2015年9月23-34日，由中国汽车技术研究中心主办的2015电动汽车科技创新国际论坛（EVTIF 2015）在北京召开。会议期间国家轿车质量监督检验中心，新能源试验室首席专家王芳博士进行了演讲。以下为演讲实录：
王芳：各位同行大家上午好！先自我介绍一下，我来自中国汽车技术研究中心新能源所，我这边的研究范围涉及到电机电控，充电等等所有跟车相关的测试评价和标准化工作。今天我想跟大家分享的内容是电动汽车充电系统的测评技术相关的工作内容和经历。
主要包含五个方面：第一，充电的过程，大家知道电动汽车充电过程主要含有两类的充电，一类是交流的充电，交流充电会涉及到相关交流充电连接装置，车载充电机以及电池和管理系统。而直流充电涉及到直流充电桩，以及桩和车之间的通信协议，这些是我们现在关注的一些内容。
第二，充电的主要标准。现在电动汽车充电标准也是国内外专家都特别关注的内容，它包含电网侧的对于充电设施的相关要求的标准，也包含车辆一侧对于车载充电机，传导式充电机以及电池管理系统部件的要求，另外也包含充电接口以及车和桩之间通信协议的要求。其中连接和通信，大家知道GB/T20234和27930也是车辆免征购置税所强制必须测试的标准。
第三，我们为什么要做测评工作的原因，在我们实际运行和测试过程当中，发现了一些电动汽车充电存在的问题，比如说我们中国汽车技术研究中心有一个电动汽车示范运行和测评平台，在这个平台上，我们有十几个充电桩，有交流，有直流的，每年都会有十几辆车在示范运行，在充电运行过程中，我们发现电动汽车不能正常充电，或者因为电压的突降，引起充电中断和车辆的保护等等一系列充电的问题。另外大家也可能看到，比如说腾势充电桩可能不能给其他某一类车充电，这种情况就存在车和充电桩不匹配的现象。另外也看到报道，充电系统出现接口或者其他地方起火的现象，我想强调的是，我们汇总了这些情况，其实充电出现的问题主要是两大类，一类是互联互通兼容性的问题，另外是充电安全的问题。互联互通我还想强调一下，因为充电涉及到车、网、桩三者之间协同工作的过程，我们测试发现充电接口有可能不匹配，充电时序也有可能不匹配，另外通信协议也有可能不匹配，这些都会导致互联互通存在问题。另外各个地方电能质量是不一样的，充电过程中对于电能质量适应性也会引起充电发生各类的问题。
所以针对互联互通和充电安全两个问题，我们提出了这样的测试对策，一个是对互联互通，我们要关注充电接口，直流快充的通信协议，另外也包含车载充电机的测试。对于充电安全，我们想分成这样几部分，一个是充电设施本身的安全性，第二是通信协议软件安全，第三是车上这些部件，包括BMS，包括电池包本身，也包括接口的安全性。测试依据了这样一些标准，接口主要是20234，通信协议27930，车载充电机QC/T895，另外我们也做了一些无线充电的评价，现在都是非标测试，都是按照跟企业协商的方法进行的评价。我跟大家简单分享一下我们测试的结果，我们开展了充电接口的测试，包含充电桩，包含交流充电的匹配，关注它的低压，PMW信号的情况，包括在27930测试的时候，它跟车辆的一些匹配。BMS测试我们主要依据QC/T897，另外是无线充电，我们把后面简单汇总了一下，比如充电接口，截止到6月份测了80多类充电接口，主要关心的是接口四大类性能，一个是通用性，二是机械结构，三是接口本身材料的特性，比如说它的防腐蚀性，以及耐火耐热，第四是电机测试。我们测试后看到一些问题，比如高温时候的变形，还有跌落的测试，还有寿命试验，第四是通过车辆碾压以后发生的损坏，第五是IP等级不能达到要求，最后一个是温升超现值，我们发现测试过程当中有些充电接口，标准要求它工作正常的温升范围，我们不希望它超过60度，但是实际上我们还是看到一些产品会在使用的时候温升经常超过80度的状态，这种情况下，如果长期使用，它的安全隐患是可想而知的。
直流快充的通信协议非常重要，我们到今年6月份也测试了不下三百辆车直流快充的协议，关注的内容主要有几个方面，第一，正常的充电流程有没有，充电开始，充电结束这一系列过程有没有。第二，一系列过程所对应正确的报文存不存在，第三，如果出现故障相应的故障检查和报文有没有。其实之前5月份测试的产品有很多上公告的产品，很多设计根本没有按照27930规定来，所以初次测试的时候，很多车不能通过测试，都需要整改，甚至有些车上有直流充电的口，但是没有相应的直流充电的软件控制，也就是不能实现直流充电的功能。我们也把我们测的几百辆车常见的故障给大家做一下介绍，一个是根本握手不上，这样就无法进入充电阶段，这种情况多半是他没有按照27930编写协议，同时对于法规上的条款理解有误，或者充电接口本身接触不良。在充电阶段，主要有两个错误，一个是充电控制错误，比如BMS给出充电需求的电流，远远超于电池本身所能够承受的最大电流，或者在充电过程中，因为判断错误，导致了充电过程终止，比如BMS充电电流报警超过限制无法充电，但是充电实际的电流还低于安全的限制，这样相互之间是不对等的信息。第三是充电接触阶段经常出现的故障，有三大类，第一是充电结束以后不断电，这个不断在我们实际测试过程当中发现有这个现象，我们发现在对正常运行的电动汽车也进行了排查也发现也有这种现象存在，充满电以后，BMS仍然是请求充电，而充电机听从BMS的指令，如果它没有给它指令，它也会保持充电状态。另外是充电结束以后不断电，而且BMS停止工作了，比如BMS给出一个信号说可以结束充电，但是充电桩有它自己保护的截止电压，它会发生继续充电的状态。第二，充电结束以后可以断电，但是缺少终止命令的关键报文，比如充电结束以后，这边没有跟那边发送充电终止的报文，直接掉电了。第三，充电结束以后可以断电，但是终止充电的报文是错误的，或者我这边手动把它拔掉了，这样的话，实际上是非正常的断电，但是那边出现的信息是充满电了，截止充电，所以这些都是一系列的错误和故障。
故障处理也有一些问题，一个是出现故障报警以后不断电，比如通信已经中断了，充电机和BMS还未做处理的故障，还继续充电。另外充电结束以后断电，不发送断电的报文，另外充满电以后发送报文，但是发送的报文是错误的。所以这就涉及到很多充电故障或者充电存在安全隐患的问题。
车载充电机我们通过QCT895侧，目前来讲没有发现太大的隐患。无线充电我们做了一些测试，主要关心机件一侧和车辆一侧跟它的匹配，也就是它能够匹配充电，包括接触的距离，倾斜的角度等等，是不是会影响到它的充电效率，另外也关心它对于人体防护等等方面的影响，这也是我们现在在做的一些课题。所以前面提到的都是互联互通的情况。
充电安全方面，我想重点以直流充电为例子，因为大家知道直流充电一个是电压高，一个是电流大，安全是大家最关心的话题。我们做了一个图分析了一下，充电的整个过程，它所涉及到的跟相关的一些不同的平台和层面的东西，我们最直接的是直流充电机和电流充电机之间的互联互通，实际上电动汽车一个是电动汽车本身的监控，另外电动汽车的车辆公司都有车辆监控中心，另外一端直流充电设施也有充电站的监控中心，这几方面的单位也好，物件也好，都应该存在协同工作的机制。比如说对于主流充电机，我们应该对它有相应故障的诊断和处理的功能，而电动汽车一侧，我们也要求它有这样一系列的故障设计要求。另外我们在监控平台上，也要能够及时的发现问题，并且把监测到的数据进行合理的分析，去解决存在的这些问题，并且能够杜绝安全的隐患。我们可以举一个例子，大家可能知道前一阶段发生的一些起火事故，这就是其中一个车起火的案例，我们当时进行了全程的专家分析调查，从互联互通方面，在充满电以后，BMS没有发送充电终止的报文，或者它发送报文了，但是充电机没响应，而这个情况下BMS没有采取任何措施，这种情况下导致了过充。第二部分是充电机自己本身有一个电压限制，但是这个电压限制已经远远超过电池包能够承受的电压值。另外BMS充满电以后没断电的情况下，它负责切换接触器的模块已经停止工作，导致持续过充。另外两端监测中心，能够看到过充数据，但是它对发现的故障不做任何处理。其实涉及到的某个环节如果能够采取措施，这种事故也许能够避免，这种情况下，我们也希望每个环节都能够把其他环节当作失效来处理，来设计好自己环节的保护。
因为直流快充涉及到纯电动汽车比较多，这种情况下对于电池包本身过充就要有一点要求，这个在我们新出的标准当中，对于电流短路，过充过放的情况下也有保护功能。另外我们电池管理系统技术要求里也明确提到对于电池管理系统有哪些基本故障诊断项目和可扩展的项目，但是这个标准是2011年的，在这里面我从其中摘了一些厂家，把测试结果给大家看一下。大家可以看到基本功能都具备，但是可扩展的都是属于部分拥有，实际上从我们现有实际使用来看，这些可扩展的功能，我们要想让电动汽车正常充好电，也属于基本要求的项目，所以这块也是我们后面要做的工作，会把管理系统在实际使用应该具有哪些故障功能也会考虑在里面，也会为国标制定做一些技术储备。
所以在此基础上，我们成立了一个电动汽车测评工作组，会重点解决四个方面的方面，充电兼容性，充电安全，充电过程对车辆和电网侧的影响，国际之间的交流与合作。我后面简单把工作组的一些思路跟大家介绍一下，工作组目的是希望建立车企和充电设施交流和共享的平台，车和桩之间适应性测试的规范，测试的结果和改进的建议，我们希望能够给出。第三，充电安全性技术要求，测试规范和相应国家标准的要求。第四，主要城市的充电设施分布，规格和状态地图，这样能够提高充电的便利性。第五，充电对电网和车辆的影响评价。第六，推动国内外充电的测评交流。第七，为相应标准和法规制定，以及国家政策制定提供一些依据。我们已经开展了第一大部分的工作，同期也会开展充电安全性的评价，比如我们现在已经对充电设施的分布，各个地方电能质量情况，已经开始了摸索，也已经跑了大概五六个城市，并且对当地的桩的情况都进行了监测和分析。第二，用模拟车辆和充电桩对交流充电的车辆和直流充电的车辆和桩都进行相应的分析和评价。另外，也要对交流和直流充电过程中它的匹配性，比如说固定一辆车用不同桩跟它的匹配，另外是固定一个桩跟不同车的匹配，去进行分析，然后发现一些问题。第三，安全性方面，我们会集中两大点，一个是过充和充电接口的性能，过充方面会考虑到就像我刚才提到的最关键的BMS的安全保护功能，这块可能会结合ISO26262的安全功能设计，来综合评判，BMS到底应该具备哪些完备的故障诊断和报警的功能，另外充电设施和监控系统，我们也希望提出相应的测试要求和规程。接口方面，因为一个是它本身的性能特征，另外是长期的接触，有可能导致接触不良等等的一些问题，会选取典型的充电插头和插座进行测试验证，我们希望能够通过这个提出更严格的测试方法，能够促使产品提升它的一些安全性。
电网和车辆在充电过程中相互影响，这个是我们下一步要做的，是在明年开始，一个是希望考虑车辆在充电的时候，它的电压和电流是否会受到浪用的电流，大型脉冲等等的影响，另外希望考虑电动汽车充电的时候它的电流和电压的变化，带来对电网使用和日常使用电的影响。我们已经跑了几个城市，也对电能质量进行了相应的评价，已经跑了大概六个城市。电磁兼容的评价也是我们想要下一步开展的，另外其他我们想要同步开展的是无线充电的评价，另外光伏充电和新技术的影响，也会在后年要开展。国际测评交流，其实我们已经开始，现在跟中日、中美已经建立起对于互联互通和充电安全的国际合作，相应的工作也正在陆续开展，在下个月我们也会去日本交流。中美方面也开展了一些交流合作，总之，我们的测评工作，希望通过我们的工作，针对充电的互联互通和充电安全两大方面最关键的点，能够做一定的研究和测试，通过这个工作能够提升产品的质量，提升运营的可靠性，也为电动汽车能够充上电，并且能够安全充上电做一些贡献，我们测评组也是开口的，我们也希望更多企业和专家都能加入进来，共同为这个工作来做一些事，谢谢大家！
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