01
问和答
问: “我想买你7kW的充电桩,请问多长时间能充满我的车?”
用户最关心多长时间充满,但是,这个问题其实很不好回答,也难以准确地回答。
但是,如果不给出一个确切的充电时长,而是给用户解释为什么无法准确的回答,用户往往是没耐心的,失望的。
试着回答:
“您的爱车是多少度电?假如是70度电,最长大概7小时能充满。大概的算法是,电池度数乘以当前SOC再除以7kW,就是大概的充电时长。您知道SOC吧?充电时,在您的爱车显示屏上会显示SOC,是以百分比的方式表示的。充电过程中,在充电桩的APP上也会显示SOC。”
回答太啰嗦,而且还有可能误导。这个回答里面有电池度数,SOC,7kW这些普通老百姓不熟悉的名词,甚至还有英文名词。
您是否有更好的回答?
02
充电过程的四种状态
为便于理解,我们忽略一些稀奇古怪的车型和电池,讲讲大多数车型的充电过程。
对绝大多数动力电池而言,从SOC 0%到100%的完整充电过程会经历四种状态:
1. 涓流充电
当SOC很小时,先有一个修复电池的“涓流充电”过程。涓流充电,顾名思义,就是充电电流很小。充电电流小到什么程度?我没有深入研究和实测过。SOC小到什么程度,才会有“涓流充电”? 小于2%? 这个数据,我和BMS厂家和电池厂家的几位朋友沟通过,说法不一。
可以做实车充电试验验证具体某个车型的相关数据。捕获充电过程中"电流需求"的报文,监测SOC和实际充电电流,可以获得详细的信息:SOC在多少以下,将会有涓流充电?涓流充电时的电流是多大?持续到SOC为多少时,涓流充电过程结束?电流需求在涓流充电时是逐渐增加的还是一直都很小,然后突然放开?
2. 恒流充电
当SOC达到一定大小之后,车辆端的请求电流上升,进入恒流充电状态。不同车型在恒流充电时的请求电流不一样。B级车型一般都达到了150A以上。微型面包车一般才80A左右。一些以超级快充为核心卖点的车型,请求电流已是500A以上了。
在恒流充电阶段,充电电压缓慢地爬升。
3. 恒压充电
在SOC达到一定大小后,将进入恒压充电阶段,这时候请求电流远小于恒流充电阶段。具体SOC是多少时,将进入恒压充电状态?不同车型差别很大。我们实际验证过几种车型,居然都没有出现所谓的恒压充电。
我们猜测有两种可能:
I. 我们试验中使用的是7kW和20kW小功率直流桩,在恒流阶段的充电电流就远小于请求电流,充电电流小于恒压充电状态下的请求电流,所以从电流上判断不出是否进入恒压充电状态?
II. 有种说法:恒流充电是在确保电池安全的前提下用尽可能大的电流把电池“充满”,而在快要充满时,进入恒压充电,用小电流充电,将电池“充实”。但在SOC 90%以后,电池里面几千个电芯的一致性如果不够好的话,很容易有个别电芯的单体电压提前超过最高允许电压,所以,干脆不进入恒压充电状态。据说,电池在SOC 20%-80%之间,充电最安全。
一个令人费解的问题是:在BMS发给充电桩的BCL报文中,电池告知桩的充电模式是恒压充电还是恒流充电,但实际上,闭环控制的原理告诉我们,充电模块的环路工作在电压环还是电流环,是由环路的电压给定、电流给定和负载决定的,不是受恒压模式这个指令来控制。
4. 充电结束
一般来说,在正常充电过程中,SOC达到100%时进入充电结束状态,BMS下发关机指令,结束充电流程。但实际上,什么状态下显示SOC为100%是一种公司机密级的策略。为了电池安全,为了避免客户投诉,在SOC实际上还没有达到100%时显示为100%。这个策略是基于很多条件判断的算法,BMS厂家称之为“校准”。
下表的数据可以看到,从SOC 5%时开始充电,充电电压323V,充电电流19.8A, 充电到SOC 50%时,花费1.8小时,充进去了11.6度电,充电电压慢慢上升到了336V,充电电流则降低到19.5A。继续充电到SOC为99%时,花费4.3小时,充进去了28.2度电,充电电压上升到了375V,充电电流降到了16.9A 。这款车型从SOC 99%充电到100%,居然花费了24分钟,电压从375V上升到382.9V。
各位自媒体意见领袖们,如果你想制作更多有趣的视频的话,建议您多测试各种不同车型在95%以后的充电电压、充电电流、SOC和所用时长。你会产生很多有趣的问题。欢迎找我探讨。

03
充电过程中的各种电压和电流在标准文本上表述和实用表述
根据《GB/T 27930-2015,电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》,我们可以看到BMS和充电机之间在充电过程中需要交互相关信息,这些信息包括了很多电压、电流相关的参数。这些参数是否将来会被比较懂电的消费者用户熟知呢?SOC、充电电压和充电电流可能是最快普及开来的三个名词。充电电压和充电电流,在直观的理解中,就是充电过程中,充电桩输出多大的电压和多大的电流。SOC,通俗理解就是已经充了百分之多少。
在充电流程的参数配置阶段,BMS给充电机发送BCP报文,即动力蓄电池的充电参数,包括7个参数:单体动力蓄电池最高允许充电电压 、最高允许充电电流、动力蓄电池标称总能量、最高允许充电总电压 、最高允许温度、整车动力蓄电池荷电状态、整车动力蓄电池当前电池电压。

▲BCP报文格式
在充电桩行业的口头沟通和书面沟通中,会用一些简化的表述。简化的表述也用在书面文档甚至专业文章里了。

充电机给BMS发送CML报文,即充电机的最大输出能力,包括最高输出电压、最低输出电压、最大输出电流、最小输出电流。

▲CML报文格式
在充电流程的充电阶段,BMS实时地给充电桩发送电压需求和电流需求(充电需求报文BCL)和电池实际的充电电压测量值和充电电流测量值(电池充电总状态报文BCS),相应地,充电桩也会实时地将充电桩输出电压值和输出电流值(充电机充电状态报文CCS)传递给BMS。我们习惯用请求电压和请求电流来代替电压需求和电流需求。用充电桩屏幕或手机小程序、APP上显示的充电电压和充电电流代替输出电压值(或充电电压测量值)和输出电流值(或充电电流测量值)。用户不知道APP显示的充电电压和充电电流这两个数值是来自车辆还是充电桩。

▲BCL报文说明和报文格式信息

▲BCS报文格式

▲CCS报文格式
04
题外话:科普系列文章问题征集及写作感想
没有你想不到的问题,只有你回答不好的问题。做一个职业销售,千万不要觉得用户问的问题不专业。只有你专业,散发出专业主义热情,才能让用户认为你是专业的。通俗易懂地说出来和写出来,是一种进阶修炼。
亲爱的读者朋友,您有什么问题希望我写文章的吗?欢迎在后台留言提出来。
遗憾的是,这篇其实写得并不科普。我擅长的写作是“给工程师喊话",在写的时候容易想象着是在和车厂的OBC工程师、充电桩相关的工程师交流,写的过程中自己经常还乐呵呵地笑。
我尝试写一些真正面向普通消费者的科普文,但我感到很难把握写到什么程度才算科普文。但我会坚持写下去。我习惯在完成了顶层设计、想明白后就掌握节奏地做起来,然后做了再想,边做边想。不追求完美,但追求迭代、进化。
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