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湖州公交:纯电动车充电接口引起充电慢问题的分析及防范措施

2020-03-30 作者:潘毅勇、权鹏辉 来源:湖州市交通集团公共交通有限公司

  湖州市交通集团公共交通有限公司位于浙江省北部的湖州市,湖州是一座具有两千多年历史的江南古城,地理位置优越,环境优美,是“绿水青山就是金山银山”两山论的发源地,也是第一批交通运输部批准的“公交都市”创建城市之一,在政府及行业主管部门的大力支持下,目前,公交车辆在城区已实现了“纯电动化、一票制、移动支付” 三个全覆盖,公司也将持续保持公交平稳高效运营,不断提升人民对公交的服务满意度,高质量的推动国家“公交都市”的创建。

  随着纯电公交车的全覆盖后逐渐遇到一些问题,在此我就说说关于充电接口问题,我先介绍下车辆的使用背景:我们公司最早于2014年年底采购了第一批新能源纯电动车,当时为了满足每天300公里以上的续航,我们采用了电池快充快补的技术路线。由于充电桩的建设问题,2015年投入运营。2017年为响应政府的号召在湖州市率先实践“三个全覆盖”。公司开始大量采购新能源纯电动车,同年也开始按照新国标充电技术建造新的充电站,但当时出现了一个问题,由于充电技术新老国标存在差异,导致了17年之前采购的老国标纯电动车辆发生不能在新国标充电桩充电的情况,考虑到后期车辆均采用新国标配置,我们要求对老国标充电桩技术改造,实现新老国标的车辆都能充电,充电运营公司对充电桩进行了相应的改造,但这次改造并不是很彻底,老国标充电枪上没有加装温度监控,新国标充电技术要求充电桩要有锁止装置,充电桩接口与底座均要实现温度保护功能,也就是在充电枪接口要有相应的NTC热敏电阻,监控接口温度,实现过温保护的功能。(新国标充电:2016年8月起,国家执行新国标充电标准,GBT 18487.1-2015第9.1“额定充电电流大于16A的应用场合,供电插座、车辆插座均应设置温度监控装置,供电设备和电动汽车应具备温度检测和过温保护功能”。车辆充电插座、充电枪增加温度检测装置,对充电连接装置温度状态实时监控并调控充电电流大小。)

  接下来,我讲一下纯电动车辆充电接口在运营中遇到的问题. 由于我们采购的新能源车辆电池主要以快充为主, 利用班次间隔时间在车辆首末站给车辆充电也就15-20分钟,如果车辆充电时间延长会直接影响车辆的排班发班,为确保车辆准点准时,减少乘客在公共区域的等待时间,是需要我们关注并及时解决充电慢的问题。通过对问题分析,我们认为充电慢是车辆在充电过程中充电功率受到限制,引起充电电流变小的现象,引起该现象常见的原因如下:

  1、充电桩引起的充电限流:

  (1)充电桩自身故障,如充电接触器接触不良、充电模组功率不足;

  (2)充电桩散热循环不好,导致的充电机内部模组温度升高过快,引起充电机热保护降功率限流;

  (3)外部电网不稳因素引起的。

  2、车辆电池系统引起的限流:

  (1)电池充电时,温度过高引起电池系统热保护限功率限流;

  (2)电池自身连接点接触不良引起的;

  (3)电池管理系统软件故障引起的。

  2、充电连接装置引起的保护限流,充电桩的供电插头(充电枪)与车辆充电插座接口产品存在技术状态不佳问题,充电插座内部冠簧因经常插拔,且内部容易留存积尘,导电接触面会有较大磨损,导致充电时接触不良,内阻增大,发热严重,这样在新国标充电技术标准下,车辆充电时,就会导致电池或充电桩保护限流。

  由于充电桩与车辆电池质保期较长,一般由厂家专业人员负责处理,在这里我们不做主谈,而充电接口引起的保护限流,需要从充电过程使用、维护保养来分析制定防范措施。在对问题处理时,厂家售后人员通过诊断检查,发现新国标车辆,由于充电底座有温度监控,电池管理系统检测到充电温度高的时候,会限制减小充电功率需求,减小充电电流,问题的发生原因多为充电底座与充电枪接触不良,引起充电温度高限流。进一步核查,发现车辆充电插座的存在烧蚀点,充电枪接口极柱上存在拉弧发黑,不同程度拉伤现象,可能为充电底座接触的冠簧烧蚀后出现毛刺,在插接中导致充电枪拉伤,由于我们采用双枪约400A大电流快速充电,这就导致充电底座接孔内冠簧与充电枪极柱,由于接触面不均匀出现点蚀。对于以上问题,我们采取了如下防范措施:

  a对车辆底座冠簧有毛刺、烧蚀的进行更换冠簧处理;

  b对烧蚀严重的车辆充电底座进行部件更换;

  c要求充电站对状态不佳的充电枪进行更换。

  通过以上处理措施,我们也消除了一些潜在的风险,解决了部分充电慢问题。在此我们也给兄弟企业机务管理人员提个醒,若发现充电插座存在发黑拉弧烧蚀现象时,应尽快更换处理,防微杜渐,防止充电枪与底座交叉使用感染损坏,导致的更大范围的故障,时间久了,就会影响整个企业后期的生产效率,给企业带来更大的经济损失。

  对充电接口引起充电慢问题如何防范,我们认为要重视在日常运营中,对充电枪与充电底座的维护保养。我们听取了车辆厂家的使用建议,把检查分为两部分,一部分由充电工负责日常检查,一部分纳入到常规的车辆维护保养中,增加对充电底座进行检查记录项目,要求记录充电底座的目视化状态,进行物理除尘,对存在问题的充电底座进行更换。我们要求充电站操作工人在充电前应对充电插座进行目视化检查,检查标准参考车辆制造厂家的检查规范:

  a充电插座弹盖应能正常开合和密封,插孔内应洁净无异物;无进水现象;

  b冠簧簧片自然弯曲无异常变形、镀层完整且具有银色光泽、无变色点蚀,插孔导电部分镀层完整且具有银色光泽无变色;

  c充电枪与底座绝缘体结构完整无损坏及融化变形。

  在车辆维护项目中除了以上充电底座的目视化检查,还要进行除尘操作,那么怎么除尘呢?

  维护方法可参考:首先车辆停稳后,关钥匙-电源翘板开关-总电源机械手柄开关,等待十五分钟后,用万用表电压档测量充电底座“DC+”、“DC-”无高电位电压,确保各方面安全后,可使用长竹棒棉签,蘸酒精进行擦拭,清除异物灰尘,也可以使用压缩空气进行吹灰尘,但效果没有使用棉签蘸酒精擦拭的效果好。

  关于充电枪与底座维护保养中更换的标准,我们发现不同厂家的产品更换标准不一,我们主要有两个品牌的车辆在使用,两家充电底座结构状态不同,一家产品采用可更换冠簧的充电底座,一家产品采用不可更换的贯通式整体冠簧充电底座,在后期使用更换的成本差异很大,能更换冠簧的成本也就几十元,而另一家只能更换整体底座,成本较高。对于更换标准,我们进一步参考国标《GB/T20234.1-2015电动汽车传导充电系统(第1部分通用要求)》,我们发现国标中对于充电枪与底座的虽然有技术要求,技术要求解读起来比较难以量化,难以形成统一的标准,最后我们还是参考了制造厂家的更换标准,如:

  a充电插座存在绝缘体烧蚀、融化、变形现象;

  b金属插孔存在发黄、严重点蚀、铜融化现象;

  c存在外观无异常但充电时短时快速起热,对出现该现象的充电插座进行更换处理。

  以上是我们对纯电动车充电接口引起充电慢问题的深入分析,通过对充电接口问题处理的措施探讨,我们认为新能源车辆充电操作频繁,充电电流大,充电接口的技术状态涉及到充电安全、经营成本,确保充电插座的良好状态对保证充电安全、车辆正常运营具有重要意义,为此,我们对新能源车辆充电问题的使用给出一些建议,希望兄弟企业处理相似问题时,可予以参考,这也是我们写这篇文章的初衷。我们建议兄弟企业机务人员尽快对车辆充电接口进行一次全面的检查,将充电接口的维护,纳入到定期维护保养当中;我们建议充电管理者尽快对充电操作工进行充电安全规范培训,正确规范的操作会延长充电接口的使用寿命;同时我们也建议公交企业采购时,采购者能够关注到充电底座的技术状态,考虑后期维护成本,选择具备充电安全防护等级高、能够提供便捷更换充电插座技术的车辆。

        疫情终会过去,春天必会到来,公交的战“疫”保障服务还在继续,我们终将取得这场胜利,由于知识水平有限,涉及到相关技术问题,文中有不妥之处,还请各位兄弟同行交流指正,再次感谢您阅读!

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