作者： 汪进进
手机/微信：13828763297
邮箱：wangjj@gospower.com
深圳市高斯宝电气技术有限公司新能源事业部
按语：
在“充电桩之芯及其它”系列之五，《直流充电桩概述：直流充电桩入门、收藏之作》一文中，我们提出过11个问题。后来在系列之十，《合康智能总工程师李顺章先生和“充电桩之芯”团队成员戴路加先生回答直流充电桩的11个技术问题》（←点击阅读），我们请两位高手回答过这11个问题。
今天我们聊聊其中的问题8和问题9。
欢迎转发分享这篇文章，以期激发更多业内人士的深度讨论。
◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆
在充电模块的行业标准NB/T 33001-2010，《电动汽车非车载传导式充电机技术条件》中，对于充电机的显示功能有下面要求：
标准上要求做到的“充电机的显示功能”在实际产品中就是在充电桩的显示屏上显示出一系列相关信息。问题是：这些显示信息中的“充电电压”和“充电电流”来自哪里？
其实，在电动汽车的直流充电系统中，有多处采集、显示和相互传送电压和电流信息，包括直流电能表，充电桩控制器，充电模块，BMS。
1. 直流电能表采集电压和电流并显示在电能表上，而且通过RS485通讯方式将电压、电流和功率信息传送给充电桩控制器，作为计费的依据。
直流电能表安装在充电模块组的输出端，采集的是充电模块组的输出电压和总输出电流。
查阅多家电能表厂商的产品资料，对电压和电流测量的精确度指标都标称有±0.5%-±1%，也就是0.5级到1级的仪表精度！
问题： 精确度可以达到±0.5%？ 这是什么概念？
查阅两份标准：Q/GDW1825-2013 《直流电能表技术规范》、Q/GDW 364-2009《单相智能电能表技术规范》，都定义了电能表应具备的精确度等级，但没有说明这个精确度本身是怎么定义的。追溯到GB/T 13283-2008，《工业过程测量和控制用检测仪表和显示仪表精确度等级》，我猜测这个标准里有明确的定义，但遗憾的是，我下载到的这个标准文本只有前4页。（如您有这个标准的全文，请不吝发送给我：wangjj@gospower.com）
姑且引用网络上找到了信息，仪表精确度等级一般是相对误差，相对误差 = | 示值 - 标准值 |/真实值 （即绝对误差所占真实值的百分比）。 真实值来自哪里？
直流电能表的电压采样的原理应该是电阻分压，将高压转换为低压，然后用A/D进行模数化转换，再对数字化的结果计算有效值。 这过程中的误差来源有：分压电阻的阻值误差，A/D误差（主要是A/D的位数带来的量化误差），计算有效值采用的样本数不同带来的计算误差，等。但是，电压采样的误差，如果只追求±0.5%的精度，其实并不难：100V的电压显示为100.5V或者99.5V。
电流采样却是一个永恒的话题。电流要通过分流器或霍尔传感器器将电流值转换为电压值。充电桩行业用得多的是分流器。在电能表的使用说明书中没有对分流器的选择做详细说明，但电流采样却总是很容易产生很大的误差：
分流器看起来是个小东西，选型时只看量程，对其精度是否靠谱可能缺乏关注; 或者即使关注了，但因为没有干净的“源”来标定它，实际采购的分流器精度和供应商声称的差别很大。
即使是使用相同型号、相同精度等级的分流器，在`不同使用环境下仍然可能有较大偏差。主要是因为分流器的阻值很小，在小电流时转换过来的电压值很小，在强电环境下容易受到干扰！举例说明如下：
假设采用100A/75mV、精度±0.5%的分流器，假设充电电流只有10A，电能表的A/D口采样的电压值只有7.5mV。0.5%的偏差是什么概念？ 7.5mV*0.5%=0.0375mV=37.5uV。在实验室环境下，我不怀疑当前世界一流的仪表，譬如某品牌5位半的万用表测量37.5uV电压的精确度，但在充电桩的工作环境下，我对37.5uV能否能够测准深表怀疑，即使用5位半的万用表。
以上这个问题是业内关于电流准不准的争论的根源。我将在后期文章中试着做更深入的说明。
2．充电桩控制器采集充电模块组的输出端和输出电流，采集结果显示在充电桩显示屏上？？
这一点我用了两个问号。这在业内争议比较大。在“充电桩之芯及其它”系列之十一文中，问题8就是关于这个问题。
再次总结性讨论一下：
观点1：充电桩控制器不需要专门的电压和电流采集电路。直接用电能表或BMS发送过来的电压和电流数据用于控制和显示。部分充电桩企业正是这样做的。
观点2：充电桩控制器务必有专门的电压采集电路，以满足实时控制的需要，但不需要专门的电流采集电路。电流值直接采用电能表的数据。
在国标GB/T 18487.1,《电动汽车传导充电系统 第1部分：通用要求》中，B3.7.6有下面明确要求：
如果采用电能表的电压值作为B3.7.6“输出电压”的控制依据，1s之内反应不过来，因为电能表一般是1s才采集一次，再通过485通讯，时间上满足不了要求。用BMS的电压值显然更不可取，因为不能直接判断异常情况下的充电模块的输出电压值。用充电模块组上报的电压值更有不妥之处在于，充电模块组上班的电压是各个充电模块的，异常情况下逐个比较多个模块的数据，时间上也不能保证。
观点3：充电桩控制器应有专门的电压和电流采集电路。
合康智能的李总就是持有这个观点的。“电压电流检测是一种保护手段，不能完全依靠BMS和模块给的电流电压来执行控制命令（有些BMS配置阶段给出的电压值都是错误的值），出现问题时会造成很大的冲击电流或者出现充电电流过大造成电池过充等情况。应该桩自身检测并与BMS以及模块检测做对比，有较大偏差时立即故障停机，避免事故扩大，做到三层保护。”
电流采集其实并没有占用太多成本，不管是用电能表采集的电流值再通过485通讯传送给控制器，还是控制器直接采集电流值，都是利用充电桩上安装的同一个分流器来实现。控制器直接采集电流，无非是多占用了充电桩控制器的一个A/D采样口的硬件资源。
有些充电桩企业将电压采集电路做到了充电桩控制器里面，有些是利做到绝缘检测模块里面了，而有些干脆将绝缘检测模块都做到了控制器里面。
3.充电模块组的各充电模块必然采集各自的输出电压和输出电流信息，并通过CAN通讯上报给充电桩控制器。
如果没有采集误差， 各模块上报的电流之和与充电桩控制器或电能表采集的电流值都是一阵的。
4.BMS采集电池的电压和电流。采集位置在电动汽车内部的电池端口。
在国标GB/T 27930-2015，《电动汽车非车载式传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》中明确指出，BMS会定期（5s以内）发送BMS检测到的充电电压和充电电流给充电桩控制器，而充电桩控制器也会定期（1s以内）发送充电桩的电压输出值和电流输出值给BMS。如下：
问题在于，上述提到的这么些显示的电压、电流值，采集但没有显示的电压、电流值，它们之间往往出现很大的偏差，虽然理论上来说，在充电进行中，K1、K2、K3、K4合上之后，他们之间的电压和电流应该是一致的。这是令人讨厌的。
充电桩控制器以通讯方式收集到所有这些不同电压电流采集单元发送来的信息：它收集BMS采集的电池电压和电流，收集各模块的输出电压和输出电流，还收集了电能表采集的电压和电流，也收集了电压采集模块和电流采集电路获得的电压和电流。根据戴工的观点，这些数据之间的偏差如果超过5%，应在显示信息上予以提示。 根据合康智能李总的观点，偏差较大时，应作为故障处理，立即停机。由于标准在这个细节方面没有做明确要求，不同厂商的做法是不一样的。
总结：
充电桩电能表的电压和电流值显然是电能表自身采集的电压和电流。
充电桩显示屏上显示的充电电压和充电电流值，优先采纳的是独立的电压和电流采集单元的数据，其次是电能表的数据。
电动车辆的仪表盘显示的电压、电流值即为BMS采集的电池电压和电流值。
已经进入充电桩这个市场或打算进入这个市场的人士,应该关注“充电桩之芯“这个公众号。
本号文章将坚持“原创写作“之原则。坚持“有趣或者有益”之原则。坚持“快乐、真诚、持久的软广告”之原则。
关于充电桩相关技术、应用,关于充电桩市场的洞察,阅读媒体释放出来的文字信息是一种感受; 阅读本号的文字将是另外一种感受。不一样的感受,不一样的收获。
春天来了,春暖花开! 从今天起,请关注微信公众号“充电桩之芯”。
深圳高斯宝电气技术有限公司以电力电子及相关技术作为核心，经过多年的研发投入和市场开拓，在新能源、信息设备、网络存储及服务器、通信设备等领域形成了系列产品体系。公司业务近年来均保持超过40％的年增长率。
公司一直坚持以研发为先导和超前的技术投入，建立以股份换技术的人才制度，使公司凝聚了一支掌握高尖端电力电子技术、在电源及新能源领域拥有多年经验的资深研发团队。
公司多年来致力于研发具有自主知识产权的高技术产品, 保持产品线的稳定和有效扩展延伸，根据客户需要提供全流程的能源解决方案。
高斯宝电气是最早从事大功率高频充电模块的方案研究、研发和产品化的公司。
版权声明:
本篇文章系原创,欢迎转载,但需获作者授权,违者必究! 如需转载,请联系作者:知“芯”热线:13828763297
