新能源汽車第5章電動汽車充電認(rèn)知課件

1、 第 1 頁第5章 電動汽車充電認(rèn)知5.1 電動汽車的充電設(shè)備5.2 電動汽車充電5.3 充電設(shè)施運(yùn)營模式5.4 充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展目標(biāo) 第 2 頁 第 3 頁 第 4 頁5.1 電動汽車的充電設(shè)備要求（1）安全性。電動汽車充電時，要確保人員的人身安全和蓄電池組的安全。（2）使用方便。充電設(shè)備應(yīng)具有較高的智能性，不需要操作人員過多干預(yù)充電過程。（3）成本經(jīng)濟(jì)。成本經(jīng)濟(jì)、價格低廉的充電設(shè)備有助于降低整個電動汽車的成本，提高運(yùn)行效益，促進(jìn)電動汽車的商業(yè)化推廣。（4）效率高。高效率是對現(xiàn)代充電設(shè)備最重要的要求之一，效率的高低對整個電動汽車的能量效率具有重大影響。（5）對供電電源污染要小。采用電力電子技

2、術(shù)的充電設(shè)備是一種高度非線性的設(shè)備，會對供電網(wǎng)及其他用電設(shè)備產(chǎn)生有害的諧波污染，而且由于充電設(shè)備功率因數(shù)低，在充電系統(tǒng)負(fù)載增加時，對其供電網(wǎng)的影響也不容忽視。 第 5 頁5.1.2 電動汽車充電設(shè)備的類型電動汽車充電設(shè)備的類型很多，一般分為非車載充電機(jī)、車載充電機(jī)、交流充電樁、直流充電樁和交直流充電樁等。1非車載充電機(jī)非車載充電機(jī)是指安裝在電動汽車車體外，將電網(wǎng)的交流電能變換為直流電能，采用傳導(dǎo)方式為電動汽車動力蓄電池充電的專用裝置 第 6 頁5.1.2 電動汽車充電設(shè)備的類型2車載充電機(jī)車載充電機(jī)是指固定安裝在電動汽車上運(yùn)行，將交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能，采用傳導(dǎo)方式為電動汽車動力蓄電池充電的專

3、用裝置 第 7 頁5.1.2 電動汽車充電設(shè)備的類型3交流充電樁交流充電樁是指固定在電動汽車外、與交流電網(wǎng)連接，采用傳導(dǎo)方式為具有車載充電裝置的電動汽車提供交流電源的專用供電裝置。交流充電樁只提供電力輸出，沒有充電功能，需連接車載充電機(jī)為電動汽車充電。 第 8 頁5.1.2 電動汽車充電設(shè)備的類型4直流充電樁直流充電樁是指固定在電動汽車外、與交流電網(wǎng)連接，可以為非車載電動汽車動力電池提供小功率直流電源的供電裝置。直流充電樁直接輸出直流電給車載電池進(jìn)行充電，功率較大，有60kW、120kW、200kW甚至更高，充電速度較快，故一般安裝在大型充電站。 第 9 頁5.1.2 電動汽車充電設(shè)備的類型5

4、交直流充電樁交直流充電樁是采用交直流一體的結(jié)構(gòu)，既可實現(xiàn)直流充電，也可以交流充電。白天充電業(yè)務(wù)多的時候，使用直流充電方式進(jìn)行快速充電，當(dāng)夜間充電站用戶少時可用交流充電方式進(jìn)行慢充操作。 第 10 頁5.1.3 車載充電機(jī)車載充電機(jī)是指固定安裝在電動汽車上的充電機(jī)，具有為電動汽車動力電池安全、自動充滿電的能力，車載充電機(jī)依據(jù)電池管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，能動態(tài)調(diào)節(jié)充電電流或電壓參數(shù)，執(zhí)行相應(yīng)的動作，完成充電過程。車載充電機(jī)是以交流電源作為輸入，輸出為直流，直接給動力電池充電。 第 11 頁5.1.3 車載充電機(jī)組成車載充電機(jī)由交流輸入端口、功率單元、控制單元、低壓輔助單元、直流輸出端口等組成 。 第

5、12 頁5.1.3 車載充電機(jī)位置車載充電機(jī)作為電動汽車電氣系統(tǒng)的一部分，被固定在汽車上。車載充電機(jī)的輸入端，以標(biāo)準(zhǔn)充電接口的形式固定在車體上，用于連接外部電源；車載充電機(jī)的輸出端，直接連接動力電池包慢充電接口。 第 13 頁5.1.3 車載充電機(jī)技術(shù)參數(shù) 第 14 頁5.1.3 車載充電機(jī)技術(shù)參數(shù) 第 15 頁5.1.3 車載充電機(jī)充電接口 第 16 頁5.1.3 車載充電機(jī)充電接口 第 17 頁5.1.3 車載充電機(jī)充電接口 第 18 頁5.1.3 車載充電機(jī)充電步驟（1）將純電動汽車斷電以后，打開充電口蓋，電機(jī)轉(zhuǎn)速表上的充電指示燈點亮。此時，車輛為“ON”擋時也不會行駛充電過程中電機(jī)轉(zhuǎn)速

6、表中的充電指示燈一直處于點亮狀態(tài)，只有拔下充電插頭并關(guān)閉充電門板之后，充電指示燈才熄滅（2）將充電插頭與車輛上的充電插座進(jìn)行連接，如圖6所示 第 19 頁5.1.3 車載充電機(jī)充電步驟（3）將充電插頭的另一端與充電樁上的充電插座進(jìn)行連接，刷卡后，車載充電機(jī)將開始對動力電池包充電，如圖所示。或者將家用插頭插入220V/16A的插座進(jìn)行充電。 第 20 頁5.1.3 車載充電機(jī)注意事項（1）由于動力電池的特性以及檢測精度的問題，有時候動力電池包充至滿電狀態(tài)時，SOC表的指針并未指示在100%，這個指示的范圍可能為98%100%，所以可以認(rèn)為當(dāng)SOC表的指針指示在98%以上時（包括98%），動力電池

7、包已經(jīng)充滿電。（2）在充完電拔下充電接頭以后，如果沒有及時查看SOC表的充電狀態(tài)，而是過了幾個小時或者更長的時間才進(jìn)行查看，這時由于動力電池的特性，SOC表指針可能指示在98%以下，這并不意味著動力電池包出現(xiàn)了故障。 第 21 頁5.1.3 車載充電機(jī)注意事項（3）動力電池包的可用能量會隨著使用時間的延長而逐步衰減。如果動力電池包的使用時間已經(jīng)很長，充滿電時SOC表指針也不會指示在100%附近。（4）動力電池包充電過程中，電池管理系統(tǒng)會自動控制充電電流的大小，當(dāng)動力電池包充至滿電狀態(tài)時，電池管理系統(tǒng)會自動終止對動力電池包的充電。（5）當(dāng)環(huán)境溫度太低時，插上充電接頭以后，電池管理系統(tǒng)會自動先對電

8、池包進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度合適以后才對電池包進(jìn)行充電。 第 22 頁5.1.3 車載充電機(jī)發(fā)展趨勢隨著電動汽車?yán)m(xù)航里程的提升（350500km），電池電量普遍大于60kWh，傳統(tǒng)的3.3kW和6.6kW車載充電機(jī)功率已不能滿足當(dāng)下純電動汽車的慢充（68h）需求，車載充電機(jī)功率擴(kuò)容勢在必行。然而，整車配備大功率充電機(jī)雖可減少充電時間，但由于受限于車輛配重、空間以及成本制約，同時大功率的交流充電也受電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的影響，如小區(qū)配電的容量，該解決方案面臨諸多挑戰(zhàn)。 第 23 頁5.1.3 車載充電機(jī)發(fā)展趨勢 第 24 頁5.1.3 車載充電機(jī)發(fā)展趨勢（1）單向充電技術(shù)向雙向充電技術(shù)發(fā)展，單向充電機(jī)變成雙向充

9、電機(jī)。車載雙向充電機(jī)就是充電機(jī)既可以給電動汽車蓄電池進(jìn)行充電，又可以在必要時將蓄電池的電逆變成交流電，給負(fù)載離網(wǎng)供電，或回饋到電網(wǎng)并網(wǎng)饋電。通過車載雙向充電機(jī)的應(yīng)用，未來電動汽車不僅僅是一個交通工具，還將成為一個移動的儲能電站。 第 25 頁5.1.3 車載充電機(jī)發(fā)展趨勢車載充電機(jī)呈集成化趨勢，車載充電機(jī)與DC/DC變換器和電機(jī)控制器集成在一起，具有V2V（車對車）、V2L（車對負(fù)載）、V2H（車對家庭）、V2G（車對電網(wǎng)）功能的雙向充電機(jī)。計劃到2020年，實現(xiàn)V2V、V2L、V2H；到2025年，實現(xiàn)V2G。 第 26 頁5.1.3 車載充電機(jī)發(fā)展趨勢（2）單相充電技術(shù)向三相充電技術(shù)發(fā)展。

10、現(xiàn)階段，許多電動汽車不支持高于6.6kW的交流充電功率水平，但交流連接器支持高達(dá)19kW（美國）、14kW（歐洲）的單相功率水平，以及高達(dá)52kW（美國）、44kW（歐洲）的三相功率水平。標(biāo)準(zhǔn)化充電功率與電動汽車交流充電功能之間還未完全匹配，因此，在現(xiàn)有充電標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)增加AC充電水平存在相當(dāng)大的潛力。 第 27 頁5.1.3 車載充電機(jī)發(fā)展趨勢5.1.4 非車載充電機(jī)組成2022/7/24非車載充電機(jī)主要由充電機(jī)主體和充電終端兩個部分組成5.1.4 非車載充電機(jī)技術(shù)參數(shù)2022/7/24根據(jù)蓄電池組電壓等級的范圍，非車載充電機(jī)輸出電壓一般分為三級：150350V、300500V、450700V。非

11、車載充電機(jī)輸出額定電流宜采用：10A、20A、50A、100A、160A、200A、315A、400A、500A。當(dāng)非車載充電機(jī)的輸出功率為額定功率的50%100%時，效率不應(yīng)小于90%，功率因數(shù)不應(yīng)小于0.9。5.1.4 非車載充電機(jī)充電接口2022/7/245.1.4 非車載充電機(jī)充電接口2022/7/245.1.4 非車載充電機(jī)充電保護(hù)方案2022/7/245.1.4 非車載充電機(jī)充電過程2022/7/24（1）將車輛插頭和車輛插座插合后，車輛的總體設(shè)計方案可以自動啟動某種觸發(fā)條件，通過互鎖或者其他控制措施使車輛處于不可行駛狀態(tài)。（2）操作人員對非車載充電機(jī)進(jìn)行充電設(shè)置后，非車載充電機(jī)控

12、制裝置通過測量檢測點1的電壓值判斷車輛插頭與車輛插座是否已完全連接，如檢測點1的電壓值為4V，則判斷車輛接口完全連接，非車載充電機(jī)控制電子鎖鎖止。5.1.4 非車載充電機(jī)充電過程2022/7/24（3）在車輛接口完全連接后，如非車載充電機(jī)完成自檢，則閉合接觸器K3和K4，使低壓輔助供電回路導(dǎo)通，同時開始周期發(fā)送“充電機(jī)辨識報文”；在得到非車載充電機(jī)提供的低壓輔助電源供電后，車輛控制裝置通過測量檢測點2的電壓值判斷車輛接口是否已完全連接；如檢測點2的電壓值為6V，則車輛控制裝置開始周期發(fā)送“車輛控制裝置（或電池管理系統(tǒng)）辨識報文”，該信號也可以作為車輛處于不可行駛狀態(tài)的觸發(fā)條件之一。（4）車輛控

13、制裝置與非車載充電機(jī)控制裝置通過通信完成“握手”和配置后，車輛控制裝置閉合接觸器K5和K6，使充電回路導(dǎo)通，非車載充電機(jī)控制裝置閉合接觸器K1和K2，使直流供電回路導(dǎo)通。5.1.4 非車載充電機(jī)充電過程2022/7/24（5）在整個充電階段，車輛控制裝置通過向非車載充電機(jī)控制裝置實時發(fā)送充電級別需求來控制整個充電過程，非車載充電機(jī)控制裝置根據(jù)電池充電級別需求來調(diào)整充電電壓和充電電流，以確保充電正常進(jìn)行，此外，車輛控制裝置和非車載充電機(jī)控制裝置還相互發(fā)送各自的狀態(tài)信息。（6）車輛控制裝置根據(jù)電池系統(tǒng)是否達(dá)到滿充狀態(tài)或是否收到“充電機(jī)中止充電報文”來判斷是否結(jié)束充電。在滿足以上充電結(jié)束條件時，車輛

14、控制裝置開始周期發(fā)送“車輛控制裝置（或電池管理系統(tǒng)）中止充電報文”，在一定時間后斷開接觸器K5和K6；非車載充電機(jī)控制裝置開始周期發(fā)送“充電機(jī)中止充電報文”，并控制充電機(jī)停止充電，之后斷開接觸器K1、K2、K3和K4，然后電子鎖解鎖。5.2 電動汽車充電充電方法2022/7/24電動汽車蓄電池充電方法主要有恒流充電、恒壓充電和恒流限壓充電，現(xiàn)代智能型蓄電池充電機(jī)可設(shè)置不同的充電方法。恒流充電是指充電過程中使充電電流保持不變的方法。恒流充電具有較大的適應(yīng)性，容易將蓄電池完全充足，有益于延長蓄電池的壽命。缺點是在充電過程中，需要根據(jù)逐漸升高的蓄電池電動勢調(diào)節(jié)充電電壓，以保持電流不變，充電時間也較長

15、。5.2 電動汽車充電充電方法2022/7/24恒流充電是一種標(biāo)準(zhǔn)的充電方法，有如下4種充電方法。（1）涓流充電，即維持電池的滿充電狀態(tài)，恰好能抵消電池自放電的一種充電方法，其充電電率對滿充電的電池長期充電無害，但對完全放電的電池充電，電流太小。（2）最小電流充電，是指在能使深度放電的電池有效恢復(fù)電池容量的前提下，把充電電流盡可能地調(diào)整到最小的充電方法。（3）標(biāo)準(zhǔn)充電，即采用標(biāo)準(zhǔn)速率充電，充電時間為14h。（4）高速率（快速）充電，即在3h內(nèi)就給蓄電池充滿電的方法，這種充電方法需要自動控制電路保護(hù)電池不損壞。5.2 電動汽車充電充電方法2022/7/242恒壓充電恒壓充電是指充電過程中保持充電

16、電壓不變的充電方法，充電電流隨蓄電池電動勢的升高而減小。合理的充電電壓，應(yīng)在蓄電池即將充足時使其充電電流趨于0。如果電壓過高會造成充電初期充電電流過大和過充電，如果電壓過低則會使蓄電池充電不足。充電初期若充電電流過大，則應(yīng)適當(dāng)調(diào)低充電電壓，待蓄電池電動勢升高后再將充電電壓調(diào)整到規(guī)定值。5.2 電動汽車充電充電方法2022/7/243恒流限壓充電恒流限壓充電方法是先以恒流方式進(jìn)行充電，當(dāng)蓄電池組端電壓上升到限壓值時，充電機(jī)自動轉(zhuǎn)換為恒壓充電，直到充電完畢。5.2.2 電動汽車充電方式2022/7/24電動汽車充電方式主要有常規(guī)充電方式、快速充電方式、電池更換充電方式、無線充電方式和移動式充電方式

17、。5.2.2 電動汽車充電方式2022/7/24快速充電方式5.2.2 電動汽車充電方式2022/7/24電池更換充電方式5.2.2 電動汽車充電方式2022/7/24無線充電方式5.2.2 電動汽車充電方式2022/7/24移動式充電方式5.2.3 充電注意事項2022/7/24（1）選擇充電方式。充電方式有快充和慢充，要閱讀使用說明書，選擇最佳充電方式。（2）快速充電?？焖俪潆姷碾娏麟妷狠^高，短時間內(nèi)對電池的沖擊較大，容易令電池的活性物質(zhì)脫落和電池發(fā)熱，因此對電池保護(hù)散熱方面有更高要求，并不是每款車型都可快速充電。（3）常規(guī)充電。常規(guī)充電采用隨車配備的便攜式充電設(shè)備進(jìn)行充電，可使用家用電源或?qū)Ｓ玫某潆姌峨娫?。充電電流較小，一般為1632A，充電時間為58h。（4）低谷充電。利用電力低谷時段進(jìn)行充電，降低充電成本。5.2.3 充電注意事項2022/7/24（5）正確掌握充電時間。在使用過程中，應(yīng)根據(jù)實際情況準(zhǔn)確把握充電時間，參考平時使用頻率及行駛里程情況，把握充電頻次。正常行駛時，如果電量表指示紅燈和黃燈亮，就應(yīng)充電；如只剩下紅燈亮，應(yīng)停止運(yùn)行，盡快充電，否則電池過度放電會嚴(yán)重縮短其壽命。充滿電后運(yùn)行時間較短就充電，充電時間不宜過長，否則會形成過度充電，使電池發(fā)熱。過度充電、過度放電和充電不足都會