充电器可以将其转换为直流电,该过程中会产生热量并导致能量损失。德国汽车运动协会ADAC的研究表明,当用11kW充电时,能量损失范围从6%~10%。根据车辆的品牌和型号,当电动汽车以低功率充电时,上述损耗可能是两倍甚至更多。车载电子设备在充电期内也会处于活动状态。所以降低功率充电需要更多的充电时间,并导致这些车载电子设备的总消耗量更高。结果充电器提供车辆的能量可能在您的账单上仅显示为 22kWh,但最终汽车电池的实际充能量可能只有19kWh——而且没有透明的损耗值显示。
因此,在为多路电动车辆运营专用交流充电基础设施时,保持设施或站点在其供电范围内为每辆电动车充电的最佳电量应当是有意义的。

欧姆定律

OCPP标准通讯方式可以帮助解决上述问题
OCPP通讯,或在线充电接口协议是众多壁挂式充电器所支持的通信协议。 它由Open Charge Alliance 维护。当前应用最多的版本是1.6J。 在其最新的2.01版本中有增加了支持新用例的重要功能 。
当壁挂式充电器支持智能充电配置文件时,OCPP中央管理系统就可以管理其下充电站中的充电配置文件。充电配置文件可以定义新交易操作时的最大功率。还可以更改正在进行交易的充电配置文件,动态增加或减少电动汽车可能无谓消耗的功率。
OCPP还允许远程停止或启动联网下的电动汽车的交易。这使您可以一辆车接一辆车地为电动汽车充电,从而达到功率最优化。它还让运营商能够优先考虑不同需求的电动汽车的先后充电次序,例如那些有急事需要提前离开的车辆。可以在充电器上使用 RFID卡来通过OCPP与中控系统通信,还可将充电点连接器连接到特定用户的车辆,上述可行的前提是相关信息在中控系统中可用。

使用 ZENON OCPP 驱动程序
zenon OCPP驱动是中小型智能充电站基础设施的先进技术推动者。
当以直流充电时,车载充电器将不起作用。这需要充电器和电动汽车之间保持高水准通信状态。对于大多数使用CCS连接器的车辆,其实现是基于电力线通信的方式。而对CHAdeMO或Tesla连接器来讲,则是基于CAN。
对于支持OCPP 2.01和ISO 15118的新型交流充电站而言,则使得其与兼容电动汽车实现高电平通信成为可能,通过识别车辆,确定电池充电状态,并为从车辆到电网(V2G)等新应用方案提供支持。在V2G中,当能源价格上升时,电动汽车电池可用于反向提供电力源充能。它还支持Plug&Charge,通过高级通信来识别和授权充电交易。

马克·克莱门斯

 

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