車輛中心 研究發展處 張偉鉉

現行的電動車輛發展速度越來越迅速，驅動電動車所需要的電能是目前電動車所需要的能量 ，以目前的發展角度而言，電池為電動車所需的能源儲存設備，隨之而衍生出的即為充電器與充電站，當電動車行駛一定里程後會有特定的能量消耗，此種能量消耗為使安裝於電動車輛上的電池模組放電，而補充電能的工作將由充電器或是充電站來達成，而往深入的點來看，充電過程中包含很多的科技與技術，以充電器與充電站來說，何時要開始供電？要供多少電？對電池而言，如何將接收到的電源轉換到每一個電池?是不是該進行充電?這都是一門技術。

很直覺地在充電的過程中充電器或充電機與電池之間如何去交換訊息告訴彼此要做什麼動作即是靠通訊的方式，而因應這些訊息的交換即有訂定通訊協定來規範這些訊息，「電動汽車非車載傳導充電機與電池管理系統之間的通信協議」因此而產生。

系統概述
當電池與充電槍間做物理連結準備充電時必需要做充電前的交握，此時充電槍與電池管理系統會透過通訊界面，CAN bus即是其中的一種介面， 透過CAN bus做通訊的動作，進行配置相關的充電參數，若訊息正常即進入充電狀態，充電將會輸出電力給電池，電池管理系統在充電的過程中會繼續與充電槍做訊息交換，直到充電程序結束。倘若在充電過程中有訊息超時或訊息異常的狀況，系統將進入故障診斷狀態，進而判斷下一個步要做何種因應動作。

系統透過模型的方式來實現充電槍與電池間的行為模式，這裡將會有兩個模型，分別是電池模型與充電槍模型，其中電池模型將包含了部份的電池管理系統(BMS) ，在這個架構上面僅作充電槍與電池間的訊息交換，實體的電源充電動作將會以訊號的方式呈現，故實體的充電動作可以透過模型所提供的訊號並配合需求來實現硬體動作，架構圖如下圖1：

圖1

GB協定本身規範了充電過程中所需要交換的訊息，這些訊息將根據充電機與BMS不同的充電流程將有所差異，而BMS本身對電池端的控制將不包含在本模型中，而此模型將建置訊號接口模擬充電過程中會接收到的訊息。

上述在GB直流充電通訊程式的模型中將分別對充電機與電池的充電動作做幾個模組設計分類，分別為充交握階段、辨識階段、參數配置階與充電狀態，針對模型的設計說明如下表：

表

由於規範中規範了在每個充電階段必須要有的訊息，在模組中亦完整呈現出來，但有些客製化的訊息必須要在每個不同的專案去檢討，因為規範是有規範但有些專案中沒有的功能，在實際應用上亦是不會呈現出來。

實際充電的流程如下圖2所示，在規範中充電流程中分了流程中所描繪出來的狀態，分別為充電交握、充電參數配置、充電、充電結束與結束程序，在異常與故障部分又有兩個狀態來管制，而這些過程中規範還定義了各個階段中要傳輸的參數，而充電槍與車端的訊息交握必須要遵照規範的定義來做訊息的交換，標準對各項資訊皆有定義並且預留充電槍與車端可擴充的訊息，故在有標準的狀況下，對開發充電槍與車端的開發團隊而言可以省去兩端通訊必須在制定通訊協定的工程，而對充電槍開發而言即不會充斥太多的規格，導致未來難以整合的窘境。

圖2

結論
GB直流充電通訊技術乃由規範而來，在符合規範下的實現透過模組化的方式可以加快開發的速度，因為在有模型的狀況下開發者可以透過修改模型來達到各專案所需要的功能，除錯方面也是因為模組化的關係變得相對容易，最後確定模型後可透過生成程式的功能將程式放到目標的單晶片上面做實作與實體的功能驗證，因為有模組化的架構，對於功能的開發者而言相對的也不需要使用很艱深的程式語言即可進行產品與應用的設計。