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发表于 2024-5-28 15:19:34

15唐专属超级充电宝--车对车充电终极解决方案

 

一、故事背景


搬了新家,虽然配有一个车位,但是至今没有明确哪个,因此无法装私桩,沟通暂无果。

小区内只有一个特来电慢充,两个120kW快充,这对15款唐来说,充电是相当麻烦的事情,慢充少有空闲的时候。

一直想着给老婆换辆新车,刚好腾势N7上市,各方面的性能都完美符合需求,果断下单。还特地写了一篇定车记:


N7有最高230kW的充电速度,单枪也有150kW,6kW的外放电,唐充一晚上,N7隔天10分钟内就补完了。

用N7来给唐充电,Nice!!!

问题是:采用什么方案?

方案一:采用官方送的放电枪,接上官方送的充电枪。
    优点:符合规范,安全且省心,直接可以用上。
    缺点:最高才1.7kW,太慢!且在停车场容易被人拆去或挪作他用。

方案二:做一条车对车的"放电-充电”线(图1)
    优点:满功率3kW,车对车操作方便,两端都可以锁定。
    缺点:非官方,可能存在安全隐患(理论上可能)。
    想想,还是采用方案二!先画了个粗糙的示意图。

图1 车对车充电线示意图。

二、慢充的“潜”规则,你了解吗?


说干就干,但是不能蛮干!

先把充放电的原理搞明白!

于是,一番百度,发现现行新能源车充电遵守GB/T 18487.1 国家标准《电动汽车传导充电系统》,于是认真学习了一番。
(https://openstd.samr.gov.cn/bzgk/gb/newGbInfo?hcno=AEF144D5381E9FDBD265AFA5A87595A3)

重点学习交流慢充部分。

国标文件看起来比较难懂,这里分享一下主要信息:

(1)充电头定义

   首先了解一下充电头的各个接线柱定义,图2标识了充电枪的每个引脚的定义并注明了它们各子的基本功能。
  
  注意,这个对着充电枪看过去的图示。

  由于比亚迪的充电口和放电口是同一个,所以无论充电枪还是放电枪,接口的定义是一致的!


图二 比亚迪充电枪照片,标识了各个接线柱的定义。右图是各个接线柱的功能简介。
因为大家都遵守国标GB/T 18487.1 ,因此可以确认,所有新能源车的交流慢充枪头都是这样的!

(2)充电枪功能如何设定?

既然充放电用的一样的枪头,那车怎么知道该放电还是该充电呢?

充放电的识别,是通过CC和PE之间的电阻阻值来规定的,规则如下:

图三 充电枪CC对地电阻所对应的功能

由此可知,对于充电枪来说,只需要将CC对地电阻(PE)设置为2k欧姆,即可被车辆识别为外发电,这一步相对简单。

这个电阻的设置,可以使充电枪实现3.3kW, 7kW和40kW的充电功率(没错,交流充电最大可以达到40kW,但是一般不会这样用,一般交流充电桩设置为7kW)。

(3)充电枪如何操作?

如何让车识别充电枪、设定功率并进行充电操作呢?

这个相对复杂一些了。

从图3可知,把CC对地电阻设置为680欧姆,即可告知车机这是一个支持3.3kW的充电枪,但这是不够的,背后还有一系列操作:

我们先看一下充电示意图:

图4 交流慢充示意图。

CC和PE之间的R4+RC只是告诉车,充电器可以支持多高的功率。显然,从图4看,他们之间还需要更多的沟通,一系列的操作,才能够开始充电操作,这个必须由充电枪和车按照标准所规定的流程自动完成。

(4)一次典型的充电流程:

C1.充电枪插入汽车前,检测点1(CP)的电压为12V,检测点2的电压为0;
C2.充电枪插入后,由于R1和R3的分压,检测点1和2均为9V(由于二极管的存在,检测点2稍小一点但不影响);
C3.充电桩检测到CP变为9V后,把S1切换为PWM输出;
C4.PWM的占空比表示充电桩当前最大输出电流;
C5.汽车确认充电信号后,闭合S2,进一步分压,把CP电压变为6V;
C6.充电桩检测到CP信号为6V后,闭合主继电器(C1,C2)开始为汽车充电;
C7.充电过程中,充电桩实时检测PWM信号幅值,当跳变为非6V时,拉闸断电。

(5) PWM的占空比与充电功率关系:

图5 PWM值与充电功率之间的关系

更详细的内容,请参考标准文件。


由此可见,充电过程必须有自动控制的电路参与,这就是充电桩的功能。

这样,似乎必须装一个充电桩或者用自带充电头了!长叹一口气。。。

三、车对车充电的终极解决方案


有没有可能有简捷的解决方案呢?

灵机一动,上万能的淘宝看看,还真有!长这样:

图6 淘宝上售卖的充电枪

这款充电枪的基本原理就是一头直接用空调插座供电(16A),另一头在充电枪处,加入了一个控制器,实现充电桩与车的通信,居然还可以调节功率。

于是我再一想:把另一头换成一个放电枪不就OK了吗?

搜索他们店铺产品,可是没有!其他店也没有!

问了客服,客服说没有这样的东西!

急了,于是画了个图,就是图1,发给客服。

客服说没有!

我告诉客服,拿着我的图,去跟你们的技术沟通下,说我要定制一条这样的线,请不要告诉我不行,请给我报价。

......

十分钟后,客服回来了,说OK了,不过要注意,因为汽车本身没有地线,充电线采用的是不接地模式!

报价,马上下单。

特别叮嘱,供电枪用黑色,充电枪用白色,这样好区分!另外,电线用足4平方,5米的!确保安全!

一共花了多少钱?留个悬念,给车友们猜猜。

三天后,我收到了定制的充电线:

图7 定制的车对车充电枪,黑色的是放电枪,白色是充电枪,3kW和1.6kW可调。

四、实测效果


等了大半个月,我的N7终于来了,马上实测!

将黑枪插到N7上,白枪通过LED闪烁显示当前设定的充电功率。

同时N7显示放电中,说明放电枪功能正常。

图8 车对车充电线,取电枪插上N7后,充电枪开始闪烁,一个周期闪烁一次标识1.6kW,闪烁两次标识3kW。

当前设置为1.6kW

图9 N7仪表显示,放电中。。。

接上唐,显示实际充电功率为1.6kW

图9 唐仪表盘显示,正常充电中,功率1.6kW
车对车充电线正常工作。

来一张双车连接合照

图10 腾势N7给15唐充电

把功率调为3kW,插上,正式充电。

图11 用3kW档给唐充电,功率处于2.9~3.1kW之间。

唐的开充电量为44%,充电功率处于2.9~3.1kW之间。

因为地下停车场没有唐需要的3G信号,无法得知唐啥时候充到100%,根据图11,需要充3小时24分,也就是说,按3kW需要10.5kWh的电量,到22:30结束。

按唐18度电池,44%-100%需要10.08kWh,加上电路消耗,车的计算也是准确的!

我早上起来看了一眼,N7显示输出电量为14.8kWh(图12),这个时候,唐早充满了。

图12 早上起来第一次观察,N7放电14.8kWh,但是还处于放电状态。

图13 唐早已经吃饱喝足在打盹了。

问题来了:为什么充电没结束呢?

其实是因为:

1.这条车对车充,虽然车充满的情况下,会通过CP电平告诉充电枪满了,充电枪也据此停掉了PWM(猜的,待进一步验证),但是,物理上它无法断开火线和零线(C1, C2)的连接!因此,充电枪依然是有供电的。

2.唐在充满电之后,如果还继续供电,它将自动进行时间长达15小时的电量校正,也称为“均衡”。

大多数的充电桩,在车充到100%就断开不供电了,连比亚迪自己的1.6kW车充也是一样。

我之前在南方电网的充电桩上试过充了接近20小时才最终结束充电。

这里有个问题,这样的均衡,是否有必要一段时间做一次?如果有必要,为什么比亚迪官方的充电器要主动断开?

请熟悉的车友赐教!感谢!

在这样车对车充的情况下,均衡完毕,车端会不会主动断开连接?

因为要上班无法实验,只能等周末了。

特意让车继续多做一会均衡。

图14 结束充电时N7的输出电量

下面算算帐:

(1)N7开始的电量是97%(实际上是96.5~97.49%之间), 在放电14.8kWh后,显示电量为81%(81.49~80.5%),按14.8kWh对应16%算,总电量为92.5kWh,对应标称值91.3kWh来看,表显输出电量是准确的。

(2)6:44 时N7输出电量为14.8kWh,到8:15时输出电量为15.4kWh,经历91分钟,按220V算,均衡功率为396瓦,除去两车的放电电路和充电电路功耗,在合理范围(下次专门去充电桩测试一下均衡功率和均衡电流)5

(3)按图11,在22:30充满,则到8:15这段时间,均衡时间为10.75小时,按均衡功率0.4kW算,需要4.3kWh

(4)按唐18度电池,理论上,44%-100%需要10.08kWh。考虑电路消耗,车的计算也是10.5kW,是准确的!

(5)本次总共消耗15.4kWh,理论上应该是14.8kWh,还有0.6没算清楚,因为100%时候的消耗没有及时记录,剩下0.6kWh为”糊涂账“,待后续进一步精确测试。

五、安全方面的考虑和建议


由于涉及220V大功率的充放电,要非常注意安全,主要考虑几点:

1.开干之前,要搞清楚原理;
2.线推荐使用4平方,留足冗余;
3.尽量不自己改装,因为个人一般工具不专业(线和接头需要专门的夹具),对控制线路的认知需要一定的专业背景,测试过程可能存在一定的危险性,建议直接向专业厂家定制;
4.使用时先插放电枪,确认好充电功率,再插充电枪;
5.记得锁车,锁定放电枪和充电枪;
6.结束时,先拔放电枪,再拔充电枪,比较安全;
7.使用时尽量把车停在有监控的地方;
8.在充电线上贴上提示,警示他人不要动充电枪和充电线。

六、结论


一切顺利,基本上按我的设想实现,可以正常使用。

但存在疑问:

1.之前在充电桩上测试,均衡功率并没有0.4kW这么高,或许是叠加了N7的输出电路消耗。

2.这样的均衡,是否会导致过充?(按理说,车本身会防止)

2.如果不需要均衡,充电线无法自动停止,需要其他操作实现,比如定时,或者降低充电功率拉长充电时间。

3.充电过程两车电路的损耗还有待进一步更准确测量。

N7的后备箱隔层,放置充电线刚刚好!

腾势N7,很满意的一部车!!  5.20到的店,刚好给老婆送份礼物,哈哈。

图15 N7的后备箱隔层,刚好可以放几个充电、放电枪。

[ 本帖最后由 广州车友3305436 于 2024-06-08 21:53:22 编辑 ]
 
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