新能源電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的要求

新能源電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的要求盡管電動(dòng)汽車設(shè)施的建設(shè)受到各方面的影響，其建設(shè)方式和建設(shè)要求需根據(jù)實(shí)際情況而確定，但隨著電動(dòng)汽車的逐步推廣和產(chǎn)業(yè)化以及電動(dòng)汽車技術(shù)的日益發(fā)展，電動(dòng)汽車對(duì)充電樁的技術(shù)要求表現(xiàn)出了一致的趨勢(shì)，要求充電樁盡可能向以下目標(biāo)靠近。1.1高安全性影響電動(dòng)汽車安全性的主要因素首先是蓄電池的充電過程，蓄電池技術(shù)狀態(tài)的不一致性是各類蓄電池所共有的基本特性之一，主要表現(xiàn)在蓄電池的容量誤差、內(nèi)阻誤差和電壓誤差。少數(shù)蓄電池的一致性誤差并不明顯，但是由數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)蓄電池單體所組成的電動(dòng)汽車蓄電池組，其容量誤差、內(nèi)阻誤差和電壓誤差等因素就會(huì)凸顯出來。電動(dòng)汽車充電的過程不可能對(duì)蓄電池單體依次充電，而是對(duì)整個(gè)蓄電池組進(jìn)行充電。在充電的過程中，由于內(nèi)阻誤差的存在，導(dǎo)致在整個(gè)蓄電池組中的蓄電池單體兩端的電壓形成誤差，內(nèi)阻誤差越大，形成的電壓誤差越明顯。雖然整個(gè)蓄電池組兩端的充電電壓不會(huì)超過額定的電壓，但是個(gè)別的單體蓄電池兩端的電壓，有可能超過其額定電壓，從而容易導(dǎo)致蓄電池組充電不均衡，單體蓄電池充電量不一的狀況。如果蓄電池的電壓誤差過大，就有可能超過蓄電池充電的安全能力，引起蓄電池過熱，導(dǎo)致事故。因而，用于電動(dòng)汽車的充電裝置，必須具備防止蓄電池系統(tǒng)單體電壓和溫度超過允許值的技術(shù)措施，以提高電動(dòng)汽車充電過程的安全性。1.2充電快速化相比發(fā)展前景良好的鎳氫和鋰離子蓄電池而言，傳統(tǒng)鉛酸蓄電池具有技術(shù)成熟、成本低、容量大、跟隨負(fù)荷輸出特性好等優(yōu)點(diǎn)，但同樣存在著比能量低、一次充電續(xù)駛里程短的問題。因此，在目前動(dòng)力蓄電池不能直接提供更多續(xù)駛里程的情況下，如果能夠?qū)崿F(xiàn)蓄電池充電快速化，從某種意義上也就解決了電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程短這個(gè)致命弱點(diǎn)。1.3充電通用化在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)汽車用的蓄電池仍將是多種類型蓄電池共存的局面，各類電動(dòng)汽車的蓄電池容量配備不同，而且電壓也會(huì)參差不齊，種類繁多。在多種類型蓄電池、多種電壓等級(jí)共存的市場(chǎng)背景下，用于公共場(chǎng)所的充電裝置必須具有適應(yīng)多種類型蓄電池系統(tǒng)和適應(yīng)各種電壓等級(jí)的能力，即充電系統(tǒng)需要具有充電廣泛性和多種類型蓄電池的充電控制算法，可與各類電動(dòng)汽車上的不同蓄電池系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)充電特性匹配，能夠針對(duì)不同的蓄電池進(jìn)行充電。目前電動(dòng)汽車充電裝置與蓄電池的充電控制算法主要由兩個(gè)系統(tǒng)的對(duì)接協(xié)議來完成，為了給不同的電動(dòng)汽車充電，用于電動(dòng)汽車的充電裝置，必須能夠適應(yīng)電動(dòng)汽車的多種需求。因此，在電動(dòng)汽車商業(yè)化的早期，就應(yīng)該制定相關(guān)政策措施，規(guī)范公共場(chǎng)所用充電裝置與電動(dòng)汽車的充電接口、充電規(guī)范和接口協(xié)議等。1.4充電智能化制約電動(dòng)汽車發(fā)展及普及的最關(guān)鍵問題之一是儲(chǔ)能蓄電池的性能和應(yīng)用水平，優(yōu)化蓄電池智能化充電方法的目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)蓄電池?zé)o損充電，監(jiān)控蓄電池的放電狀態(tài)，避免過放電現(xiàn)象，從而達(dá)到延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命和節(jié)能的目的。充電智能化的應(yīng)用技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在以下方面。①優(yōu)化的、智能充電技術(shù)和充電樁。②蓄電池電量的計(jì)算、指導(dǎo)和智能化管理。③蓄電池故障的自動(dòng)診斷和維護(hù)技術(shù)等。1.5電能轉(zhuǎn)換高效化電動(dòng)汽車的能耗指標(biāo)至關(guān)重要，衡量商業(yè)化運(yùn)行的電動(dòng)汽車的能耗指標(biāo)，不僅是考察電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)等系統(tǒng)的能耗指標(biāo)，更關(guān)注電動(dòng)汽車從電網(wǎng)獲取電能的利用率。電動(dòng)汽車的能耗指標(biāo)與其運(yùn)行能源費(fèi)用緊密相關(guān)，降低電動(dòng)汽車的運(yùn)行能耗是推動(dòng)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。因此，提高充電裝置的電能轉(zhuǎn)換效率，采用高效充電裝置，對(duì)于降低電動(dòng)汽車的能耗具有重要意義。提高充電裝置能耗效率的主要技術(shù)措施是選擇高效變流電路拓?fù)?，提高充電裝置的效率因數(shù)，盡可能降低輸出電流的交流分量并采用高效的充電控制算法。對(duì)于充電樁從電能轉(zhuǎn)換效率和建造成本上考慮，應(yīng)優(yōu)先選擇具有電能轉(zhuǎn)換效率高、建造成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)的充電裝置。1.6充電集成化本著子系統(tǒng)小型化和多功能化的要求，以及蓄電池可靠性和穩(wěn)定性要求的提高，充電系統(tǒng)將和電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)集成為一個(gè)整體，集成傳輸晶體管、電流檢測(cè)和反向放電保護(hù)等功能，無需外部組件即可實(shí)現(xiàn)體積更小、集成化更高的充電解決方案，從而為電動(dòng)汽車其余部件節(jié)約出布置空間，大大降低系統(tǒng)成本，并可優(yōu)化充電效果，延長(zhǎng)蓄電池壽命。1.7對(duì)蓄電池壽命影響小電動(dòng)汽車的蓄電池占電動(dòng)汽車成本的主要部分，多數(shù)電動(dòng)汽車的蓄電池占整車成本的一半以上，有的甚至超過整車成本的65%。因此，蓄電池的使用壽命極大地影響電動(dòng)汽車的運(yùn)行成本，這也是制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。如果電動(dòng)汽車蓄電池性能早衰，電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程就會(huì)大大縮短，影響正常使用。如果蓄電池壽命提前終止，對(duì)于電動(dòng)汽車來說就需要更換蓄電池。一旦更換蓄電池，對(duì)于電動(dòng)汽車運(yùn)營(yíng)來說就會(huì)造成極大的負(fù)擔(dān)。蓄電池壽命除了與蓄電池制造技術(shù)、制造工藝和蓄電池成組的一致性等因素有較大關(guān)系外，還與充電裝置的性能直接相關(guān)。選用對(duì)蓄電池沒有傷害的充電控制策略和性能穩(wěn)定的充電裝置，是保障蓄電池使用壽命達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，防止蓄電池過早損壞的合理途徑，也是降低運(yùn)營(yíng)成本的重要技術(shù)措施之一。1.8操作簡(jiǎn)單化電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)必須簡(jiǎn)單方便，可使所有用戶都能獨(dú)立操作完成。由于電動(dòng)汽車應(yīng)用對(duì)象是廣大群眾，雖然有技術(shù)要求和技術(shù)指導(dǎo)文件，但不能保證每個(gè)用戶的學(xué)習(xí)和領(lǐng)會(huì)能