直流充电流程——充电阶段

1、相关名词解释

1.1、BCL报文

BCL（Battery Charger Link）报文是一种用于交流充电桩与电动车之间进行通信的协议。该报文用于传输诸如充电状态、充电功率、错误码等信息，以实现充电桩对电动车的监控和控制。
BCL报文采用CAN总线作为物理层，并定义了特定的消息格式和数据字段。它包括了基本的命令和响应结构，以及用于数据传输的帧格式和标识符。
由于BCL报文的具体内容和格式可能会因不同的充电桩厂商而有所差异，因此详细的BCL报文内容需要参考具体的充电桩型号和厂商提供的文档或规范。

1.2、BCS报文

BCS（Battery Charging System）报文是一种用于直流充电桩与电动车之间进行通信的协议。该报文用于传输充电相关的信息，例如充电状态、充电功率、电池温度等。
BCS报文基于CAN总线通信，并定义了特定的消息格式和数据字段。它包括了命令和响应结构，以及用于数据传输的帧格式和标识符。
具体的BCS报文内容会因不同的充电桩厂商而有所差异，因此详细的BCS报文内容需要参考具体的充电桩型号和厂商提供的文档或规范。不同厂商可能对BCS报文进行了自定义扩展，以满足其特定的功能需求。

1.3、CCS报文

充电桩CCS报文是一种用于电动汽车充电通信的协议。它使用一系列消息来实现充电桩和电动汽车之间的通信和控制。CCS报文采用CAN通信协议，具体的报文格式和内容取决于所使用的版本和功能。常见的CCS报文包括启动充电请求、停止充电请求、充电状态更新等。

1.4、BSM报文

充电桩BSM报文是一种用于电动汽车充电通信的协议。BSM代表基础充电状态机（Basic State Machine），它定义了充电桩与充电管理系统之间的通信和控制规则。BSM报文包括多个消息类型，如启动充电请求、停止充电请求、充电状态更新等。这些报文通过网络传输，使得充电桩能够与充电管理系统进行交互，实现充电过程的监控和控制。具体的BSM报文格式和内容取决于所使用的版本和功能。

1.5、BMV报文

1.6、BML报文

充电桩BML报文是指符合BML（Battery Management Language）协议的充电桩通信报文。BML是用于电动汽车充电桩与电池管理系统之间进行通信的一种标准协议。该协议定义了一系列数据帧和命令，用于实现充电桩对电池管理系统的监控和控制。具体的BML报文格式和内容可以根据BML协议的版本和厂商的实现而有所不同。要获取特定BML报文的详细信息，建议查阅相关的BML协议文档或与充电桩厂商联系。

1.7、BSP报文

充电桩BSP报文是指符合BSP（Battery System Profile）协议的充电桩通信报文。BSP是一种用于电动汽车充电桩与电池系统之间进行通信的标准协议。该协议定义了一系列数据帧和命令，用于实现充电桩对电池系统的监控和控制。BSP报文格式和内容可以根据BSP协议的版本和厂商的实现而有所不同。要获取特定BSP报文的详细信息，建议查阅相关的BSP协议文档或与充电桩厂商联系。

1.8、BST报文

BST报文是指充电桩与后台系统之间进行通信时所使用的协议。BST报文采用二进制格式，包含了各种数据字段和指令，用于实现充电桩的各种功能和状态的传输和控制。具体的BST报文格式和内容会根据充电桩的型号和厂商而有所不同。如果你需要更具体的BST报文信息，请提供充电桩的型号或相关的详细规范。

1.9、CST报文

CST报文是指充电桩与后台系统之间进行通信时所使用的协议。CST报文采用二进制或ASCII格式，包含了各种数据字段和指令，用于实现充电桩的各种功能和状态的传输和控制。具体的CST报文格式和内容会根据充电桩的型号和厂商而有所不同。如果你需要更具体的CST报文信息，请提供充电桩的型号或相关的详细规范。

2、充电阶段

2.1、流程图

2.2、报文

3、交互BCS、BCL和CCS报文

• BCS报文信息包括动力电池组的充电电压、充电电流、最高单体电池电压、SOC、估算剩余时间。桩端超过5s没有收到该报文，就应立即结束充电。
• BCL报文信息包括电压需求、电流需求和充电模式。桩端超过1s没有收到该报文，就应立即结束充电。正常情况下，电压需求要大于BCP报文中“整车动力蓄电池当前电池电压”，小于等于车辆允许充电最高总电压。市场上出现过BCL报文的电压需求小于等于“整车动力蓄电池当前电池电压”的失效模式。这种情况下，无电流输出。此外，市场上还出现电池电压大于车辆允许充电最高总电压。随着SOC越来越高，车辆电池电压逐渐增加，比如允许充电最高总电压为450V，但充电中随着SOC越来越高，有些车辆的电池电压超过了最高允许充电总电压，这样也会导致突然无电流。
• CCS报文信息包括充电模块的输出电压、输出电流、累计充电时间、充电允许或暂停。BMS超过1s没有收到该报文，就应立即结束充电。
  这三种报文包含了非常重要的常用参数和指令。

4、充电模块响应电压和电流需求

4.1、概述

充电桩控制器收到BCL报文中的电压和电流需求后，下发给充电模块。充电模块的输出电压和电流的控制是通过典型的负反馈实现的。

4.2、恒压和恒流的判断

充电模块如何响应电压和电流需求，如何确定是工作在恒压模式还是恒流模式，是在研究控制理论的过程中需要重点关注的部分。

BMS给出恒压或恒流要求，只能表示BMS希望充电模块工作在恒压或恒流，但实际上充电模块工作在恒压或恒流，是由“电压需求”，“电流需求”，及电池这个被充电的负载的当前电压决定的。

当满足“电压需求>电池电压+内阻x电流+连接线压降+防反接二极管压降“这个条件时，就是恒流，否则，就是恒压。

“ 内阻x电流+连接线压降+防反接二极管压降”，这三者的电压是很小的，因此，只要电压需求略大于当前电池电压，就工作在恒流。充电过程中，绝大部分时候都是工作在恒流，只有在快充满的时候，SOC接近100%的时候，可能工作在恒压。但实际上，我们在测试多种车辆时，从开始到SOC达到100%、充电结束的全过程都没有进入恒压状态。

4.3、双环竞争

如图3所示。假设电压需求是450V，当前电池电压是400V，电流需求（请求电流）是120A，充电模块的最大输出电流20A，因此，环路的给定电流是20A（取模块的最大输出电流和电流需求较小值），给定电压就是450V。充电模块的输出直接和电池连接在一起，输出电压被拉到和电池电压一样、400V，输出电流是20A。那么，电压的误差为50V，电流的误差为0A，PI计算的结果，在计算几个周期后就达到了PI的最大值，电压环和电流环的PI值比较，取较小值来产生PWM控制输出，因此，环路工作在电流环。

在市场上出现过一种案例，XX车型在充电过程中的需求电压与实际电池电压压差过小，导致充电桩报出“三分钟无电流”故障。
在充电到SOC 90%之后，电流需求会突然降低，譬如从120A降低到5A，这时候，充电模块的输出电流要能响应这个变化。有些大桩，由于是多个模块并联，控制器下发电流指令是轮流发送，而不是广播一次性发送，通信上产生的延迟将导致电流下降速度太慢，导致车端发出结束充电指令。 在18487.1的附录B中，对电流的响应速度有明确要求，小于20A的变化，要求在1s内完成调节，大于20A的变化，要求调节速度大于20A/s。

BYD汉在充电过程中需求电压会不断上涨，初始需求电压一般在500V以下，上涨到500V以上时，模块会进行串并联切换导致模块输出电压先下降再上升，在这个期间，BMS会立即根据模块的输出电压调整需求电压使需求电压降回500V以下。此时的实际电压下降没那么快，触发充电桩的输出过压故障 。

5、车端发送BSM和BMV、BML、BSP报文

BSM报文给出了电池的状态，具体报文格式如下：
包括最高单体动力蓄电池电压所在编号，最高动力蓄电池温度，最高温度检测点编号，最低动力蓄电池温度，最低温度检测点编号，单体动力蓄电池电压过高/过低/正常，SOC过高/过低/正常，充电电流正常/过流/不可信状态，温度过高/正常/不可信状态，绝缘状态正常/不正常/不可信状态，输出连接器状态正常/不正常/不可信状态，充电允许/禁止。
BMV、BML和BSP报文都是可选项，BMV报文给出了各个单体动力蓄电池电压值，BML给出了各个单体动力蓄电池温度，BSP是动力蓄电池预留报文。

6、实时判断电池和电压、电流状态

在27930的充电时序流程图中，桩端要判断电池状态是否正常，但是充电桩该如何根据BSM来判断电池是否正常呢？ 上文提到的BSM报文中会给出电池电压过高、过流、过温、绝缘不正常、充电禁止等不宜继续充电流程的信息，充电桩应根据这些信息停止充电，但是，如果电池出现这些异常，BMS应发出结束充电的指令。是否可能BSM报文中有这些异常信息，但是BMS并不发出停止充电呢？
BST和CST是非常重要的报文。

7、“跳枪问题”

”跳枪“问题，偶发性的随机性的停止充电。充电桩厂家很多时候希望从BST和CST报文中查出些端倪。
充电过程中偶发“跳枪”，是什么回事？
BST和CST报文中提供了中止充电的原因，中止充电故障原因，中止充电错误原因。标准里区分了故障和错误这两个词。为了文章信息的完整性，将这些原因整理如下。充电机故障原因区分了充电机过温故障和充电机内部过温故障。其实充电机本身的故障种类非常多，仅仅靠CST里面的这些信息是不能诊断有些问题的。