電動汽車充電技術(shù)介紹

1、電動汽車及充電技術(shù)(jsh)介紹共三十一頁 目錄(ml)1 電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀2 電動汽車的類型(lixng) 3 電動汽車的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4 電動汽車的充電技術(shù)共三十一頁1 電動汽車的發(fā)展(fzhn)現(xiàn)狀國外電動汽車發(fā)展概況 美國（1）1976年7月，美國國會通過電動汽車和復(fù)合汽車的研究開發(fā)和樣車試用法令，以立法、政府資助和財政補(bǔ)貼等手段(shudun)加速發(fā)展電動汽車。（2）美國三大汽車公司在1991年簽訂協(xié)議，合作研究電動汽車車用先進(jìn)電池，成立先進(jìn)電池聯(lián)合體，同年7月美國電力研究院參加了美國先進(jìn)電池聯(lián)合體。（3）通用公司1990年在洛杉磯展出“沖擊”牌電動轎車，1994年生產(chǎn)50輛（4）預(yù)計到

2、2012年，美國聯(lián)邦政府購車中一半是充電式混合動力汽車或純電動汽車。到2015年，美國本土將有100萬輛混合動力汽車投入使用共三十一頁日本 從世界范圍電動汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀看，日本是最早開始發(fā)展電動汽車的國家之一（1）1991年通產(chǎn)省制動了“第3屆電動汽車普及計劃”，用于推動電動汽車的普及和應(yīng)用。（2）1996年，日本通產(chǎn)省制定的電動汽車購買鼓勵政策規(guī)定，電動汽車的購買者和租賃企業(yè)將獲得相當(dāng)于電動汽車與普通燃油汽車價格之差50%的補(bǔ)貼。（3）東京電力公司1988年聯(lián)合日本電池公司共同開發(fā)“Iza”電動汽車，體現(xiàn)了當(dāng)時最新技術(shù)水平。（4）目前，日本新能源汽車的研發(fā)重點(diǎn)(zhngdin)是混合動力

3、汽車。日本是國際上在混合動力汽車技術(shù)方面最成熟的國家。共三十一頁歐洲(u zhu)歐洲歷來重視節(jié)能和減排。所以發(fā)展電動汽車也是一種必然。（1）德國政府積極倡導(dǎo)電動汽車，早在1994年，德國技術(shù)研究部就對電動汽車人開發(fā)補(bǔ)助了1.5億馬克。（2）20世80年代初期，奔馳生產(chǎn)電動大客車。（3）2009年8月19日，德國政府頒布了國家電動汽車發(fā)展計劃，目標(biāo)是到2020年使德國擁有100萬輛電動汽車。德國政府希望借助這項計劃突破諸多技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施瓶頸，使德國超過日本人成為電動汽車市場的領(lǐng)軍者。（4）英國是當(dāng)今世界擁有較先進(jìn)的電動汽車生產(chǎn)技術(shù)和電動汽車使用最廣泛的國家，該國使用電動汽車的歷史已有50年之久

4、。英國新能源汽車研發(fā)推廣的重點(diǎn)是氫燃料汽車，政府對輕生產(chǎn)、氫能燃料汽車研制、燃料電池的研發(fā)進(jìn)行直接投入。共三十一頁（1）十五”計劃期間，中國科技部投入8.8億元全面啟動863電動汽車重大科技專項，制定了“三縱三橫”的總體研發(fā)布局：以混合動力電動汽車、純電動汽車、燃料電池汽車為“三縱”，以多能源動力總成控制、驅(qū)動電機(jī)、動力蓄電池為“三橫”，全面構(gòu)筑電動汽車的技術(shù)平臺。（2）清華大學(xué)和天津清源電動車輛有限公司研制純電動轎車和純電動客車均已通過國家質(zhì)檢中心的型式認(rèn)證試驗。東風(fēng)汽車公司與武漢理工大學(xué)等籌資創(chuàng)建東風(fēng)電動車輛股份有限公司，開展混合動力汽車研發(fā)，其開發(fā)的EQ6100HEV混合動力客車于200

5、3年11月8日在武漢開始示范(shfn)運(yùn)行工作，已累計運(yùn)行14萬多公里，載客15萬人次。 2004年一汽集團(tuán)和豐田汽車公司簽署協(xié)議，計劃引進(jìn)其“Prius”混合動力汽車技術(shù)，建設(shè)“綠色”汽車生產(chǎn)基地。國內(nèi)電動汽車發(fā)展(fzhn)情況共三十一頁2 電動汽車的類型(lixng)1）純電動汽車 純電動汽車，相對燃油汽車而言，主要差別（異）在于四大部件，驅(qū)動電機(jī)，調(diào)速控制器、動力電池、車載充電器。相對于加油站而言，它由公用超快充電站。純電動汽車之品質(zhì)，價格取決于這四大部件，純電動汽車的用途也在四大部件的選用配置直接相關(guān)(xinggun)。2）混和式動力電動汽車 指的是能從可消耗的燃料或可再充電能/能

6、量這兩類車載儲存的能量中獲得動力的汽車。共三十一頁混合式電動汽車根據(jù)動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式可進(jìn)一步分為以下三類：（1）串聯(lián)式混合動力汽車（SHEV）：車輛的驅(qū)動力只來源于電動機(jī)的混合動力(電動)汽車。（2）并聯(lián)式混合動力汽車（PHEV）：車輛的驅(qū)動力由電動機(jī)及發(fā)動機(jī)同時(tngsh)或單獨(dú)供給的混合動力(電動)汽車。（3）混聯(lián)式混合動力汽車（CHEV）：同時具有串聯(lián)式、并聯(lián)式驅(qū)動方式的混合動力(電動)汽車。共三十一頁3）燃料電池汽車 作為動力電源的汽車。燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過程不會產(chǎn)生有害產(chǎn)物，因此燃料電池車輛是無污染汽車，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高23倍，因此從能源的利用和環(huán)境保護(hù)方面(fn

7、gmin)，燃料電池汽車是一種理想的車輛。共三十一頁3 電動汽車的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 電動汽車的組成：電力驅(qū)動及控制系統(tǒng)，驅(qū)動力傳動等機(jī)械系統(tǒng)，完成既定任務(wù)的工作裝置等。 電力驅(qū)動及控制系統(tǒng)是電動汽車的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機(jī)汽車的最大不同點(diǎn)。電力驅(qū)動及控制系統(tǒng)由驅(qū)動電動機(jī)、電源和電動機(jī)的調(diào)速控制裝置等組成。電動汽車的其他裝置基本與內(nèi)燃機(jī)汽車相同。1）電力驅(qū)動裝置 電動汽車以車載電源為動力，進(jìn)行電力驅(qū)動。2）調(diào)速控制裝置 電動機(jī)調(diào)速控制裝置是為電動汽車的變速和方向變換等設(shè)置的，其作用是控制電動機(jī)的電壓或電流，完成電動機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向的控制。3）其他裝置 比如傳動裝置，行駛裝置，轉(zhuǎn)向裝置，制動裝置，工

8、作裝置（工作裝置是工業(yè)用電動汽車為完成作業(yè)(zuy)要求而專門設(shè)置的，如電動叉車的起升裝置、門架、貨叉等。）共三十一頁 從前面的介紹可知電動汽車的一個很重要的裝置就是電力驅(qū)動裝置，那么這個電力的來源就是通過充電從電網(wǎng)(dinwng)中獲取能量。下面具體來介紹一下電動汽車的充電技術(shù)。共三十一頁4 電動汽車的充電(chng din)技術(shù) 目前電動汽車充電形式多種多樣，但總體上歸納可分為傳導(dǎo)式充電、更換電池方式、移動充電方式以及現(xiàn)在(xinzi)比較熱門的無線充電。 傳導(dǎo)式充電共三十一頁傳導(dǎo)式充電一般分為交流傳導(dǎo)式充電和直流傳導(dǎo)式充電。（1）直流充電也可以稱為快速充電或應(yīng)急(yng j)充電。其充電

9、方式主要是通過地面充電裝置(直流充電樁)將交流電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)化為直流電后通過充電連接器再對電動汽車進(jìn)行充電。目的是在短時間內(nèi)給電動汽車充人大量電能，主要針對長距離旅行或需要進(jìn)行快速補(bǔ)充電能的情況進(jìn)行充電，其典型的充電時間是1030rain。直流充電電壓為400V或750 V電流為125 A或250 A。由于充電功率較大，故這種充電方式對電網(wǎng)負(fù)荷有較高要求。共三十一頁（2）交流充電是交流電進(jìn)入車載(ch zi)充電機(jī)，經(jīng)其轉(zhuǎn)換后輸出直流電，對動力電池進(jìn)行充電的方式。所以交流充電一般需要在電動汽車上裝配車載充電機(jī)(指安裝在電動汽車上的將地面交流電網(wǎng)能量轉(zhuǎn)換為直流電對動力電池進(jìn)行充電的裝置)。其常見的有

10、兩種形式：（i）一種是家用三孔插座充電；（ii）另一種是交流充電樁充電。 家用三孔插座充電一般功率較小，電流控制在16A以下;交流充電樁輸人電流一般最大為32A(GBT 20234要求)，電壓為220V。在車輛需要充電時，只需將充電連接器的插頭插到交流充電樁或家中的交流電源插座上，即可進(jìn)行充電，對電網(wǎng)負(fù)荷要求一般較低可由客戶自己獨(dú)立完成，典型的充電時間為48h。共三十一頁共三十一頁(3）交直流充電技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的分析：目前對于車輛使用交流充電還是直流充電主要是考慮到對電網(wǎng)的沖擊、設(shè)施建設(shè)、車輛安全性及電池壽命等方面。缺點(diǎn)：充電站的建設(shè)占用大量城市用地：涉及基礎(chǔ)建設(shè)和電力增容，單個投資費(fèi)用高且需專人

11、維護(hù)；優(yōu)點(diǎn)：能源轉(zhuǎn)換一次性獲得，電能損失?。唤恢绷鬓D(zhuǎn)換一次性，不存在中高頻電磁輻射；設(shè)備技術(shù)含量低，維修(wixi)方便；電功率的調(diào)節(jié)范圍較寬，適合多種不同電壓和電流等級的動力電池儲能補(bǔ)給。為了使電動汽車更好地媲美常規(guī)燃油車輛整車廠往往在一輛電動汽車上同時裝有交流充電接口和直流充電接口。共三十一頁無線充電(chng din)技術(shù)共三十一頁無線充電技術(shù) 無線充電技術(shù)源于無線電力輸送技術(shù)，利用電磁波感應(yīng)原理及相關(guān)交流感應(yīng)技術(shù)，在發(fā)送和接收端用相應(yīng)的線圈(xinqun)發(fā)送和接收產(chǎn)生感應(yīng)的交流信號來進(jìn)行充電。無線充電技術(shù)實(shí)現(xiàn)主要有3種方式：（1）電磁感應(yīng)(ICPT)（2）無線電波（3）電磁共振(ER

12、PT)共三十一頁（1）電磁感應(yīng) 電磁感應(yīng)通過初級線圈通以一定頻率的交流電，變化電場從而產(chǎn)生變化的磁場，再通過電磁感應(yīng)在次級線圈中產(chǎn)生一定的電流，將能量從傳輸端轉(zhuǎn)移到接收端。屬于短程傳輸，由于電磁感應(yīng)原理(yunl)受供電端和受電端距離的約束，傳輸距離上限僅10 cm左右但電磁感應(yīng)傳輸功率大、能量轉(zhuǎn)換率高(其效率一般為90以上能量能達(dá)到幾百千瓦)。共三十一頁 具體分析：電源側(cè)發(fā)射端電源從電網(wǎng)獲取電能后經(jīng)過整流濾波獲得直流電，進(jìn)入逆變器中進(jìn)行高頻逆變，產(chǎn)生的高頻交變電流在信號(xnho)控制電路的控制下經(jīng)過一次側(cè)補(bǔ)償電路后注入原邊繞組，在臨近空間產(chǎn)生高頻交變磁通；位于汽車底盤的副邊繞組在靠近原邊繞

13、組空間通過感應(yīng)耦合高頻交變磁通獲取感應(yīng)電動勢，同時在信號(xnho)控制電路的控制下經(jīng)過整流濾波以及功率調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)為車載電池提供電能。此系統(tǒng)本質(zhì)上相當(dāng)于變壓器的疏松耦合系統(tǒng)，其一次側(cè)、二次側(cè)之間通過電磁感應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能傳輸，因氣隙導(dǎo)致的耦合系數(shù)的降低可以由提高一次側(cè)輸入電源的頻率加以補(bǔ)償。共三十一頁（2）無線電波 無線電波是將能量轉(zhuǎn)化為微波(頻率在300MHz300GHz之間的電磁波)。讓微波經(jīng)自由空間傳送到目標(biāo)位置，再由微波轉(zhuǎn)化成直流電能。其基本原理類似于早期使用的礦石收音機(jī)。 主要由電波(din b)發(fā)射裝置和電波接收裝置組成。無線電波充電是利用2個發(fā)生諧振耦合的電路來捕捉隨距離衰減的電磁

14、場，即當(dāng)發(fā)射電路發(fā)射無線電波(導(dǎo)體中電流強(qiáng)弱的改變會產(chǎn)生無線電波)，接收電路可以捕捉到從墻壁彈回的無線電波(電波能攜帶能量并傳遞能量)，當(dāng)電波通過空間傳播到達(dá)收信端，電波引起的電磁場變化產(chǎn)生諧振效應(yīng)就會在接收電路中產(chǎn)生電流且在隨負(fù)載做出調(diào)整的同時保持穩(wěn)定的電壓。無線電波傳輸適用于長距離，但傳輸功率非常小(目前僅為100mW)。共三十一頁（3）電磁共振 由能量發(fā)送裝置和能量接收裝置組成。利用接收裝置頻率與發(fā)送裝置頻率相一致時發(fā)生(fshng)的磁場耦合，形成共振，交換彼此的能量。其傳輸距離可以做到幾米甚至幾十米，但效率及功率會因距離增加而降低。共三十一頁 具體分析：電源側(cè)發(fā)射端電源從電網(wǎng)獲取電能

15、后利用振蕩器產(chǎn)生高頻振蕩電流，經(jīng)過功率放大電路和阻抗匹配電路后，在發(fā)射線圈周圍形成非輻射磁場，從而將電能轉(zhuǎn)換為磁場；當(dāng)位于電動汽車側(cè)的接收線圈的固有頻率與收到的電磁波頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，完成磁場到電能的轉(zhuǎn)換；同時電流經(jīng)過整流濾波進(jìn)入(jnr)限流/充電調(diào)節(jié)電路后就可為車載電池提供電能。共三十一頁（4）優(yōu)缺點(diǎn)分析 優(yōu)點(diǎn)是：無線充電技術(shù)能夠(nnggu)自動充電，無需其它操作：無電纜連接，無失竊之憂；易于部署，不占用大量空間，很好地解決各種用電設(shè)備及電動汽車在有線充電過程中的諸多不利環(huán)節(jié)。 缺點(diǎn)是：目前無線充電技術(shù)還不很完善。其主要問題點(diǎn)是能源損失大、磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換的效率較低和

16、大功率無線充電技術(shù)的遠(yuǎn)距離傳輸和電磁對環(huán)境的輻射影響等因素還沒有得到充分的解決。（5）無線充電現(xiàn)狀分析 產(chǎn)品成本過高，盈利方式少，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺失，安全性令人擔(dān)憂，產(chǎn)品不成熟。共三十一頁更換電池(dinch)充電共三十一頁更換電池充電 除了即時給蓄電池充電外，還可以采用更換電池組的方式，即在蓄電池電量耗盡時，用充滿電的電池組來更換已經(jīng)耗盡的電池組。電動汽車用戶把車停在一個服務(wù)站指定的區(qū)域，然后用更換電池組的機(jī)器將已經(jīng)耗盡的蓄電池取下，更換上已經(jīng)充滿電的電池組。整個電池更換過程一般(ybn)在10min內(nèi)，時間很短，對于更換下的蓄電池，可以在服務(wù)站充電，也可以集中收集起來以后再充電。蓄電池歸服務(wù)站(

17、換電站)或電池廠商所有，電動汽車用戶不必購買電池，只需通過租賃電池的方式就可完成對電動汽車的充電。共三十一頁優(yōu)缺點(diǎn)分析 1） 成本高。這種電池更換系統(tǒng)的成本很高，需要昂貴的機(jī)械裝置和大量的蓄電池。 2） 占用空間大。由于需要存放大量的未充電和已充電的蓄電池，需要很多的存放空間。 3） 不便管理。由于有未充電電池和已充電電池之分，需要對電池進(jìn)行分別歸類(u li)存放，這樣就加大了管理難度。共三十一頁移動式充電(chng din)技術(shù)共三十一頁移動式充電 對電動汽車蓄電池而言，最理想的情況是汽車在路上巡航時充電，即所謂的移動式充電(MAC)。這樣，電動汽車用戶就沒有必要去尋找充電站、停放車輛并花費(fèi)時間去充電了。MAC系統(tǒng)埋設(shè)在一段路面之下，即充電區(qū)，不需要額外的空間。接觸式和感應(yīng)式的MAC系統(tǒng)都可實(shí)施。 對接觸式的MAC系統(tǒng)而言,需要在車體的底部裝一個接觸拱，通過與嵌在路面上的充電元件相接觸，接觸拱便可獲得瞬時高電流。 非接觸充電技術(shù)，應(yīng)用該技術(shù)電動汽車將可以在行駛過程中通過道路或護(hù)欄進(jìn)行充電。目前在美國有科學(xué)家做過這樣一個實(shí)驗，在一段公路上鋪設(shè)了300 m的充電公路，電動汽車在進(jìn)入這段公路時，只要(zhyo)放下一塊帶有連線的金屬板在路面上滑行，就會吸取埋在路面上高壓電纜中的電力，為汽車上的蓄電池充電，速度很快，只需幾分鐘。