“ 今天分享的内容是几天前在朋友圈看到的一篇文章（单纯的翻译了下），主要写的是充电系统的软硬件面临的一些挑战。”
在中国和美国等国家，电动汽车的销量一直呈上升趋势。仅在美国，就有120万辆电动汽车上路。与2017年相比，2018年电动汽车销量增长了81%。但如果你将这一数字与同年销售的内燃机车进行比较，这个数字似乎显得微不足道。那么，是什么阻止了电动汽车的大规模普及呢？好吧，这几乎是一个无脑的！充电站的不足以及快速充电站的不足是罪魁祸首之一。我们就不能像加油站一样，拥有更多的电动汽车充电站吗？说起来容易做起来难，因为与公共电动汽车充电站相比，建立一个汽油/柴油站所需的努力微不足道。因为建立一座充电站存在协议、安全性、软件/硬件挑战等一系列问题。
在我们最新的电动汽车博客中，我们关注的是电动汽车电池充电站的开发和建立之间的挑战。在这里，了解电池充电站只是硬币的一面也是非常重要的。协议不兼容问题以及安全挑战也与安装在电动车内的电池充电器有关。在此之前，我们先来列举挑战和可能的解决方案，让我们先了解一个典型的电动汽车电池充电系统是如何工作的。
01
—
电动汽车电池充电系统是如何工作的？
在电动汽车中，电池包和电池充电系统取代了IC发动机。车载电池充电器系统连接到交流电源网络（主电源），将交流电源转换为直流电源，并为电池组充电。或者，非车载充电站可以直接提供直流电，并以更快的速度为电池充电。来自充电站的固定电缆具有基于充电站支持的协议的充电连接器。如果充电站支持多个协议，它可能有多个连接器。
一旦连接器插入充电插孔（车辆），就必须满足两个条件。选择充电类型（AC或DC），在某些协议中，也选择充电模式。软件和硬件检查完成后，开始充电。车载电池充电器内的软件或外部充电站中安装的固件监测充电情况。在过电压或过电流的情况下，充电系统采取适当的措施。
在基本的电动汽车充电设置中，涉及上述操作。但是，根据协议的不同，可以建立额外的安全和授权机制。电池充电系统可能看起来相当简单，但在开发和建立这样一个系统时会遇到很多挑战。让我们详细了解一下。
02
—
电动汽车蓄电池充电系统的硬件和软件挑战
挑战1：符合各种充电协议：软件和硬件挑战
你能用TYPE-C型的充电器给用微型USB接口的智能手机充电吗？不，你不能，因为充电接口根本不能适配。现在尝试用快速充电器为不支持快速充电的智能手机充电。这也行不通。即使可以，此时的充电也不是快充。这个例子和电动汽车的充电过程有什么关系？
电动汽车的交流和直流充电器有几种类型，它们具有不同的通信协议。电动汽车供电设备（EVSE）与车上AC-DC转换器之间的不兼容可能导致充电问题。也可能存在电压/电流/频率不匹配或其他类似的不兼容，从而妨碍预期充电。
就电动汽车充电系统而言，风险很高，协议也更复杂。各种协议，如CHAdeMO、CCS（组合充电系统）和Bharat-EV规范正在使用中，电池充电站必须设计成包含相关协议。这一点很重要，因为电动汽车内的蓄电池充电器系统可能配备了这些协议中的任何一个，充电站必须准备好满足协议的要求。由于这些协议具有不同的电压/电流、握手方法和安全机制，因此合并它们的成本相当高。这反过来又会增加充电站的成本。
与硬件相关挑战：信号线促进充电站和电动汽车之间的通信。接近传感器和控制导向器等硬件组件管理连接，并确保在满足协议中规定的条件时开始充电。挑战在于为不同协议设计不同的硬件条件。一些为了满足这些协议的条件，需要解决的其他问题包括电源问题、散热、绝缘、接地、电压测量等。这些工作中，硬件并不孤单，因为软件组件也会扮演各种角色。
与软件相关的挑战：充电协议要求只有在满足某些标准（如接地、电流滤波等）时才开始充电。软件需要被设计来检测这样的标准满足了。真正的挑战是如何编写软件来检测电动汽车所支持的协议，并相应地改变充电模式。例如，CCS（组合充电系统）支持SAE J1850用于电动汽车的诊断和数据共享应用。因此，电池充电器系统必须配备相同的协议。
挑战2：电压波动期间的安全
电压波动、接地故障和过流等风险对蓄电池充电站和电动汽车充电都构成潜在威胁。突然的电压尖峰可能会损坏一些非常昂贵的元件。调节电压本身就是一个挑战，因为在需要采取不同行动的情况下，可能会出现各种情况。例如，CCS协议规定，只有当电压在170-230伏之间时，电池才会充电。如果电压降到170伏以下，必须有一些转换器或稳定器电路来增加电压，反之亦然。但是，如果电压超出规定范围，则应提供关闭电池充电站的规定。在这里，软件组件在监视电压和向硬件电路发送信号以相应地调节电压方面起着关键作用。
噪声滤波是另一个需要软件和硬件组件的方面。在车内电池充电器的背景下，功能安全也被包含进来。电动汽车充电时的电压波动可能是ASIL-D级风险。为了降低这种风险，车辆内的高压部件需要按照ISO-26262标准进行开发。根据IEC 61851标准的EMC/EMI测试是需要进行的附加安全评估。所有这些安全活动都可能是非常昂贵的；因此，这些对电动汽车的大规模采用构成了重大挑战。
挑战3：实现快速充电能力
与电动汽车相比，内燃机车（ICV）最大的优势之一是“加油”所需的时间。在电动汽车中，直流充电是一个令人兴奋的突破，因为它的充电速度快得多。但它有自己的一系列挑战。直流充电发生在200-300千瓦，几乎是交流充电速度的5倍。较高的功率会带来较高的触电、过电压或过电流风险。成本明显上升，影响了整个生态系统。一些协议，如CHAdeMO和CCS，已经提出了独特的规范，旨在降低过程的成本，普遍适用和可靠。
03
—
展望
电动汽车行业的利益相关者正站出来规范电池充电系统。标准化的道路包括找到解决方案来克服这里列出的挑战。CHAdeMO和CCS等协议的建立证明了电动汽车行业在未来几年内将电动汽车打造成主流汽车（并可能完全取代内燃机车）的信念。让我们拭目以待吧！
好啦，今天的分享就到这里了，我们下期再见！
来源| 翻译自Embitel Technologies公司的博客推文-《What are the Hardware and Software Challenges in EV Battery Charging System?》免责声明：本文章中内容英文原版来源于Embitel Technologies的博客推文，免费分享知识，如涉及版权问题，请与我们联系，第一时间做删除处理。
如果觉得文章不错的话，请点击右下角的 在看。
