如何减少充电新国标升级带来的电动汽车设计变更

自电动汽车问世以来，充电接口的标准化就是一个重要课题，充电标准的升级变化必将引起车辆的调整，如何和减少、避免由于充电标准调整导致车辆设计的大幅度变更，是每个一个电动汽车设计工程师必须考虑的问题。


充电接口标准的修订过程

电动汽车充电接口标准是电动汽车行业的基础性标准，统一的接口标准是电动汽车顺利推广的重要基础，在电动汽车行业的快速发展过程中，工信部等部委及时出台相关标准规范，引导行业健康有序发展。随着试点工作的深入，标准也结合试点过程中发现的新问题进行同步升级，时隔5年后，2015年12月底工信部等五部委部门联合发布了5项电动汽车充电相关的国家标准升级版，新标准于2016年1月1日起正式实施, 新标准在原有标准基础上强化了安全性方面的要求，例如新标准增加了充电接口温度监控、电子锁、绝缘监测和泄放电路等功能，细化了直流充电车端接口安全防护措施，标准中明确禁止不安全的充电模式应用，能够有效避免发生人员触电、设备燃烧等事故，保证充电时对电动汽车以及使用者的安全。

充电标准升级带来的新要求

为了加快推进2015版新国标(下称新国标)的实施，2016年底国家发改委、能源局和工信部发布了《电动汽车充电基础设施接口新国标的实施方案》，该方案明确自2017年1月1日起，新安装的充电基础设施、新生产的电动汽车必须符合新国标。方案要求稳步推进旧标准升级转换：(1)充电桩的应对措施：开展旧标准充电基础设施改造，充电服务运营商应根据当地新能源汽车发展的实际情况，制定本年度的改造时间表，力争在2017年12月31日前完成改造任务。(2)电动汽车的应对标准：开展旧标准电动汽车接口升级改造，要求电动汽车生产企业要根据用户要求，免费按照新国标对旧的充电插座进行升级改造，实现与符合新国标的充电设施的互联互通。对于无法按照新标准改造可能带来的潜在风险，应向车主进行必要的安全性提示。其中涉及到车辆充电接口硬件相关更改的内容主要有：当充电电流大于16A时的应用场合，车辆充电插座(不区分交流、直流插座)应设置温度监控装置，具备温度检测和过温保护功能，除此之外车辆交流充电插座还应具有锁止功能防止充电过程中的意外断开，未可靠锁止时，应停止充电或者不启动充电。

《方案》要求新开发的电动汽车的直流充电插座须具备温度检测装置，如果配置3KW以上OBC的车辆交流充电口必须具备温度检测和电子锁紧装置，已经投放市场的电动汽车要逐步改造；由于以往电动汽车的设计架构中充电管理功能大多由BMS完成, 而BMS一般安装到电池包内部，因此充电接口的升级将导致电池包的设计更改，如果电池包对外信号插座预留的接口不足，就需要更改电池包上的低压信号插座以满足新国标要求的接口，这些信号包括4路温度和1个电子锁，至少需要增加11个信号线，这将带来巨大的工作量，对于已经定型投产的电动汽车甚至由于代价太大而无法实施。

国际上的通用设计方案

实际上，电动汽车充电接口本身就是一个容易变化的接口，除标准不断升级所导致的变化外，如果电动汽车销往不同国家，必须配置当地标准的充电接口，因此充电接口的变化是必然的，如下图所示的集中国际标准的充电接口。


将充电接口同电池包耦合过多不是最优设计方案，设计上应该尽量解耦，国际上日产公司的明星车型LEAF将交流和直流充电接口集成为一个独立组件，在不同的国家安装不同标准的模组，局部的变化不会影响车辆其他部件，是比较合理的一种设计方案。


国内电动汽车的推荐设计方案

要应对多变的充电接口需求，车辆的系统架构必须要进行针对性设计，需要从整车的角度来重新划分功能，将多变的充电接口部分独立出来，如下图所示


增加通过一个独立的充电管理单元就近安装在车辆上充电插口附近，将新国标要求的多达14个信号采集处理后通过一条CAN总线与电池包内的BMS通信或者与VCU直接通信，简化充电接口与BMS或VCU的连接线束，当充电接口发生变化时，只需要调整充电管理单元的软件或者硬件即可，对电动汽车其他相关部件的影响较小。

科列技术配套产品


充电管理模块C05A1

公司于2016年11月发布了充电管理模块C05A1，C05A1充电管理模块能够完成上图中充电管理单元的所有功能，同时支持充电激活和低功耗休眠功能，已经批量应用于多个乘用车项目，可以极大的简化整车线束，方便整车设计； 该模块也可以应用于已经量产定型车辆的新国标改造升级。

C05A1充电管理模块经过全面的汽车电子试验测试，满足乘用车的可靠性要求，其中环境适应性及可靠性试验满足ISO16750标准要求；同时具备优良的EMC性能，EMI满足CISPR25标准 LEVEL3要求，EMS通过ESD、BCI等多项汽车电子抗扰试验；模块防水等级达到IP66，能够直接安装在充电插座附近。