能源新技术

让汽车充电更安全便捷

以电动车为主的新能源汽车，是我国能源转型，努力推动碳达峰与碳中的重要抓手，也是全球汽车产业未来的一个主要方向。来自中国汽车工业协会数据显示，2023年上半年，中国新能源汽车产销量分别达378.8万辆和374.7万辆，同比增长42.4%和44.1%。与此同时，2023年上半年，中国汽车出口214万辆，同比增长75.7%,其中新能源汽车出口53.4万辆，同比增长160%。

伴随着新能源汽车的快速增长，与之相配套的充电设施的需求也大幅增长。除了充电桩数量上的需要，充电参数的标准化，以及安全性、兼容性等方面的要求也被提了出来。

科技攻关解决充电技术标准问题

要知道，汽车充电并不像家里普通的电器直接插上220V插座就可以了。电动汽车的充电功率比较大，不仅要保证大电流传输过程中，不造成电池过热和起火，还要解决好充电插口的一些安全性问题，比如跌落或者碰撞不会影响使用或造成安全隐患；在用户的经常插拔中，不会有寿命问题；在通过车辆碾压以后不会发生损坏；可防水防尘，以免到了恶劣环境不能使用；充电完成后能及时断电，避免过充造成电池损害或者危险……

而且，即便电动汽车与充电桩之间连接上了也不能直接充电，还需要二者之间有一个“通信协议”,就如同网络连接一样——在物理层上面，得先规定好双方的通信协议标准，双方完成通信了，电动汽车与充电桩之间才能开始充电。简单说，充电桩不只是单独的一个桩，它也是联网的，即便汽车是正常的，充电桩也是完好的，但两者之间如果没有达成这个“协议”,交互的流程不同，仍然是不能进行充电的。另外，充电过程中还可能出现其他一些突发情况，比如电网突然来了一阵浪涌，充电桩或者电动汽车的电池管理系统中的某个信号不响应。

汽车充电面临的这些问题，从根本上来说都与充电的相关技术标准有关。而这些标准的缺失，也在客观上制约着新能源汽车行业的快速发展。但标准怎么来制定?依据是什么?面对这些问题，国家电网北京电力公司旗下的北京电力科学院(以下简称“北京电科院”)一直在开展相关的科技攻关，有着长期的技术积累。根据行业的发展的需要，北京电科院向北京市科委申报了“电动汽车充电设备兼容、安全充电关键技术、核心装备及规模化应用”的科技计划项目，获批后通过科研人员数年的攻关，突破了一系列技术瓶颈，为汽车充电设施的高效检测，以及充电的兼容性、安全性等提供了保障。该项目还因此获得了北京市科技进步奖二等奖。

新检测技术保障充电桩兼容性与安全性

解决充电桩与电动汽车的兼容性是该项目的主要目标之一。在以前，车辆和充电桩之间的不匹配是很常见的现象，比如一个充电桩它可以跟A品牌的车匹配充电，也可能跟B品牌的车充电，却无法与C品牌的车充电，因为C车有自己的标准，跟A和B的不一样。

要解决这个问题，就需要通过检测来找出具体哪个地方不匹配。用什么来检测?就是北京电科院通过项目研发获得的一些关键技术成果，可以通过这些新的技术检测手段，发现充电桩与各品牌汽车不兼容的具体的点，进而通过调试、改进等措施，让充电桩的兼容性更强。

电动汽车充电的电流量大、电压高，安全性至关重要。因此，其充电时的电流、电压都必须控制在一个安全的基准线内。以前，充电桩给汽车充电时，汽车电池需要多少电就充多少。但是如果电池自身的管理系统监测失效，电池有异常情况，充电时就容易出现过充、过热、温度过高等现象，继而引发火灾、爆燃等事故。

北京电科院的科研人员通过技术攻关，研发出来一系列检测与诊断技术，它可以从充电桩这一侧，对汽车电池进行实时监测或诊断，一旦发现汽车的电池异常，就会自动降低功率或直接断电，以保护车辆的电池，避免引发事故。

这些检测与诊断过程中发现的问题往往都具有普遍性，在推动厂商改进调整过程中，它们也慢慢形成了一套统一的技术标准。这些标准后来成为国家标准和行业标准的重要支撑，推广应用以后大大提升了我国充电桩与电动汽车的匹配率。有研究显示，我国以前充电桩与电动汽车的充电匹配率不足40%,而如今，这一数字已达到了98%。

智能化运营维护提升检测效率

要保证充电桩的兼容性与安全性，就需要对充电桩进行运行维护。传统的做法是派几批人去现场巡视、巡检，但这样做存在不少问题，因为智能化水平低，主要依赖的是人工，对于一些隐蔽性很强的故障就不容易发现。就像检验一个充电桩好不好用，有没有问题，表面上看不出来，只能拿一辆电动车来充电试试，却可能会出现这辆车能充、那辆车不能充的情况。

这时候，就需要更加标准化、高效能以及更全面的检测手段。北京电科院的研发成果中，就有一项是充电桩的智能化检测，它可以在较短的时间内，通过智能化的检测设备快速发现充电桩的各种问题。

2015年，修订版新能源汽车充电接口及通信协议方面的5项国家标准发布，进一步明确了充电标准，规范了充电桩市场。而北京电科院研制的智能化检测设备，

也是以此标准为基础的。

北京电科院之前曾经研发过名为“小Q”的充电桩现场智能检测仪，之后又通过技术研发，对这一款产品进行了升级。新升级的产品检测性能指标更加全面，包括了电气性能、通信协议、互操作性，以及其他的一些安全性指标等。

研发的检测仪器还实现了一体化的测试流程。简单说不是按检测的类别一项一项进行，而是通过一个综合的流程去做数据的采集与执行。通过这种优化的流程，检测效率提升了两倍以上，检测时所要携带的器具等也大为精简，减轻了工作人员的负担。

这种智能化的检测仪器除了用于已安装充电桩的现场检测，还有很多别的用处。比如一些检测机构或充电桩生产厂家会用来发现他们的产品在设计、研发及生产过程中的一些问题，从而改进充电桩的设计，从兼容性与安全性等多方面去提升产品的性能。

能源新技术

让汽车充电更安全便捷

以电动车为主的新能源汽车，是我国能源转型，努力推动碳达峰与碳中的重要抓手，也是全球汽车产业未来的一个主要方向。来自中国汽车工业协会数据显示，2023年上半年，中国新能源汽车产销量分别达378.8万辆和374.7万辆，同比增长42.4%和44.1%。与此同时，2023年上半年，中国汽车出口214万辆，同比增长75.7%,其中新能源汽车出口53.4万辆，同比增长160%。

伴随着新能源汽车的快速增长，与之相配套的充电设施的需求也大幅增长。除了充电桩数量上的需要，充电参数的标准化，以及安全性、兼容性等方面的要求也被提了出来。

科技攻关解决充电技术标准问题

要知道，汽车充电并不像家里普通的电器直接插上220V插座就可以了。电动汽车的充电功率比较大，不仅要保证大电流传输过程中，不造成电池过热和起火，还要解决好充电插口的一些安全性问题，比如跌落或者碰撞不会影响使用或造成安全隐患；在用户的经常插拔中，不会有寿命问题；在通过车辆碾压以后不会发生损坏；可防水防尘，以免到了恶劣环境不能使用；充电完成后能及时断电，避免过充造成电池损害或者危险……

而且，即便电动汽车与充电桩之间连接上了也不能直接充电，还需要二者之间有一个“通信协议”,就如同网络连接一样——在物理层上面，得先规定好双方的通信协议标准，双方完成通信了，电动汽车与充电桩之间才能开始充电。简单说，充电桩不只是单独的一个桩，它也是联网的，即便汽车是正常的，充电桩也是完好的，但两者之间如果没有达成这个“协议”,交互的流程不同，仍然是不能进行充电的。另外，充电过程中还可能出现其他一些突发情况，比如电网突然来了一阵浪涌，充电桩或者电动汽车的电池管理系统中的某个信号不响应。

汽车充电面临的这些问题，从根本上来说都与充电的相关技术标准有关。而这些标准的缺失，也在客观上制约着新能源汽车行业的快速发展。但标准怎么来制定?依据是什么?面对这些问题，国家电网北京电力公司旗下的北京电力科学院(以下简称“北京电科院”)一直在开展相关的科技攻关，有着长期的技术积累。根据行业的发展的需要，北京电科院向北京市科委申报了“电动汽车充电设备兼容、安全充电关键技术、核心装备及规模化应用”的科技计划项目，获批后通过科研人员数年的攻关，突破了一系列技术瓶颈，为汽车充电设施的高效检测，以及充电的兼容性、安全性等提供了保障。该项目还因此获得了北京市科技进步奖二等奖。

新检测技术保障充电桩兼容性与安全性

解决充电桩与电动汽车的兼容性是该项目的主要目标之一。在以前，车辆和充电桩之间的不匹配是很常见的现象，比如一个充电桩它可以跟A品牌的车匹配充电，也可能跟B品牌的车充电，却无法与C品牌的车充电，因为C车有自己的标准，跟A和B的不一样。

要解决这个问题，就需要通过检测来找出具体哪个地方不匹配。用什么来检测?就是北京电科院通过项目研发获得的一些关键技术成果，可以通过这些新的技术检测手段，发现充电桩与各品牌汽车不兼容的具体的点，进而通过调试、改进等措施，让充电桩的兼容性更强。

电动汽车充电的电流量大、电压高，安全性至关重要。因此，其充电时的电流、电压都必须控制在一个安全的基准线内。以前，充电桩给汽车充电时，汽车电池需要多少电就充多少。但是如果电池自身的管理系统监测失效，电池有异常情况，充电时就容易出现过充、过热、温度过高等现象，继而引发火灾、爆燃等事故。

北京电科院的科研人员通过技术攻关，研发出来一系列检测与诊断技术，它可以从充电桩这一侧，对汽车电池进行实时监测或诊断，一旦发现汽车的电池异常，就会自动降低功率或直接断电，以保护车辆的电池，避免引发事故。

这些检测与诊断过程中发现的问题往往都具有普遍性，在推动厂商改进调整过程中，它们也慢慢形成了一套统一的技术标准。这些标准后来成为国家标准和行业标准的重要支撑，推广应用以后大大提升了我国充电桩与电动汽车的匹配率。有研究显示，我国以前充电桩与电动汽车的充电匹配率不足40%,而如今，这一数字已达到了98%。

智能化运营维护提升检测效率

要保证充电桩的兼容性与安全性，就需要对充电桩进行运行维护。传统的做法是派几批人去现场巡视、巡检，但这样做存在不少问题，因为智能化水平低，主要依赖的是人工，对于一些隐蔽性很强的故障就不容易发现。就像检验一个充电桩好不好用，有没有问题，表面上看不出来，只能拿一辆电动车来充电试试，却可能会出现这辆车能充、那辆车不能充的情况。

这时候，就需要更加标准化、高效能以及更全面的检测手段。北京电科院的研发成果中，就有一项是充电桩的智能化检测，它可以在较短的时间内，通过智能化的检测设备快速发现充电桩的各种问题。

2015年，修订版新能源汽车充电接口及通信协议方面的5项国家标准发布，进一步明确了充电标准，规范了充电桩市场。而北京电科院研制的智能化检测设备，

也是以此标准为基础的。

北京电科院之前曾经研发过名为“小Q”的充电桩现场智能检测仪，之后又通过技术研发，对这一款产品进行了升级。新升级的产品检测性能指标更加全面，包括了电气性能、通信协议、互操作性，以及其他的一些安全性指标等。

研发的检测仪器还实现了一体化的测试流程。简单说不是按检测的类别一项一项进行，而是通过一个综合的流程去做数据的采集与执行。通过这种优化的流程，检测效率提升了两倍以上，检测时所要携带的器具等也大为精简，减轻了工作人员的负担。

这种智能化的检测仪器除了用于已安装充电桩的现场检测，还有很多别的用处。比如一些检测机构或充电桩生产厂家会用来发现他们的产品在设计、研发及生产过程中的一些问题，从而改进充电桩的设计，从兼容性与安全性等多方面去提升产品的性能。

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在项目攻关的相关成果的基础上，北京电科院的科研人员还计划针对大功率充电以及此种情景下电池的相关安全保障等进行技术攻关。他们还计划开展相关充电控制的研究，比如用电紧张时的分时充电、V2G技术等。所谓V2G,英文全称为VehicletoGrid,即实现电动车和电网之间的互动，充电桩不仅可以为新能源车充电，还可以反向接纳电动汽车输回来的电量，并将这些电再反向输回给电网，从而让电动汽车从单纯的交通工具转变为电网的一部分，充分发挥电动汽车“电力海绵”的特性。

来源: 北京科技报社

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