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3.4 通信协议对直流充电安全的影响

与交流电慢充相比，电动汽车直流快速充电采用非车载充电机供电的形式，非车载充电机功率大，输出电压最大近千伏、电流上百安培，从GB/T27930《电动汽车非车载充电机与电池管理系统的通信协议》标准中可以看出，整个充电过程受电动汽车的BMS控制，充电机根据BMS的指令进行充电，而BMS需要与充电机协商实时调整充电机输出的电压和电流等充电参数，以及充电停止等控制。因此，在直流电过程中，通信协议就与充电安全密切相关。

通信协议通过约束充电设施和车辆电池管理系统的行为来保证充电安全，有以下几个方面：

1)流程控制。

整个充电流程共分4个充电阶段(低压辅助上电及充电握手阶段、充电参数配置阶段、充电阶段、充电结束阶段)，有效保证充电过程的安全有序进行。流程共包含28个应用层报文(13个BMS报文，9个充电机报文，6个故障诊断功能专有报文)。

下面的案例是在充电桩型式试验中发现的现象：试验过程中，测试工具用BSM报文给充电桩发送暂停充电请求，充电桩在接收到这个命令后，没有执行暂停输出操作，而是继续输出充电电流。在这种情况下，BMS有可能工作在异常情况下，有发生无法预知危害的可能。

表面上看，似乎是充电桩设计缺陷导致这种安全事故的发生，实际上，这只是其中的一个条件。因为在充电机和BMS的设计中考虑了各种异常情况下的保护措施，如在充电汽车的充电系统设计中，考虑到接触器在异常情况下，由BMS控制切断充电回路，起到对汽车的保护作用，只有在BMS的保护机制失灵的情况下，上述充电机缺陷才会引起安全事故。

4 尚需研究的课题

安全问题是一个涉及多种技术学科，多维度的科学问题，在安全性问题上，还有一些问题需要进一步研究透彻。

4.1 绝缘材料的寿命

电动汽车发展刚刚起步，还缺乏一些与寿命相关的经验，对于一些要求使用10年甚至是更长时间的设备，需要提前研究绝缘性能等安全因素与时间的关系，因为风险不单是目测可以发现的。不然，一旦这些安全指标随时间逐渐下降，导致触电、设备损坏等危险概率增加，就容易引起事故。

绝缘性能随着时间而发生的不可逆下降，称为绝缘老化。在老化过程中，绝缘性能降低到规定的容许范围之下所需要的时间通常称为绝缘的寿命。

绝缘老化的表现形式是多方面的，如介质损耗角正切的增加、击穿强度的降低、机械强度或其他性能的降低等。造成绝缘老化的原因很复杂，包括电老化、热老化、化学老化、机械老化以及受潮及污染等。这些原因可能在绝缘中同时存在，或从一种老化形式转变为另一种形式，往往很难互相加以分开。文献[9–10]中介绍了引起绝缘下降的各种原因，这里不再展开叙述。

标准GB/T 11021《电气绝缘耐热性分级》中定义了绝缘材料的耐热性分级，充电机的技术标准中也定义了温升要求，但是这种要求不够完整，应该是材质与耐热性等级配合使用，才能保证绝缘性能。

因此，需要对电动汽车充电设施中的关键绝缘材料开展寿命试验，可以通过加速老化试验获得相应的寿命曲线，起到安全预防的作用。

原标题：【特别策划】电动汽车充电安全分析与解决方案

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