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能源新技術(shù)

讓汽車充電更安全便捷

以電動車為主的新能源汽車，是我國能源轉(zhuǎn)型，努力推動碳達(dá)峰與碳中的重要抓手，也是全球汽車產(chǎn)業(yè)未來的一個主要方向。來自中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2023年上半年，中國新能源汽車產(chǎn)銷量分別達(dá)378.8萬輛和374.7萬輛，同比增長42.4%和44.1%。與此同時，2023年上半年，中國汽車出口214萬輛，同比增長75.7%,其中新能源汽車出口53.4萬輛，同比增長160%。

伴隨著新能源汽車的快速增長，與之相配套的充電設(shè)施的需求也大幅增長。除了充電樁數(shù)量上的需要，充電參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，以及安全性、兼容性等方面的要求也被提了出來。

科技攻關(guān)解決充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問題

要知道，汽車充電并不像家里普通的電器直接插上220V插座就可以了。電動汽車的充電功率比較大，不僅要保證大電流傳輸過程中，不造成電池過熱和起火，還要解決好充電插口的一些安全性問題，比如跌落或者碰撞不會影響使用或造成安全隱患；在用戶的經(jīng)常插拔中，不會有壽命問題；在通過車輛碾壓以后不會發(fā)生損壞；可防水防塵，以免到了惡劣環(huán)境不能使用；充電完成后能及時斷電，避免過充造成電池?fù)p害或者危險……

而且，即便電動汽車與充電樁之間連接上了也不能直接充電，還需要二者之間有一個“通信協(xié)議”,就如同網(wǎng)絡(luò)連接一樣——在物理層上面，得先規(guī)定好雙方的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，雙方完成通信了，電動汽車與充電樁之間才能開始充電。簡單說，充電樁不只是單獨的一個樁，它也是聯(lián)網(wǎng)的，即便汽車是正常的，充電樁也是完好的，但兩者之間如果沒有達(dá)成這個“協(xié)議”,交互的流程不同，仍然是不能進行充電的。另外，充電過程中還可能出現(xiàn)其他一些突發(fā)情況，比如電網(wǎng)突然來了一陣?yán)擞?，充電樁或者電動汽車的電池管理系統(tǒng)中的某個信號不響應(yīng)。

汽車充電面臨的這些問題，從根本上來說都與充電的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。而這些標(biāo)準(zhǔn)的缺失，也在客觀上制約著新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展。但標(biāo)準(zhǔn)怎么來制定?依據(jù)是什么?面對這些問題，國家電網(wǎng)北京電力公司旗下的北京電力科學(xué)院(以下簡稱“北京電科院”)一直在開展相關(guān)的科技攻關(guān)，有著長期的技術(shù)積累。根據(jù)行業(yè)的發(fā)展的需要，北京電科院向北京市科委申報了“電動汽車充電設(shè)備兼容、安全充電關(guān)鍵技術(shù)、核心裝備及規(guī)?；瘧?yīng)用”的科技計劃項目，獲批后通過科研人員數(shù)年的攻關(guān)，突破了一系列技術(shù)瓶頸，為汽車充電設(shè)施的高效檢測，以及充電的兼容性、安全性等提供了保障。該項目還因此獲得了北京市科技進步獎二等獎。

新檢測技術(shù)保障充電樁兼容性與安全性

解決充電樁與電動汽車的兼容性是該項目的主要目標(biāo)之一。在以前，車輛和充電樁之間的不匹配是很常見的現(xiàn)象，比如一個充電樁它可以跟A品牌的車匹配充電，也可能跟B品牌的車充電，卻無法與C品牌的車充電，因為C車有自己的標(biāo)準(zhǔn)，跟A和B的不一樣。

要解決這個問題，就需要通過檢測來找出具體哪個地方不匹配。用什么來檢測?就是北京電科院通過項目研發(fā)獲得的一些關(guān)鍵技術(shù)成果，可以通過這些新的技術(shù)檢測手段，發(fā)現(xiàn)充電樁與各品牌汽車不兼容的具體的點，進而通過調(diào)試、改進等措施，讓充電樁的兼容性更強。

電動汽車充電的電流量大、電壓高，安全性至關(guān)重要。因此，其充電時的電流、電壓都必須控制在一個安全的基準(zhǔn)線內(nèi)。以前，充電樁給汽車充電時，汽車電池需要多少電就充多少。但是如果電池自身的管理系統(tǒng)監(jiān)測失效，電池有異常情況，充電時就容易出現(xiàn)過充、過熱、溫度過高等現(xiàn)象，繼而引發(fā)火災(zāi)、爆燃等事故。

北京電科院的科研人員通過技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)出來一系列檢測與診斷技術(shù)，它可以從充電樁這一側(cè)，對汽車電池進行實時監(jiān)測或診斷，一旦發(fā)現(xiàn)汽車的電池異常，就會自動降低功率或直接斷電，以保護車輛的電池，避免引發(fā)事故。

這些檢測與診斷過程中發(fā)現(xiàn)的問題往往都具有普遍性，在推動廠商改進調(diào)整過程中，它們也慢慢形成了一套統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)后來成為國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的重要支撐，推廣應(yīng)用以后大大提升了我國充電樁與電動汽車的匹配率。有研究顯示，我國以前充電樁與電動汽車的充電匹配率不足40%,而如今，這一數(shù)字已達(dá)到了98%。

智能化運營維護提升檢測效率

要保證充電樁的兼容性與安全性，就需要對充電樁進行運行維護。傳統(tǒng)的做法是派幾批人去現(xiàn)場巡視、巡檢，但這樣做存在不少問題，因為智能化水平低，主要依賴的是人工，對于一些隱蔽性很強的故障就不容易發(fā)現(xiàn)。就像檢驗一個充電樁好不好用，有沒有問題，表面上看不出來，只能拿一輛電動車來充電試試，卻可能會出現(xiàn)這輛車能充、那輛車不能充的情況。

這時候，就需要更加標(biāo)準(zhǔn)化、高效能以及更全面的檢測手段。北京電科院的研發(fā)成果中，就有一項是充電樁的智能化檢測，它可以在較短的時間內(nèi)，通過智能化的檢測設(shè)備快速發(fā)現(xiàn)充電樁的各種問題。

2015年，修訂版新能源汽車充電接口及通信協(xié)議方面的5項國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，進一步明確了充電標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范了充電樁市場。而北京電科院研制的智能化檢測設(shè)備，

也是以此標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的。

北京電科院之前曾經(jīng)研發(fā)過名為“小Q”的充電樁現(xiàn)場智能檢測儀，之后又通過技術(shù)研發(fā)，對這一款產(chǎn)品進行了升級。新升級的產(chǎn)品檢測性能指標(biāo)更加全面，包括了電氣性能、通信協(xié)議、互操作性，以及其他的一些安全性指標(biāo)等。

研發(fā)的檢測儀器還實現(xiàn)了一體化的測試流程。簡單說不是按檢測的類別一項一項進行，而是通過一個綜合的流程去做數(shù)據(jù)的采集與執(zhí)行。通過這種優(yōu)化的流程，檢測效率提升了兩倍以上，檢測時所要攜帶的器具等也大為精簡，減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)。

這種智能化的檢測儀器除了用于已安裝充電樁的現(xiàn)場檢測，還有很多別的用處。比如一些檢測機構(gòu)或充電樁生產(chǎn)廠家會用來發(fā)現(xiàn)他們的產(chǎn)品在設(shè)計、研發(fā)及生產(chǎn)過程中的一些問題，從而改進充電樁的設(shè)計，從兼容性與安全性等多方面去提升產(chǎn)品的性能。