车载充电机或成新能源汽车主要充电方式

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【03】2-1-1车载充电机的概述

【03】2-1-1车载充电机的概述

3.车载充电机的充电方式
3)恒流恒压充电方式结合了恒压与恒流充电方式的优点,起始段采用恒 定的电流给蓄电池充电,当控制系统检测充电电压或者电量达到一定程 度后改用恒定的电压给蓄电池充电,直至控制系统检测充电电流很小时, 结束充电,实际中也常采用该种充电方法。
3.车载充电机的充电方式
4)脉冲充电方式采用脉冲充电间歇为电池提供充足的休息时间,让电池 内部的反应物充分的中和,能够有效地减少和消除极化现象的发生,防 止充电过程电池过热,能有效延长电池的使用寿命。有了充足的充电休 息时间,充电时就可以采用比较大的电流为电池充电,而不用担心过大 的电流造成极化现象影响充电速度,因此充电效率与充电时间都得到了 很大的提升,也延缓了电池的寿命。
2.车载充电机的内部组成
车载充电机内部可分为3部分,主电 路、控制电路、线束及标准件。 1)主电路:前端将交流电转换为恒 定电压的直流电,主要是全桥电路 +PFC电路。后端为DC/DC变换器,将 前端转出的直流高压电变换为合适 的电压及电流供给动力蓄电池。 2)控制电路作用:控制MOS管的开 关,与BMS之间通信,监测充电机状 态,与充电桩握手等功能。 3)线束及标准件:用于主电路及控 制电路的连接,固定元器件及电路 板。
车载充电机的概述
知识点
01 车载充电机的概念 02 车载充电机的内部组成 03 车载充电机的充电方式
1.车载充电机的概念
车载充电机是指固定安装在新能源汽车上的充电机,具有为新能源 汽车动力蓄电池,安全、自动充满电的能力,充电机依据蓄电池管 理系统(BMS)提供的数据,能动态调节充电电流或电压参数,执行 相应的动作,完成充电过程。
3.车方法。一开始充电系统以一定的恒定 的电流为蓄电池充电,该电流保持在电池可接受的范围内,当控制系统 检测将要充满时,改用恒定的小电流为其充电,进入所谓的浮充阶段, 浮充的作用是用来充足剩余的电量和补偿电池的自放电,当充电电压达 到电池的额定电压时,停止充电。该种充电方式避免了恒压充电电流过 大的问题,电流始终被限制在电池组可接受的范围内,但由于电流始终 恒定,无形中延长了充电所需的时间。

5新能源汽车充电系统

5新能源汽车充电系统

第五章 充电系统
2.电动汽车充电方式
(1)传导式充电方式 传导式充电方式又称接触充电方式,接触充电方式通
常采用传统的接触器控制,使用者把充电电源接头(插头) 连接到汽车上(插座),即利用金属接触来导电。 接触充电方式的最大优点是:技术成熟、工艺简单和成本 低廉。接触充电方式的缺点是:导体裸露在外面不安全, 而且会因多次插拔操作,引起机械磨损,导致接触松动, 不能有效传输电能。接触式电的最大问题在于它的安全性 和通用性,为了使它满足严格的安全充电标准,必须在电 路 上采用许多措施使充电设备能够在各种环境下安全充电。
第五章 充电系统
5.2 充电接口
充电接口是指用于连接活动电缆和电动汽车的充电部 件,它由充电插座和充电插头两部分组成,是传导式充 电机的必备设备,充电插头在充电过程中与充电插座进 行结构耦合,从而实现电能的传输。GBT 20234.2-2015 《电动汽车传导充电用连接装置 第2部分:交流充电接 口》和GBT 20234.3-2015《电动汽车传导充电用连接装置 第3部分:直流充电接口》两个国家标准,对充电接口进 行了规范。
第五章 充电系统
(2)快充接口定义 快充接口如图5-3所示,各端子含义如下表5-4所示:
图5-3 快充接口
第五章 充电系统
表5-4快充接口各脚含义
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
端子名称 DC+ DC— PE S+ SCC1 CC2 A+ A—
作用 直流电源正 直流电源负 保护接地(PE) 充电通信CAN_H 充电通信CAN_L 充电连接确认 充电连接确认 低压辅助电源正 低压辅助电源负
第五章 充电系统
中电流充电方式主要应用在购物中心、饭店门口、停车 场等公共场所的小型充电站。小型充电站的充电电流为30〜 60A,充电功率一般为5 ~20kW,采用三相四线制380V供电或 单 相220V供电,计费方式是投币或刷卡,用户只需将车停靠在 小型充电站指定的位置上, 接上电线即可开始充电。该方式 的充电时间是:补电1~2小时,充满5 ~8小时(充到 95%以 上),在小型充电站使用中电流充电1小时,电动汽车的行驶 里程可增加40km。

(内部培训)新能源充换电技术全

(内部培训)新能源充换电技术全
发送充电就绪报文
2.2 直流快充系统工作原理
05充电控制器完成充电准备 这时充电控制器接收到车辆控制器送过来的报文,就闭合K1、K2,同时发送充电就绪报文。
发送充电就绪报文
发送充电就绪报文
2.2 直流快充系统工作原理
06进行充电过程 充电控制器发送充电状况报文,同时对车辆(动力电池)输出充电电流; 车辆这时也同时发送动力电池状态信息。
在脱开的过程中,子 先断开控 制导引触头与充电连接确认触头, 最后断开保护接地触头。
2.2 直流快充系统工作原理
二、直流充电工作原理解析 快充系统:快充系统一般使用工业380V三相电,通过功率变换后,直接将高压大电流通过母线直接给动 力电池进行充电 快充系统主要部件:电源设备(快充桩)、快充接口、车内高压线束、高压配电盒、动力电池等。我们要 对车辆进行充电,需要经过一系列的操作才能完成,下面我们主要对快充系统的充电原理进行分析。
1.2 电动汽车的充换电技术
交流充电技术和直流充电技术需要通过导线和充电插口与车辆进行连接,称为接触式充电; 无线充电技术则不需要通过任何物体与车辆进行连接,称为非接触式充电。。
1.2 电动汽车的充换电技术
4)换电技术 换电技术是一种动力电池快速更换的方式,即在动力电池更换站内将用电量充足的动力电池替换 电量不足的动力电池。这样可有效克服现阶段动力电池性能的限制,为电动汽车的运行创造有利条件 。
1.1 充电系统定义及分类
3)充电模式3
将电动汽车连接到交流电网(电源)时,使用了专用供电设备,将电动汽车 与交流电网直接连接,并且在专 用供电设备上安装了控制导引装置。[GB/T 18487.1 之3.1.2.3] 模式3应具备剩余电流保护功能。连接方式A、B、C适用于模式3。采用单相供 电时,电流不大于32A。采用 三相供电且电流大于32A时,应采用连接方式C。采用三相供电时,电流应不大于63A。

电动汽车不同充电方式优缺点分析

电动汽车不同充电方式优缺点分析

快充,慢充,换电三种加电方式各自优缺点下述文字将从多角度论述三种加电模式的优缺点。

①交流慢充蓄电池在放电终止后,应立即充电(在特殊情况下也不应超过24 h),充电电流相当低,约为15 A,这种充电叫做常规充电(普通充电)。

常规蓄电池的充电方法都采用小电流的恒压或恒流充电,一般充电时间为5~8 h,甚至长达10~20 h。

这种充电方式是利用车载充电器,接220V交流电即可,常规充电模式的优点为:·尽管充电时间较长,但因为所用功率和电流的额定值并不关键,因此充电器和安装成本比较低;目前国内厂商提供的充电桩价格在每个2.5万人民币左右,一旦市场形成规模化,成本可以控制在每个5000人民币以内。

·可充分利用电力低谷时段进行充电,降低充电成本;目前,我国发电量和装机容量均已居世界第二位。

2010年中国电力装机容量达到8亿千瓦,电网的高峰负荷增长很快,峰谷差逐年拉大,造成发电资源的很大闲置。

电动汽车依靠充电桩可以夜间低谷充电电(北京电网峰谷差达40% ),有利于改善电网运行质量,减少电网为平衡峰谷差投入的费用,可以说基本上不增加电网的负荷,汽车和电网双赢。

·可提高充电效率和延长电池的使用寿命。

常规充电模式的主要缺点为充电时间过长,当车辆有紧急运行需求时难以满足。

而且中国城市的建筑密度也无法满足电动汽车对充电桩的需求,中国城市建筑结构已高楼为主,地面停车场数量有限,这样会造成有车充不上电的情况。

这种充电模式通常适用于设计电动汽车的续驶里程尽可能大,需满足车辆一天运营需要,仅仅利用晚间停运时间充电;②直流快充常规蓄电池的充电方法一般时间较长,给实际使用带来诸多不便。

快速充电电池的出现,为纯电动汽车的商业化提供了技术支持。

快速充电又称应急充电,是以较大电流短时间在电动汽车停车的20 分钟(min)至2 小时(h)内,为其提供短时间充电服务,一般充电电流为150~400 A。

快速充电模式的优点为:·充电时间短;但是,相对常规充电模式,快速充电也存在一定的缺点:·“快充”并不快,而且降低电池使用寿命由于受电池技术影响,目前电动汽车使用最多的就是锂电池。

电动汽车充电系统组成与充电原理

电动汽车充电系统组成与充电原理

二、充电系统工作原理
3、直流充电工作原理 利用直流充电桩对电动汽车充电,充电过程如下: (1)将车辆插头和插座插合后,车辆的总体设计方案可以自动启动某种触发条件,通过互锁或 者其他控制措施使车辆处于不可行驶状态。 (2)操作人员对非车载充电机进行充电设置后,非车载充电机控制装置通过测盘检测点1的电压 值判断车辆插头与车辆插座是否已完全连接,如检测点1的电压值为4V,则判断车辆接口完全连接,非 车载充电机控制电子锁锁止。 (3)在车辆接口完全连接后,如非车载充电机完成自检,则闭合接触器K3和K4,使低压辅助供 电回路导通,同时开始周期发送充电机辨识报文;在得到非车载充电机提供的低压辅助电源供电后, 车辆控制装通过测量检测点2的电压值判断车辆接口是否已完全连接;如检测点2的电压值为6V,则车 辆控制装置开始周期发送车辆控制装B(或电池管理系统)辨识报文,该信号也可以作为车辆处于不可 行驶状态的触发条件之一。
图5-2-5 车载充电器高压线束连接
一、充电系统的组成
4、充电指示灯 充电指示用不同的颜色(通常是绿、黄、红三种颜色)来说明电量状态。充电指示灯的 功能和在车辆上的位置因车型而已。表5-2-1是江淮电动充电指示灯功能。
表5-2-1 江淮电动车充电指示灯的功能
一、充电系统的组成
4、高压配电箱(PDU) 高压配电箱是新能源汽车集中高压配电设备,是动力电池与各高压设备的电源和信号传递的桥梁 ,如图5-2-6所示。
二、充电系统工作原理
3)充电过程中 (1) 充电过程中,车辆控制装置可以对图6.16中检测点3的电压值及PWM信号占空比进行监测, 供电控制装罝可以对图6.16中检测点1的电压值进行监测。 (2) 在充电过程中,当充电完成或者因为其他原因不满足充电条件时,车辆控制装置发出充电停 止信号给车载充电机,车载充电机停止直流输出、CAN通信和低压辅助电源输出。

车载充电机简介演示

车载充电机简介演示

车载充电机外壳的机械强度不够,遇到意 外碰撞或挤压时容易损坏,导致内部电路 暴露,引发短路等安全问题。
防护措施
温度监控
对车载充电机的温度进行实时监控,当温度超过或低于正常范围时, 及时切断电源,防止过充、过放或短路等安全事故发生。
电磁兼容性设计
采用合理的电磁兼容性设计,降低干扰水平,提高车载充电机的电磁 兼容性能,确保其不会对其他电子设备造成影响。
未来,车载充电机产业的发展将更加注重产业链上下游的协同创新和合作,共同打造良好 的产业生态,推动电动汽车产业的可持续发展。
THANKS
谢谢您的观看
电的便利性和安全性。
未来展望
市场规模持续扩大
随着电动汽车市场的快速发展,车载充电机的市场规模也将不断扩大。预计未来几年,车 载充电机市场的年复合增长率将保持在10%以上。
技术竞争加剧
随着市场竞争的加剧,各企业将在技术创新、产品质量、售后服务等方面展开激烈竞争, 推动车载充电机技术的不断进步。
产业生态建设
车载充电机的电路组成
车载充电机一般由变压器、整流器、滤波器、保险丝、电源 开关等组成。
变压器用于将交流电降压为适合充电的电压,整流器将交流 电转化为直流电,滤波器用于滤除电流中的噪声,保险丝和 电源开关则用于保护电路安全。
车载充电机的工作原理
01
车载充电机通过与汽车蓄电池连 接,利用汽车蓄电池的电力为电 子设备充电。
防水结构设计
对车载充电机的接口和外壳进行防水结构设计,确保在雨雪天气或水 浸时不会发生短路或漏电等安全问题。
机械强度设计
对车载充电机的外壳进行机械强度设计,确保在遇到碰撞或挤压时不 会损坏,保障内部电路的安全。
05
车载充电机的市场前景及挑战

电动汽车四种充电方式简述

电动汽车四种充电方式简述

四种电动汽车充电方式的区别车载充电常规充电即是采用随车配备的便携式充电设备进行充电,可使用家用电源或专用的充电桩电源。

充电电流较小一般在16-32A左右,电流可直流或者两相交流电和三相交流电,因此视乎电池组容量大小充电时间为5至8小时。

常规充电模式缺点非常明显,充电时间较长,但其对充电的要求并不高,充电器和安装成本较低;可充分利用电力低谷时段进行充电,降低充电成本;更为重要的优点是可对电池深度充电,提升电池充放电效率,延长电池寿命。

因充电时间较长,可大大满足白天运作,晚上休息的车辆地面充电(快速充电)顾名思义为能快速充满电的充电方法,通过非车载充电机采用大电流给电池直接充电,使电池在短时间内可充至80%左右的电量,因此也称为应急充电。

快速充电模式的代表为特斯拉超级充电站。

快速充电模式的电流和电压一般在150~400A和200~750V,充电功率大于50kW。

此种方式多为直流供电方式,地面的充电机功率大,输出电流和电压变化范围宽。

快速充电的充电速度非常高,其充电时间接近内燃机注入燃油的时间。

可是其充电方法是采用脉冲快速充电。

脉冲快速充电的最大优点为充电时间大为缩短;且可增加适当电池容量,提高启动性能。

可是脉冲充电电流较大充电设备安装要求和成本非常高。

并且快速充电的电流电压较高,短时间内对电池的冲击较大,容易令电池的活性物质脱落和电池发热,因此对电池保护散热方面要求有所更高的要求,并不是每款车型都可快速充电。

无论电池再完美,长期快速充电终究影响电池的使用寿命。

快速充电模式实质上为应急充电模式,其目的是短时间内给电动汽车充电。

总体使用层面来说,并不建议常使用快速充电模式进行充电。

而且快速充电模式仅部分车型支持。

机械充电除了常规的直接给车辆充电外,还可以采用更换动力电池的方式给电池充电。

即在动力电池电量耗尽时,用充满电的电池组更换电量过低的电池组。

将电池组从车上更换下来的方式有:纯手动形式、半自动形式和机械人更换三种模式。

一文带你认识新能源汽车充配电总成

一文带你认识新能源汽车充配电总成

一文带你认识新能源汽车充配电总成由于关乎车辆的性能和成本,汽车零部件的集成化、标准化一直是业界努力的方向,要实现快速的产品迭代和平台化应用,标准化和集成化都是两大利器。

所谓集成化,就是对原本分立的系统进行集成,从而使得汽车相关组件数量精简,体积变小,质量变轻,效率提升。

比如比亚迪基于“e 平台”打造的电动汽车,正是通过高度集成、一体控制,实现了整车重量的减轻、整车布局的优化,能耗效率的提升和可靠性的提高,最终加速推动电动汽车的普及。

高压充配电总成三合一一般包括车载充电机(OBC)、高压配电盒(PDU)以及DC-DC转换器。

有些充配电总成还会在三合一的基础之上再集成双向交流逆变式电机控制器(VTOG),也就是俗称的四合一。

一、车载充电机的组成和原理车载充电机内部可分为主电路、控制电路、线束及标准件三部分。

主电路前端将交流电转换为恒定电压的直流电,主电路后端为DC/DC变换器,将前端转出的直流高压电变换为合适的电压及电流供给动力蓄电池。

新能源汽车的车载充电机控制电路具有控制场效应管开关,它与BMS之间进行通信,监测充电机工作状态以及与充电桩握手等。

线束及标准件用于主电路与控制电路的连接,固定元器件及电路板。

车载充电机工作原理如图所示。

车载充电机的工作均由BMS发出指令进行控制,包括工作模式指令、动力蓄电池允许最大电压、充电充许最大电流、加热状态的电流值等。

充电机通过CAN总线与车辆进行通信,通信内容包括蓄电池单体、模块和总成的相关技术参数,充电过程中动力蓄电池的状态参数,充电机工作状态参数以及车辆基本信息等。

充电前,系统会自动检测动力蓄电池箱体内部的动力蓄电池温度,若温度高于55℃或低于0℃时,动力蓄电池管理系统将自动切断充电回路,此时无法充电。

若有低于0℃的温度点,则启动加热模式,加热继电器闭合进行加热,待所有电芯温度点都高于5℃时停止加热,然后启动充电程序,充电过程中充电桩电流显示为12~13A。

电动汽车动力电池充电设备及充电基础设施

电动汽车动力电池充电设备及充电基础设施

• 2A(DC)(用于信号、控制)
• 20A(DC)(只用于低压辅助电源)
电动汽车充电接口
电动汽车充电接口
交流充电接口
• 满足充电模式1、充电模式2和充电模式3使用要求的交流 充电接口,其额定工作电压为250V/440V(AC),额定工作 电流不超过32A。
• 在充电连接过程中,首先连接保护接地端子,最后连接控 制确认端子与充电连接确认端子。在脱开的过程中,首先 断开控制确认端子与充电连接确认端子,最后断开保护接 地端子。
充电连接装置充电导引原理
充电连接装置充电导引原理
充电连接装置充电导引原理
充电连接装置充电导引原理
充电连接装置充电导引原理
充电连接装置充电导引原理
充电连接装置充电导引原理
充电连接装置充电导引原理
充电连接装置充电导引原理
充电连接装置充电导引原理
充电连接装置充电导引原理
充电连接装置充电导引原理
新能源汽车
电动汽车动力电池充电设备及充电基 础设施
议题
电动汽车充电技术及相关设备 电动汽车充电系统的组成
电动汽车充电系统的工作原理 电动汽车充电通讯协议 充电站及其建设形式
动力电池充电的作用
放电
电 量 释 放 过 程
充电
电 量 补 充 过 程
充电Charge :从外部电源供给蓄电池直流电,将电能 以化学能的方式贮存起来的过程。
电动汽车充电设备
直流充电桩
交流充电桩
充电桩 Charging Point
• 交流充电桩 AC Charging Point :固定安装在 电动汽车外、与交流电网连接,为电动汽车车 载充电机提供交流电源的供电装置。
• 直流充电桩 DC Charging Point :固定安装在 电动汽车外、与交流电网连接,为电动汽车动 力电池提供小功率直流电源的供电装置。

新能源汽车便携式充电枪充电原理及常见问题解析

新能源汽车便携式充电枪充电原理及常见问题解析

新能源汽车便携式充电枪充电原理及常见问题解析作者:罗婷劼刘港来源:《时代汽车》2021年第07期摘要:本文介绍了新能源汽车便携式充电枪的结构及使用其充电时的充电控制原理,在对充电控制过程进行详细分析的基础上,解析了新能源汽车在日常慢充操作中常见的疑问,为新能源汽车的使用者和售后维修技术人员提供了有效的参考。

关键词:新能源汽车便携式充电枪充电原理绝大多数纯电动汽车都会配有随车的便携式充电枪,以方便车主通过220V市电对汽车进行充电,这种充电方式属于交流慢充充电。

新能源汽车慢充系统使用220V单相交流电作为供电电源,通过车载充电机,将交流电变换为高压直流电给动力电池进行供电[1],其电流路径是:220V市电插座→便携式充电枪→车辆交流充电口→车载充电机→动力电池。

本文仅针对便携式充电枪部分,分析其结构和充电原理,并据此解答在其使用过程中常见的问题,给用车者和售后维修技术人员提供一份参考。

1 便携式充电枪的结构便携式充电枪主要由充电枪枪头、高压充电线、缆上控制盒、220V三相插头组成,枪头上通常有防止充电时枪头从车上充电口脱落的机械锁锁扣和解锁按键,如图1所示。

新能源汽车交流充电口是7孔结构,如图2所示,对应每个端子的定义如表1所示。

大部分充电枪是有机械锁和电子锁的,按下枪头的机械锁按键,机械锁扣便会被抬起,将枪头插到位后,松开机械锁按键,枪头的机械锁扣便会卡进车上充电口的机械锁槽,确保充电枪不会脱落。

用车钥匙关闭车门(锁车)后,便会启动充电枪电子锁,此时由电磁开关控制的电子锁销向外伸出,插入电子锁孔,抵在机械锁扣上方,使得机械锁扣无法从机械锁槽中脱出,此时充电枪时无法从充电口中拔出的。

按下车钥匙的解锁键后,电子锁锁销退出锁孔,此时按下机械锁键,机械锁扣才能从锁槽中退出,才能拔出充电枪。

因此,电子锁的存在是为了防止在充电过程中,充电枪被恶意拔出,但没有充电枪电子锁的车辆则不具备这个功能。

2 使用便携式充电枪充电的控制原理三相插头插入220V插座,供电控制装置中的检测点4通过插头上的接地端子检测到插座地线(检测点4接地,电压降低),此时S1开关打到+12的位置,充电枪CP与PE间电压为12V左右。

新能源汽车高压系统的供电方式及充电技术

新能源汽车高压系统的供电方式及充电技术

06
CATALOGUE
高压系统故障诊断与排除方法
常见故障类型及原因分析
01
02
03
04
绝缘故障
由于高压部件绝缘性能下降或 损坏导致,可能引发漏电或短
路。
通信故障
CAN总线或高压控制信号异 常,导致车辆无法上电或行驶

高压互锁故障
高压互锁回路断路或接触不良 ,导致高压系统无法正常工作

接触器故障
接触器触点烧蚀、粘连或控制 信号异常,导致高压系统无法
DC/DC变换器作用及选型依据
DC/DC变换器作用
DC/DC变换器是新能源汽车高压系统中 的重要部件,主要作用是将高压电池组 的直流电压转换为低压直流电压,以供 车辆低压电器设备使用。同时,DC/DC 变换器还具有稳压、滤波、保护等功能 。
VS
选型依据
在选择DC/DC变换器时,需要考虑输入 电压范围、输出电压和电流、转换效率、 功率密度、散热性能等参数。此外,还需 要根据车辆的具体需求和应用场景,选择 合适的拓扑结构、控制策略和保护功能。
02
CATALOGUE
供电方式分类及特点
直流供电方式
直流快充
采用大电流直接给电池充电,充电速 度快,但设备成本高,对电池寿命有 一定影响。
直流慢充
小电流恒压或恒流充电,对电池伤害 小,但充电时间长。
交流供电方式
交流慢充
通过车载充电机将交流电转换为直流电给电池充电,充电时间较长,但设备成 本低,对电池寿命影响小。
实施要求
接地保护装置应符合相关标准,定期检测接地电阻,确保接地良好。
防止误操作导致触电事故预防措施
高压互锁装置
在高压系统各部件之间设置高压互锁装置, 确保在维修或紧急情况下能够切断高压电源 ,防止误操作导致触电事故。
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车载充电机或成新能源汽车主要充电方式
作者:
来源:《新能源汽车报》2017年第06期
近年来,随着我国新能源汽车行业迅猛发展,实际运营过程中,大功率直流充电桩临停式充电、换电站电池离车充电、车载充电机泊车充电,这三种主要的新能源汽车充电方式均得到不同程度采用。

这三种充电方式各有长短,行业论述繁多,但并无定论。

以动力电池安全充电理论为基础,对三种充电方案进行深度分析,能够为新能源汽车充电设施产业的发展厘清方向。

在行业界,动力电池安全充电问题受到广泛关注。

动力电池的充电过程主要表征为在外加驱动电势差的作用下,正/负极发生氧化还原反应,电子/带电离子脱离正极,经电解介质迁徙至负极并镶嵌于负极,从而实现电池荷电(当电池加有外回路,负极电子经外回路回流至正极从而完成放电)。

因此,正极氧化反应,负极还原反应,带电离子迁徙是电池充电的三大伴生反应现象。

但是这三种反应并不能完全同步,若正极带电离子脱嵌迁徙速度快于负极受嵌,电池将会受损,包括电池内部升温导致电池循环寿命骤减以及极端情况下产生恶性破坏等。

关于马斯定律与马斯曲线。

1967年美国人J.A.Mas(马斯)发现蓄电池恒流充电过程中,其电池容量只能充到某个确定值,而且恒流值越大,能充到的容量上限越低。

为保证电池不因充电受损,在充电过程中充电电流要以指数形式下
降。

我们将马斯曲线的时间变量用即时充电电压代替,从而得出了可以直观评价充电核心参数的拟合马斯曲线。

通过分析拟合马斯曲线,我们认为电池充电动态电压越高,充电电流应该越小,不同的电池,其马斯曲线的函数特性参数不同,但曲线图形基本相似。

目前,新能源汽车充电领域存在某些技术误区与安全隐患。

当下,几乎所有的新能源汽车动力电池都采用单一恒流恒压方式进行充电。

单一恒流恒压充电方法最明显的特质是“被动减流”,亦即由于充电过程中负极空穴变少后,带电离子嵌入速度变慢,使得电池视作内阻变大,充电电流被迫减少。

恒流升压阶段后,充电开始进入受损区,初始设定充电率越高,受损越严重。

(充电桩1.0C~2.0C直充,对电池损害严重)
相比马斯拟合充电,我们提出了君盘标准充电曲线。

我们根据国内外众多品牌动力锂离电池厂家公布的充电曲线以及大量的试验数据,对动力锂电池马斯拟合曲线进行了概化。

电池充电过程中任一时刻充电电流与多个因素相关,这些因素包括电池特性参数(指电池能充至最高充电耐受电压而不损害电池的最大恒流,动力锂电池大多为0.25C~0.30C)、充电过程中任一时刻充电电压、电池最高充电耐受电压(又称充电恒压,三元材料正极型通常为4.15V~4.2V/S,磷酸铁锂正极型通常为3.60V~3.65V/S)、自然数(由电池特性决定,动力锂电池自然数通常为6~8,铅酸动力电池自然数通常为2~4)。

在此基础上,我么又将马斯拟合曲线离散化进而形成了8阶段阶梯式的君盘标准锂电池曲线。

从安全充电的理念出发,我们分析了之前提到的三种充电方案。

首先,大功率充电站(充电桩)临停式充电方案下,即使采用最大恒流2.0C阶梯式减流安全充电,充满一辆新能源汽车也需要耗时90分钟,单桩24小时仅能为15辆左右的车辆提供充电服务。

假如我们预设充电程序仅为短时应急快充,充入80%电量也需要30~40分钟,单个桩24小时也仅仅能充40~50辆电动汽车。

如果我们分析一下单个充电桩的建设成本就会发现,比如占地30㎡,大致需要费用20万~30万元,加上设备本身10~15万元的成本,单个充电桩的成本或将高达40~45万元。

在此情况下,仅仅依靠每天为50辆左右的电动汽车提供充电服务则很难分摊建桩成本,更难实现盈利。

因此,我们认为充电站、充电桩只能承担应急快充任务,并带有明显的社会公益性质,它需要政府对其进行扶持,不能作为新能源汽车的充电主体方案。

其次,换电式充电站即动力电池离车充电方式只适用于电动汽车动力电池可通用互换的公交、市政、物流等特定行业的新能源汽车。

目前,换电站采用电池一充至满方案,被动减流使得电池受损严重。

南方某些一线城市的公交换电站,电池使用寿命不足一年,仅实现了200余次的充放电循环,电池分摊成本极高。

换电式充电应改变成2~3级,8阶段充电,以便提高电池使用寿命,提升电池出力。

此种方案按快充、平充、缓充对充电进行划级,按各级充电时长进行设备搭配,使快充、平充、缓充实现流水作业,从而能够减少大功率充电机的数量,减少配电容量,减小换电站占地。

再次,车载充电机停泊满充方式下,车载充电机采用0.5C以下小倍率变流慢充,能确保新能源汽车动力电池充满电,而且多出力,不发热,不减寿。

新能源汽车采用快速充电桩充电造成的长期低电位运行会影响新能源汽车的性能,增加充电的频度,第三种充电方式则可以避免这种现象。

而且车载充电机的体积小、重量轻、价格低、易推广。

以乘用车普遍使用的3.3KW车载防水充电机为例,它的价格大致为2500~3000元/台,体积约为300mm×200mm×100mm,重量仅约10kg。

此外,车载充电机配合交流充电桩实行谷电期充电,充当电网基荷,减少电站轻荷停机,相当于若干抽水蓄能电站,此种方式不仅不增加电网容量,还能获得电网谷期1/3优惠电价。

同时,车载充电机可以在任何有市电的场所进行充电,避免了频繁光顾充电站的繁琐与空驶。

由此来看,车载充电机应是新能源汽车的主要充电方式,充电站/充电桩仅可以作为应急快充手段。

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