如何监控电动车充电桩能耗？
一 背景
随着新能源汽车的快速发展，像特斯拉、BYD、蔚来、小鹏、理想等品牌的电动汽车在我们的日常生活中越来越多了，可见电动汽车如今已逐渐被我们所认可了。同汽油车需要加油一样，电动汽车需要充电，如此一来，电动汽车的弊端（续航里程短、充电时间长等）也在日益凸显。对此，只有优化充电桩各项性能，缩短充电时长，改善充电桩使用体验，提高其便利性，才能为电动汽车的普及打下坚实基础。
但目前，供电公司对于电动汽车充电站和停车场充电桩设备的实时能耗没有有效的监测手段，而只能监测到充电站或停车场充电桩总表的电量信息，却不能监测到总表后面各设备的用电情况。在这种情况下，一个在新能源汽车连接充电桩的充电过程中，可检测记录充电桩能耗的设备应运而生。
二 方案
1. 硬件支持
IPETRONIK HVshunt 2
■ 主要特点：
• 可用于电动和混合动力车辆；
• 高压输入高达850 VDC；
• 通过电流互感器可测量±900 A直流电流；
• 客户专用插头，用于连接高压网络；
• 内置高压转换模块；
• 可直连至SENS模块。
■ 主要参数：
• 工作电压：9~36 V；
• 功耗：15 W；
• 符合CAT Ⅰ标准应用：±1000 VDC；
• 符合CAT Ⅱ标准应用：600 VAC@50…60 Hz；
• 高压测量范围：±850 VDC；
• 电流测量范围：600 VAC@50…60 Hz。
IPETRONIK M-SENS 2
■ 主要特点：
• 测量模式：每个通道输入可选V，mA；
• 4通道传感器激励（单极15 V，电流±60 mA）；
• 测量数据输出到CAN；
• 电气隔离（输入，CAN，电源，外壳）；
• 专为发动机舱应用而设计；
• 坚固耐用的紧凑型模块，适用于恶劣环境。
■ 主要参数：
• 工作电压：6~36 V；
• 功耗：3 W；
• 通道采样率：1/2/5/10/50/100/200/500/1000/2000 Hz；
• 传感器电压测量范围：±0.1/0.2/0.5/1/2/5/10/20/30/50/100 V；
• 传感器电流测量范围：0~20 mA，±20 mA。
2. 设备连接
3. 方案优势
■ 国内现行的标准《GB/T 27930-2015 电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》规定了非车载充电机与电动汽车之间CAN总线系统的基本参数。依据该协议且为了保证充电过程的可靠性，充电CAN必须是一路独立的专用通讯线路。该总线系统采用CAN2.0B 29位扩展标识符，位分配符合SAE J1939-21:2006里的规定。物理层符合ISO 11898-1:2003、SAE J1939-11:2006中关于物理层的规定。而我们的设备则支持该协议。
■ 在电动车充电时，充电桩和汽车会不停的交换数据，而串联入我们的HVshunt 2之后，不仅没有影响汽车正常充电通信，同时还可采集CAN信号，实现报文的实时存储和分析。
■ HVshunt 2设备内置有高压隔离模块，可测高压电压和高压电流。整套能耗采集设备引出两路CAN，一路传输SENS模块采集的电压电流等CAN信号，另一路传输充电桩的CAN信号。
4. 软件支持
IPEmotion软件可在线实时查看被测电压和电流数值，并可通过软件添加计算公式，从而获得功率和能耗信息。
该软件还可在线实时查看原始CAN报文，并且可根据GB/T 27930-2015协议对报文进行解析。
在充电阶段中，BMS向充电机发送电池充电总状态（BCS）和电池充电需求报文（BCL）。充电机在规定时间内接收到这两个报文，并向BMS发送充电机充电状态报文（CCS）。（同时等待是否接收到BMS发送的充电中止报文BST，如果接收到BST则充电机立即停止充电并向BMS发送充电机中止充电报文CST作为回应。）
BMS在接收到充电机发送的充电状态报文CCS后，向充电机发送蓄电池状态信息（BSM），并等待充电充满。（同时等待是否接收到充电机发送的充电中止报文CST，如果接收到CST则BMS立即向充电机发送BST以便中止充电。）
在充电桩和电动汽车充电时，我们通常需要实时关注的报文信息有以下内容：
■ 电池充电总状态BCS报文：充电时电压测量值（V）、充电电流测量值（A）、单体动力蓄电池峰值电压及组号、当前电荷状态SOC（%）、估算剩余充电时间（min）；
■ 充电机充电状态报文CCS：电压输出值（V）、电流输出值（A）、累计充电时间（min）；
■ 动力蓄电池状态信息BSM报文：动力蓄电池温度上限/下限、单体动力蓄电池电压状况、整车动力蓄电池电荷状况SOC、动力蓄电池充电过电流、动力蓄电池温度、动力蓄电池绝缘状态、动力蓄电池组输出连接器状态。
| 往期回顾
▶ 关注电动汽车（EV）能效水平
▶ 通用模块用于静态电流测量