ChaoJi充电技术的来龙去脉

金贝矿机-富瑞博

2022/06/17 14:53

阅读：59

背景：

为解决日益突出的能源危机和环境污染问题，世界汽车产业发生巨大变革，新能源汽车已成为各国发展的主要战略，技术研发布局和产业化进程不断推进。我国自2012年发布节能与新能源汽车产业发展规划以来，新能源汽车成为实现产业转型升级的重要方面。2018年12月，国家发展改革委、国家能源局、工业和信息化部和财政部联合下发“关于《提升新能源汽车充电保障能力行动计划》的通知”，明确要求“加快大功率充电技术研发应用”，“制定电动客车大功率充电技术标准，开展乘用车大功率充电技术研发及标准预研工作”。新一代的 ChaoJi 充电技术路线发端于电动汽车大功率充电需求，但并不简单指大功率充电接口，而是一套完整的电动汽车直流充电系统解决方案。在产业发展初期，国际上出现了 CHAdeMO、GB/T、CCS1、CCS2 等四种主流直流接口技术形式。这些技术各有特点和优势，但也逐步暴露出一些技术问题和安全隐患。世界电动汽车产业迫切需要一个统一的、安全的、兼容的充电接口。

2017年10月，我国与德国签署了开展大功率充电技术及标准合作协议，德方深入参与了我国大功率充电技术研发、新接口设计方案和示范项目建设工作。2018年8月，中国电力企业联合会与日本 CHAdeMO 协会（电动汽车快速充电器协会）签署了技术和标准合作协议，共同推动大功率充电技术研究与国际标准制定。2019年7月，在日本举办的第一届新型充电接口项目国际会议上，正式将我国提出的新一代充电技术命名为ChaoJi，在此，日本的CHAdeMO 3.0其实就是我国的ChaoJi-2，也可统称为ChaoJi技术。来自中国、日本、德国、荷兰、意大利、澳大利亚等国的专家成立联合工作组，共同推进ChaoJi项目的技术研究、验证和国际化。

ChaoJi技术的前世今生一览图：

图片1.png

与原有的接口系统相比，ChaoJi充电系统在提高充电功率、增强充电安全性、提升用户体验、统一接口标准等方面具有突出的优势,具有良好的向前兼容性和向后兼容性。

（1）提升充电安全：ChaoJi充电系统汲取现有国家标准和国际标准中存在的问题，在机械安全、电气安全、电击防护、防火及热安全设计上有了大幅度的改进和提升。

（2）提升充电功率：ChaoJi充电系统的电缆组件采用液冷方式，并增加温度监控系统，最大充电功率可提升到900kW，满足大功率充电需求，缩短充电时间，使充电像加油一样快捷。

（3）全新结构设计：ChaoJi充电接口与国际主流的GB2015、CHAdeMO、CCS1、CCS标准的直流充电接口相比尺寸最小，同时考虑了与交流接口的组合方案，有利于车企车型设计；

（4）完善的兼容性：ChaoJi充电系统充分考虑了向前兼容问题，解决了与现有市场存量充电设施的协调问题，同时提供了兼容国际GB2015、CHAdeMO、CCS1、CCS2四大充电系统的解决方案。

（5）面向未来应用：ChaoJi充电系统支持即插即充、V2X、自动充电系统等新技术应用，支持未来通信接口从CAN向以太网升级，为千安以上超大功率充电留有升级空间，为今后的技术升级做了充分的考虑。

ChaoJi技术亮点：

（1） CP信号电路与新国标GB/T和欧标CCS（IEC 61851-23-1）兼容！

（2）与旧GB/T，CHAdeMO和CCS向后全兼容！

（3）简单、轻便与小型的连接头设计！

（4）覆盖600A电流兼带液冷系统！

（5）完善V2G与PnC！

（6）可集成Combo头兼容AC type 1+2与AC GB/T！

ChaoJi技术与旧技术CP信号电路图比较：

图片2.png

图片3.png

新国标直流充电互操作性测试示例：

1.1	测试系统
1.2	充电控制状态测试
	（1）连接确认测试（2）自检阶段测试（3）充电准备就绪测试（4）充电阶段测试（5）正常充电结束测试
1.3	充电连接控制时序测试
1.4	充电异常状态测试
	（1）通信中断测试（2）开关S断开测试（3）车辆接口断开测试（4）输出电压超过车辆允许值测试（5）绝缘故障测试（6）保护接地导体连续性丢失测试（7）其他充电故障测试
1.5	充电控制输出测试
	（1）输出电压控制误差测试
	（2）输出电流控制误差测试
	（3）输出电流调整时间测试
	（4）输出电流停止速率测试
	（5）冲击电流测试
1.6	充电控制导引回路测试
	（1）控制导引电压限值测试

ChaoJi技术充电控制过程测试示例：

1.1	车辆插头与车辆插座插合：使车辆处于不可行驶状态测试
1.2	车辆接口连接确认测试
1.3	绝缘检测测试
1.4	充电预约测试
1.5	充电准备就绪测试
1.6	充电阶段测试
1.7	正常条件下充电结束测试
	（1）充电机正常充电结束测试（2）车辆正常充电结束测试
1.8	非正常条件下充电中止测试
	（1）充电机故障中止充电测试（2）车辆故障中止充电测试（3）充电机紧急中止充电测试（4）车辆紧急中止充电测试
1.9	充电连接控制时序测试

德国Comemso集团科尼绍EV充电分析仪/模拟器设备，是面向新能源领域充电桩/电动汽车的一款优秀检测设备，具有三大模式，不仅可以模拟车、模拟桩，也可以设置在车与桩之间进行中间人监测，同时又具备台架式和便携式两种产品类型。该设备，在欧洲/北美早已作为充电测试首选，国际知名整车厂如宝马、奔驰、奥迪、福特等和充电桩设备制造商有广泛的使用。

三大模式：

图片4.png

开发研究实验用台架式与EOL现场测试便携式：

图片5.png

测试项目示例：

1.1	测桩（模拟车）
	（1） EVSE输出CP信号的品质检测（2）负载响应速度测试（3） EV端R误差模拟测试（4） EV端故障模拟测试（5）线路、接口故障、老化测试（6） CP信号短路测试略，暂且不表。
1.2	测车（模拟桩）
	（1） CP信号耐受性模拟测试（2） EV端响应速度测试（3） PP响应模拟测试略，暂且不表。
1.3	中间人监控
	（1）电流负载回路品质监测：设定负载电流的允许波动范围，自动纪录超过设定范围的片段数和位置。（2） CP信号品质监测：设定控制信号的平台值、频率、占空比等参数的误差允许范围。略，暂且不表。
1.4	可测量参数包括但不限于：
	（1）测量和检查时间（2）测量直流电压和直流电流（3）测量直流触点的温度（4）测量辅助电压和电流（5）测量CC1和CC2电压（6）测量CAN循环时间（7）循环时间的好坏统计（8）测量CAN信号质量（9）显性和隐性水平的电压略，暂且不表。
1.5	涉及的应用：
	（1）检测充电状态（2）验证状态变化（3）检测停止事件（4）检测干扰（5）检查直流电压/直流电流值（6）检查辅助电压/电流值（7）将信号与传达的值进行比较（8）检测充电问题的原因（9）检测安全问题（触点温度过高，电压和电流峰值，缺少焊接检查等）（10）电动汽车的全面模拟（11）充分模拟充电器（12）测试库（13）稳健性测试（14）故障注入的其他硬件（15）可用的不同电源和负载略，暂且不表。