在《GB/T 18487.1 ，電動(dòng)汽車(chē)傳導(dǎo)充電系統(tǒng) 第1部分：通用要求 》的附錄B和 《GB/T 27930 ，電動(dòng)汽車(chē)非車(chē)載傳導(dǎo)式充電機(jī)與電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議》中，對(duì)充電流程做了很多詳細(xì)說(shuō)明。在27930中定義了充電總體流程圖（如圖1所示），將充電過(guò)程定義為六個(gè)階段。在18487中定義了充電過(guò)程的控制時(shí)序，從T0到T21。只有透徹理解了六個(gè)階段的硬件和軟件配合關(guān)系，邏輯和時(shí)序，才能系統(tǒng)性地深刻理解充電過(guò)程。我們將分開(kāi)多篇文章詳細(xì)講解這六大階段。

繼2017年我在學(xué)習(xí)充電流程寫(xiě)出下面這幾篇文章后，我經(jīng)過(guò)了幾年沉淀，決心對(duì)充電流程的理解進(jìn)行重新總結(jié)。

直流充電樁充電過(guò)程詳述（下?專(zhuān)業(yè)版-001）：充電控制時(shí)序從T0到T3，物理連接完成，低壓輔助上電︱“充電樁之芯及其它”系列之七

直流充電樁充電過(guò)程詳述（下? 專(zhuān)業(yè)版-002）：充電握手，絕緣檢測(cè)和電壓泄放，從T4到T11︱“充電樁之芯及其它”系列之八

直流充電樁充電過(guò)程詳述（下? 專(zhuān)業(yè)版-003）：充電參數(shù)配置-充電-充電結(jié)束，從T12到T21︱“充電樁之芯及其它”系列之九

圖1 ?充電總體流程圖

物理連接

物理連接，通俗地講，就是將充電槍連接到插槍座上，牢固連接，拔不動(dòng)了。

判斷完成物理連接的依據(jù)是：1，CC1端口電平為4V；2，充電槍頭和槍座鎖止。

物理連接階段的話題將涉及到的關(guān)鍵詞有：充電槍、機(jī)械鎖、電子鎖；CC1&CC2電平變化；特斯拉的預(yù)約充電。

充電槍、機(jī)械鎖、電子鎖

國(guó)標(biāo)的充電槍是一種奇葩的存在——有16根槍線。9+7，9孔槍頭，再加上7根槍線內(nèi)的線纜。

9孔槍頭的9個(gè)信號(hào)的定義見(jiàn)《GB/T 20234.3-2015，電動(dòng)汽車(chē)傳導(dǎo)式充電用連接裝置 第3部分：直流充電接口》，如圖2示意。

圖2 ? 充電連接界面示意圖

7根線是4+3。將槍頭和槍座鎖止的功能交給了充電樁，多出了電子鎖的4根線; 將槍頭溫度檢測(cè)功能交給了充電樁，又多了3根線。

槍頭和槍座的尺寸由《GB/T 20234.3-2015，電動(dòng)汽車(chē)傳導(dǎo)式充電用連接裝置 第3部分：直流充電接口》定義。如圖3所示。

圖3 ?充電槍頭和充電槍座

槍頭和槍座之間是怎么鎖止的，在標(biāo)準(zhǔn)上看不出來(lái)。在充電槍的槍頭上有一個(gè)機(jī)械鎖，標(biāo)準(zhǔn)上約定為S開(kāi)關(guān)。用手按住槍頭的機(jī)械鎖（就是充電槍上的那個(gè)按鈕，如圖4所示），S開(kāi)關(guān)就從“常閉”變成“常開(kāi)”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的連桿的頭部翹起，翹起后，就可以將槍頭從槍座上拔出。圖4的上圖是標(biāo)準(zhǔn)上定義的槍頭尺寸，而且也能看到上面有個(gè)鉤子。圖4下圖，用手按住得位置就是機(jī)械鎖組件的一部分，按住這個(gè)部位，槍頭鉤子部分就會(huì)翹起，槍頭才能插進(jìn)槍座; 手松開(kāi)后，鉤子就鉤住了下圖標(biāo)識(shí)的槍座的卡位、那個(gè)小方孔。不按住，也就拔不動(dòng)。

圖4 ?機(jī)械鎖的實(shí)質(zhì)

標(biāo)準(zhǔn)上要求充電接口具備鎖止功能，防止充電過(guò)程中意外斷開(kāi)，而且要做到施加200N的外力也拔不動(dòng)，也不會(huì)搞壞槍頭。只有機(jī)械鎖沒(méi)有辦法做到鎖止功能；需要有專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的電子鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)鎖止，而且鎖止了之后要提供反饋信號(hào)。充電樁識(shí)別到有反饋信號(hào)，才認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)了鎖止，定義為完成了物理連接。

電子鎖的故障率很高。車(chē)企朋友們“談槍色變”。充電槍沒(méi)有電子鎖，質(zhì)量都沒(méi)問(wèn)題，一旦有了電子鎖，問(wèn)題就一堆。而電子鎖的最大問(wèn)題點(diǎn)之一就是，充電樁控制器接收不到反饋信號(hào)，但實(shí)際上電子鎖已經(jīng)鎖止了。微動(dòng)開(kāi)關(guān)極容易出問(wèn)題，在電子鎖上這樣，在接觸器上也是。但是，18487.1-2015的附錄C上明確指出（如圖5所示），電子鎖的反饋信號(hào)是判斷電子鎖是否鎖止的依據(jù)。

圖5 ?18487.1的附錄C

電子鎖是怎么實(shí)現(xiàn)鎖止的? ?實(shí)現(xiàn)方案五花八門(mén)。大家可以查查，有很多專(zhuān)利了，在此不作展開(kāi)。（隨著小功率直流的普及，很多車(chē)企為了追求更好的用戶(hù)體驗(yàn)，在槍頭上增加了一個(gè)開(kāi)關(guān)、一鍵停止充電的開(kāi)關(guān)。按下這個(gè)鍵，就中斷充電流程。多了一個(gè)按鍵后，充電槍槍頭的設(shè)計(jì)和可靠性更難。）

總之，將充電槍的槍頭插到槍座里面，再通過(guò)充電樁控制器控制電子鎖鎖止并能接收到電子鎖反饋信號(hào)，才能確認(rèn)完成物理連接。

CC1&CC2電平變化

將摘槍-插槍的動(dòng)作流進(jìn)行“慢鏡頭”分解：

1. 充電前，槍頭插在掛槍座上

2. ?將手按住槍頭

3. 從掛槍座上取下槍頭

4. 按住槍頭，并將槍頭插進(jìn)槍座

5. 松開(kāi)手，也即松開(kāi)槍頭

根據(jù)這5個(gè)動(dòng)作，我們畫(huà)出對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)框圖中等效電路的標(biāo)注，簡(jiǎn)化等效電路就很容易得到CC1電平值。

1. 充電前，槍頭插在掛槍座上

如圖6所示，U1是經(jīng)過(guò)R1和R2、S開(kāi)關(guān)及設(shè)備地連通。這時(shí)車(chē)身地沒(méi)有和設(shè)備地連接。S開(kāi)關(guān)是常閉狀態(tài)。CC1檢測(cè)點(diǎn)的等效電路的簡(jiǎn)化如圖7所示，容易計(jì)算出CC1電平是6V。這時(shí)，車(chē)輛還沒(méi)參與充電過(guò)程，CC2電平是12V。

圖6 ? “充電前，槍頭插在掛槍座上” 狀態(tài)時(shí)的等效電路圖示意

圖7 ? “充電前，槍頭掛在掛槍座上”狀態(tài)時(shí)的等效電路簡(jiǎn)化

1. 將手按住槍頭

用手按下S開(kāi)關(guān)，S開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，U1通過(guò)R1電阻連接到了CC1。CC1電平是12V。CC2電平也是12V。

1. 從掛槍座上取下槍頭

CC1電平值維持不變，12V。CC2電平也是12V。

1. 按住槍頭，并將槍頭插進(jìn)槍座

如圖8所示，U1是經(jīng)過(guò)R1和車(chē)上的R4、車(chē)身地。車(chē)身地和設(shè)備地連接在一起。S開(kāi)關(guān)是常開(kāi)狀態(tài)。CC檢測(cè)點(diǎn)的等效電路的簡(jiǎn)化如圖9所示，易算出CC1電平為6V。

圖8 ?“按住槍頭，并將槍頭插進(jìn)槍座” ?狀態(tài)時(shí)的等效電路圖示意

圖9 ? ?“按住槍頭，并將槍頭插進(jìn)槍座”狀態(tài)時(shí)的等效電路簡(jiǎn)化

充電槍頭的電阻R3接入車(chē)輛，車(chē)輛CC2對(duì)應(yīng)的等效電路示意如圖10所示，等效電路簡(jiǎn)化如圖11所示。U2 12V連接R5、R3，和車(chē)身地、設(shè)備地連接在一起。? ?CC2電平從12V變?yōu)?V。

圖10 ? ? “按住槍頭，并將槍頭插進(jìn)槍座”狀態(tài)時(shí)CC2對(duì)應(yīng)的等效電路示意

圖11 ? ? “按住槍頭，并將槍頭插進(jìn)槍座”狀態(tài)時(shí)CC2對(duì)應(yīng)的等效電路簡(jiǎn)化

1. 松開(kāi)手，也即松開(kāi)槍頭

如圖10所示，U1是經(jīng)過(guò)R1后，再通過(guò)并聯(lián)的R2和R4連接到車(chē)身地。車(chē)身地和設(shè)備地連接在一起。S開(kāi)關(guān)是常閉狀態(tài)。CC檢測(cè)點(diǎn)的等效電路的簡(jiǎn)化如圖11所示。CC2電平維持在6V。

圖12 ?“松開(kāi)手，也即松開(kāi)槍頭 ?” ?狀態(tài)時(shí)的等效電路圖示意

圖13 ? ?“松開(kāi)手，也即松開(kāi)槍頭”狀態(tài)時(shí)的等效電路簡(jiǎn)化

CC1電平的采樣，業(yè)內(nèi)有兩種做法，一種是通過(guò)比較器，一種是通過(guò)ADC采樣電路。要關(guān)注干擾信號(hào)對(duì)采樣結(jié)果的影響。

總之， 物理連接的過(guò)程，在充電時(shí)序上從T0到T2，CC1電平從6V-12V-6V-4V ，CC2電平從12V-6V，S開(kāi)關(guān)從常閉到常開(kāi)再到常閉。

特斯拉的預(yù)約充電

特斯拉的預(yù)約充電很麻煩。我的同事給了我一份很長(zhǎng)的報(bào)告。我無(wú)意完整呈現(xiàn)這個(gè)報(bào)告，給出幾個(gè)工程師得出的結(jié)論?？赡苓@個(gè)結(jié)論不對(duì)，分享出來(lái)，期與業(yè)界交流。

1. ?完成物理連接后，3分鐘內(nèi)沒(méi)有啟動(dòng)充電，車(chē)輛就會(huì)進(jìn)入通信超時(shí)狀態(tài)，此后不再響應(yīng)充電流程。但是，可通過(guò)CC1和CC2同時(shí)斷開(kāi)再閉合的方式重新發(fā)起充電流程。

2. ?完成物理連接后，10分鐘內(nèi)沒(méi)有啟動(dòng)充電，充電樁的CC1電平將從4V變成6V！可能是特斯拉車(chē)端在R4電阻支路加了開(kāi)關(guān)器件，車(chē)輛可控制R4支路的通斷，從而改變了CC1電平值。這種狀態(tài)下，同時(shí)斷開(kāi)CC1和CC2后再閉合也無(wú)法重新發(fā)起充電流程。只能通過(guò)車(chē)輛鑰匙或APP對(duì)車(chē)輛進(jìn)行解鎖激活，才能恢復(fù)車(chē)端槍座中CC1的 R4電阻連接。

3. GBT18487.1-2015上規(guī)定CC2上拉電壓U2為12V供電，實(shí)測(cè)特斯拉U2上拉供電為5V，沒(méi)有與國(guó)標(biāo)保持一致。