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电动汽车充电系统的技术要求

日期:2020-09-21 14:41
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摘要:

电动汽车充电系统的技术要求

  (1)充电系统的主要组成部分

  鼎研公司主要为新能源汽车行业,包括充电站、充电桩、电池管理包提供控制原件,高压直流接触器等控制原件,现分析一下电动汽车充电系统的技术要求。一个完整的电动汽车充电系统,主要由以下几部分组成(图6-24):

电动汽车充电技术

  1)高压供电线路和高压供电设备等:根据电动汽车的动力蓄电池容量、充电时的电压和电流设置、车辆数量等数据的不同,充电系统总容量可能达到兆伏安等级以上,此时需要采用高压供电方式为充电系统供电。

  2)低压配电线路和低压配电设备等:高压供电转换为380V低压动力电源,再分配给充电机及其他辅助设备,完成对纯电动公交车的充电及其他辅助功能。

  3)大功率充电机:电动汽车充电系统的核心设备,将交流电源转换为能够满足电动汽车充电要求的直流电源,并按照一定的充电控制方法完成对电动汽车的充电操作。

  4)谐波抑制与无功功率补偿装置:采用现代电力电子技术的大功率充电机是高度非线性的用电设备,可能功率因数较低,而且对供电系统产生严重的谐波污染,需要为电动汽车充电系统配置相应的谐波抑制与无功功率补偿装置。

  5)其他辅助设备:包括电动汽车充电系统的监控系统等辅助设备,可以为充电系统的可靠可靠运行提供各种辅助功能。

  (2)充电机基本性能和技术要求

  充电站充电机除了提供蓄电池的充电功能以外,还能够提供诸如对蓄电池进行容量测试、对电网进行谐波抑制、无功功率补偿和负载平衡等功能。由于当前实际运用的充电机基本上以交流作为输入电源,所以充电机的功率转换单元本质上是一个AC—DC变换器。作为一个提供电源的电器设备,对充电机的基本性能要求包括以下几项:

  1)可靠性:电动汽车充电时,如何保证人员的人身可靠和蓄电池组的可靠是至关重要的。这涉及多个环节:①操作者将电动汽车蓄电池组通过充电机与供电网相连接时;②充电结束后,操作者进行断开操作时;③充电过程中,人员接触纯电动汽车车体时;④充电机发生故障时;⑤外部环境条件恶劣,如雨雪天气时,等。充电机必须保证在各个环节都正常,甚至某个环节发生故障时,人员及蓄电池组都是可靠的。美国保险商实验室(Underwriters Laboratories Inc.)已经制定了UL2231(Personnel Protection Systems for EV Supply Circuits)可靠标准来规范电动汽车充电机的可靠性能。

  2)易于使用:充电机应具有较高的智能性,不需要操作人员过多干预充电过程。

  3)成本经济:成本经济、价格低廉的充电机有助于降低整个纯电动汽车的成本,提高运行效益,促进纯电动汽车的商业化推广。

  4)高效率:高效率是对现代充电机*重要的要求之一,因为它对整个纯电动汽车的能量效率有巨大的影响。

  为此,充电机在可靠和控制方面需要实现以下一些技术要求:

  1)充电机应能和电池管理系统或者电池管理单元通信,接收电池数据;同时当电池管理系统发出电池严重故障信号后应能自动停止充电。在脱离电池管理系统的情况下,充电机应停止充电。

  2)充电机应具备面板操作和远程操作功能,充电机应能和其监控系统连接,在监控计算机上能够完成除闭合和切断输入电源外的所有功能。

  3)充电机应能通过监控网络向监控计算机传送对电池管理系统发送的数据。

  4)充电机应具有输入欠压、输入过压、输出短路、电池反接、输出过压、电池故障等保护功能。应具有故障报警功能,能主动向监控系统发出故障信息。

  5)提供良好的人机充电界面,完成充电机充电过程的闭环控制,并显示故障类型,提供一定的故障排除指示。提供开放式充电过程参数(包括充电模式、充电参数、充电阶段)设定功能,并按照参数完成对充电过程的自动控制;当充电机的保护系统动作,引起充电过程中断,此时应能显示故障类型,对比较容易排除的故障提供简单的处理方法。

  6)充电机的监控系统应具备事件记录功能,为事故分析和运行测试提供历史数据。对于有多台充电机的充电站,充电机还需要为充电站监控系统提供事件记录数据。

  (3)充电机连接器设计

  当在供电电源、充电机和电动汽车蓄电池组之间进行连接或断开时,涉及插头和插座的插拔操作。插头和插座应该具有明确的极性,防止错误的连接。公共场所用电动汽车充电系统的接口(不是传统意义上的仅有正、负极接线端子的充电接口,而是具有充电和信息交换的智能化接口),是电动汽车和公共场所用电动汽车充电系统总体技术方案设计中应严格规范的公用基础技术条件之一,否则,势必造成在推广应用阶段出现难以克服的技术问题。在国家电动汽车运行试验示范区的建设中,已经明显暴露出充电接口不统一带来的问题。电动汽车与公共场所用充电技术应同步发展,也有利于相互协调,统一技术条件,规范接口标准。对诸如电动汽车的标称电压、标称容量等关键技术指标的确定,同样具有重要影响。

  (4)电池调度系统

  要促进电动汽车普及,必须先建设充电站,让充电站如同加油站一样普遍,并且降低汽车定价。自动化电池调度技术的耗时短,比加满一箱汽油还快,同时给驾驶者提供了更清洁,更方便的体验。该技术可靠、快速地从汽车上取下耗尽的电池并换上充满电的电池。全套动作连贯流畅且自动完成,驾驶者全程无需离开汽车。这样可以向用户销售不包含电池的电动汽车,只要缴交一定的月租费,除了能使用整个充电网的服务之外,还能买到比汽油汽车便宜的电动汽车。用户若要长途旅行,则可到电池交换站直接以更换电池的方式,满足用户对快速充电的需求,也解决了续航力不足与高价电池的问题。

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