充电阶段

在充电配置阶段，车端闭合K5、K6，然后桩端闭合K1、K2，这样充电模块就和被充电的动力电池构成了充电回路，充电流程就进入了充电阶段。在充电阶段，车端按50ms周期发BCL报文，按250ms周期发BCS报文，桩端按50ms周期发CCS报文。充电桩根据车端电压和电流需求，实时调整充电电压和充电电流。车端还会按照250ms的周期发送BSM报文，按10s的周期发送可选的报文，如BMV、BML、BSP等。桩端根据报文信息，实时判断电池状态是否正常，实时判断桩端是否满足充电结束条件。车端实时判断电压和电流是否正常，判断车端是否满足充电结束条件。车端满足充电结束条件，发送BST，桩端满足充电结束条件，发送CST。BST和CST的发送周期是10ms。充电状态流程如图1所示。

图1 充电状态流程图（充电阶段）

图2 充电阶段的报文

交互BCS、BCL和CCS报文

BCS报文信息包括动力电池组的充电电压、充电电流、最高单体电池电压、SOC、估算剩余时间。桩端超过5s没有收到该报文，就应立即结束充电。

BCL报文信息包括电压需求、电流需求和充电模式。桩端超过1s没有收到该报文，就应立即结束充电。正常情况下，电压需求要大于BCP报文中“整车动力蓄电池当前电池电压”，小于等于车辆允许充电最高总电压。市场上出现过BCL报文的电压需求小于等于“整车动力蓄电池当前电池电压”的失效模式。这种情况下，无电流输出。此外，市场上还出现电池电压大于车辆允许充电最高总电压。随着SOC越来越高，车辆电池电压逐渐增加，比如允许充电最高总电压为450V，但充电中随着SOC越来越高，有些车辆的电池电压超过了最高允许充电总电压，这样也会导致突然无电流。

CCS文信息包括充电模块的输出电压、输出电流、累计充电时间、充电允许或暂停。BMS超过1s没有收到该报文，就应立即结束充电。

这三种报文包含了非常重要的常用参数和指令。

充电模块响应电压和电流需求

充电桩控制器收到BCL报文中的电压和电流需求后，下发给充电模块。充电模块的输出电压和电流的控制是通过典型的负反馈实现的。充电模块如何响应电压和电流需求，如何确定是工作在恒压模式还是恒流模式，这个问题对于没有控制理论基础的从业者是比较难以理解的部分，甚至很多写充电桩控制器软件的工程师也没搞明白。

我们在之前的一篇文章中给出过下面的结论：

BMS给出恒压或恒流要求，只能表示BMS希望充电模块工作在恒压或恒流，但实际上充电模块工作在恒压或恒流，是由“电压需求”，“电流需求”，及电池这个被充电的负载的当前电压决定的。

当满足“电压需求>电池电压+内阻x电流+连接线压降+防反接二极管压降“这个条件时，就是恒流，否则，就是恒压。

“ 内阻x电流+连接线压降+防反接二极管压降”，这三者的电压是很小的，因此，只要电压需求略大于当前电池电压，就工作在恒流。充电过程中，绝大部分时候都是工作在恒流，只有在快充满的时候，SOC接近100%的时候，可能工作在恒压。但实际上，我们在测试多种车辆时，从开始到SOC达到100%、充电结束的全过程都没有进入恒压状态。

如果大家有一定的控制理论基础，我们可以理解一下双环竞争，如图3所示。假设电压需求是450V，当前电池电压是400V，电流需求（请求电流）是120A，充电模块的最大输出电流20A，因此，环路的给定电流是20A（取模块的最大输出电流和电流需求较小值），给定电压就是450V。充电模块的输出直接和电池连接在一起，输出电压被拉到和电池电压一样、400V，输出电流是20A。那么，电压的误差为50V，电流的误差为0A，PI计算的结果，在计算几个周期后就达到了PI的最大值，电压环和电流环的PI值比较，取较小值来产生PWM控制输出，因此，环路工作在电流环。

图3 电压环和电流环的竞争

我们在市场上遇到过一种案例，XX车型在充电过程中的需求电压与实际电池电压压差过小，导致充电桩报出“三分钟无电流”故障。

在充电到SOC 90%之后，电流需求会突然降低，譬如从120A降低到5A，这时候，充电模块的输出电流要能响应这个变化。有些大桩，由于是多个模块并联，控制器下发电流指令是轮流发送，而不是广播一次性发送，通信上产生的延迟将导致电流下降速度太慢，导致车端发出结束充电指令。在18487.1的附录B中，对电流的响应速度有明确要求，小于20A的变化，要求在1s内完成调节，大于20A的变化，要求调节速度大于20A/s。

BYD汉在充电过程中需求电压会不断上涨，初始需求电压一般在500V以下，上涨到500V以上时，模块会进行串并联切换导致模块输出电压先下降再上升，在这个期间，BMS会立即根据模块的输出电压调整需求电压使需求电压降回500V以下。此时的实际电压下降没那么快，触发充电桩的输出过压故障。

车端发送BSM和BMV、BML、BSP报文

BSM报文给出了电池的状态，具体报文格式如下，包括最高单体动力蓄电池电压所在编号，最高动力蓄电池温度，最高温度检测点编号，最低动力蓄电池温度，最低温度检测点编号，单体动力蓄电池电压过高/过低/正常，SOC过高/过低/正常，充电电流正常/过流/不可信状态，温度过高/正常/不可信状态，绝缘状态正常/不正常/不可信状态，输出连接器状态正常/不正常/不可信状态，充电允许/禁止。BMV、BML和BSP报文都是可选项，BMV报文给出了各个单体动力蓄电池电压值，BML给出了各个单体动力蓄电池温度，BSP是动力蓄电池预留报文。

图4 BSM报文信息

实时判断电池和电压、电流状态

在27930的充电时序流程图中，桩端要判断电池状态是否正常，但是充电桩该如何根据BSM来判断电池是否正常呢？上文提到的BSM报文中会给出电池电压过高、过流、过温、绝缘不正常、充电禁止等不宜继续充电流程的信息，充电桩应根据这些信息停止充电，但是，如果电池出现这些异常，BMS应发出结束充电的指令。是否可能BSM报文中有这些异常信息，但是BMS并不发出停止充电呢？

图5 充电时序流程图（判断电池状态）

车端对桩的状态做出哪些判断？充电过程中随机的偶发的“跳枪”问题，很多时候就是车端判断有风险，主动结束充电的。桩端报文主要就是CML和CCS，CML给出了充电桩的电压范围和电流范围，CCS给出了当前的输出电压和输出电流，充电允许和禁止。车端判断输出电压和输出电流超过了电池的最大允许电压和最大允许电流，当然会结束充电。如果充电电流纹波过大，部分车型会报出他故障并主动停机。

实时判断是否满足充电结束条件，互发BST&CST报文

充电结束的判断及发送充电结束报文是在充电阶段，而不属于充电结束阶段。在流程图上给出了桩端和车端判断充电结束的条件。桩端的结束条件如下。

收到车辆的充电停止报文。就是收到车端BMS发出的BST。
预先设定的条件成立（时间等？）。譬如设置了SOC达到99%就停止充电，充电持续4小时就停止充电，账户没有余额就停止充电，等各种设置。
操作者做出停止处理（按下按钮等？）。譬如按下了急停按钮，枪头停止按键，等操作。
充电时序结束条件成立时。我没能理解这个是需要在软件上怎么处理。

桩端满足条件后，桩端控制器就按10ms周期持续发送CST给车端BMS，相应地，车端收到CST后，就满足了充电结束条件，开始按10ms周期持续发送BST给桩端BMS。

图6 充电时序流程图（判断充电结束）

BST和CST是非常重要的报文。售后的疑难杂症，大家知道，就是所谓的”跳枪“问题，偶发性的随机性的停止充电。充电桩厂家很多时候希望从BST和CST报文中查出些端倪。我曾写过一篇这方面的文章：

充电过程中偶发“跳枪”，是什么回事？

BST和CST报文中提供了中止充电的原因，中止充电故障原因，中止充电错误原因。标准里区分了故障和错误这两个词。为了文章信息的完整性，将这些原因整理如下。充电机故障原因区分了充电机过温故障和充电机内部过温故障。其实充电机本身的故障种类非常多，仅仅靠CST里面的这些信息是不能诊断有些问题的。

表7 BST和CST的报文信息