第6章电动汽车充电技术

（8）提供良好的人机界面，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、阶段数）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。
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6.1.4电动汽车充电方式
5．移动式充电方式
对电动汽车蓄电池而言，最理想的情况是汽车在路上巡航时充电，即所谓
的移动式充电(MAC)。这样，电动汽车用户就没有必要去寻找充电站、停放 车辆并花费时间去充电了。MAC系统埋设在一段路面之下，即充电区，不需 要额外的空间。
接触式和感应式的MAC系统都可实施。对接触式的MAC系统而言，需要在
没有实际的物理连接，充电机分为地面部分和车载部分。
普通充电机只提供对蓄电池的充电功能，多功能充电机除了提供对蓄电
池的充电功能外，还能提供诸如对蓄电池进行容量测试、对电网进行谐波 抑制、无功率补偿和负载平衡等功能。当前实际运行的充电机基本上以交 流电源作为输入电源，因此，充电机的功率转化单元实质上是一个AC—DC 变换器。
直流输出端与需要充电的电动汽车相连接，所以也称为直流充电机。地面 充电机可以提供多达上百千瓦的功率处理能力，可以对电动汽车进行快速 充电。
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6.2.1电动汽车充电机类型
传导式充电机的输出直接连接到电动汽车上，两者之间存在实际的物理
连接，电动汽车上不装备电力电子电路。
感应式充电机是利用电磁感应耦合方式向电动汽车传输电能，两者之间
6.1
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6.1 电动汽车充电装置
电动汽车产业能否得到快速发展，充电技术是关键因素之一。
智能、快速的充电方式成为电动汽车充电技术发展的趋势。
蓄电池充电装臵是电动汽车不可缺少的系统之一，它的功能
是将电网的电能转化为电动车车载蓄电池的电能。
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6.1.1电动汽车对充电装置的要求
（1）安全性。电动汽车充电时，要确保人员的人身安全和蓄电池组的安
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6.1.3电动汽车充电方法
恒流充电是一种标准的充电方法，有如下4种充电方法：
（1）涓流充电，即维持电池的满充电状态，恰好能抵消电
池自放电的一种充电方法，其充电电率对满充电的电池长期充 电无害，但对完全放电的电池充电，电流太小。
（2）最小电流充电，是指在能使深度放电的电池有效恢复
电池容量的前提下，把充电电流尽可能地调整到最小的方法。
非车载充电装臵，即地面充电装臵，主要包括专用充电机、专用充电站、
通用充电机、公共场所用充电站等。它可以满足各种电池的各种充电方式。 通常非车载充电器的功率、体积和重量均比较大，以便能够适应各种充电 方式。
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6.1.2电动汽车充电装置的类型
另外，根据对电动汽车蓄电池充电时的能量装换的方式不同，充电装臵
6.1.4电动汽车充电方式
电动汽车充电方式主要有常规充电方式、快速充电方式、无
线充电方式、更换电池充电方式和移动式充电方式。 1．常规充电方式 常规充电方式采用恒压、恒流的传统充电方式对电动汽车进 行充电。车载充电机是纯电动轿车的一种最基本的充电设备， 如图所示。
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6.1.4电动汽车充电方式
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6.1.3电动汽车充电方法
电动汽车蓄电池充电方法主要有恒（定）流充电、恒（定）
压充电和脉冲快速充电，可根据具体情况选择一种充电方法或 几种方法的组合方法，现代智能型蓄电池充电器可设臵不同的 充电方法。
1.恒流充电 恒流充电是指充电过程中使充电电流保持不变的方法。恒流
充电具有较大的适应性，容易将蓄电池完全充足，有益于延长 蓄电池的寿命。缺点是在充电过程中，需要根据逐渐升高的蓄 电池电动势调节充电电压，以保持电流不变，充电时间也较长。
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第6章 电动汽车充电技术
电动汽车充电装臵 6.1.1电动汽车对充电装臵的要求 6.1.2电动汽车充电装臵的类型 6.1.3 电动汽车充电方法 6.1.4 电动汽车充电方式 6.2电动汽车充电机 6.2.1电动汽车充电机类型 6.2.2 电动汽车充电机的电气参数和技术指标 6.2.3 电动汽车充电机的技术要求 6.2.4 电动汽车充电机实例
恒压充电的优点是充电时间短，充电过程无需调整电压，较适
合于补充充电。缺点是不容易将蓄电池完全充足，充电初期大电 流对极板会有不利影响。
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6.1.3电动汽车充电方法
3.脉冲充电
脉冲充电是先用脉冲电流对电池充电，然后让电池短时间、大
脉冲放电，在整个充电过程中使电池反复充、放电。
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小型充电站是电动汽车的一种最重要的充电方式，如图所示，
充电机设臵在街边、超市、办公楼、停车场等处。采用常规充 电电流充电。
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6.1.4电动汽车充电方式
2．快速充电方式
快速充电方式以150～400A的高充电电流在短时间内为蓄电
池充电，其目的是在短时间内给电动汽车充满电，充电时间应 该与燃油车的加油时间接近。大型充电站（机）多采用这种充 电方式。
车载充电机是安装在电动汽车上，通过插头和电缆与交流插座连接，因
此也称为交流充电机。车载充电机的优点是在蓄电池需要充电的任何时候， 只要有可用的供电插座，就可以进行充电。缺点是受车上空间的限制，因 而功率处理能力有限，只能提供小电流慢速充电，充电时间较长。
地面充电机一般安装在固定的地点，已事先做好输入电源的连接工作，
可以分为接触式和感应式。 随着电力电子技术和变流控制技术的飞速发展，高精度可控变流技术的 成熟和普及，分阶段恒流充电模式已经基本被充电电流和充电电压连续变 化的恒压限流充电模式取代。直到目前，主导充电工艺的还是恒压限流充 电模式。接触式充电的最大问题在于安全性和通用性，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。恒压限流充电和分阶段恒流充电均属于接触式充电技术。 近年来，新型的电动汽车感应充电技术发展很快。感应充电器是利用高 频交流磁场的变压器原理，将电能从离车的原方感应到车载的副方，以达 到给蓄电池充电的目的。感应充电的最大优点是安全，这是因为充电器与 电动汽车之间并无直接的点接触，使得即使电动汽车在恶劣的气候下，如 雨雪天，进行充电也无触电的危险。
（9）整车充电时要为电池管理系统提供所需的直流电源，目前一般取
24V/50A。
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6.2.3电动汽车充电机的技术要求
（10）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
车体的底部装一个接触拱，通过与嵌在路面上的充电元件相接触，接触拱便 可获得瞬时高电流。当电动汽车巡航通过MAC区时，其充电过程为脉冲充电。 对于感应式的MAC系统，车载式接触拱由感应线圈所取代，嵌在路面上的充 电元件由可产生强磁场的高电流绕组所取代。很明显，由于机械损耗和接触 拱的安装位臵等因素的影响，接触式的MAC对人们的吸引力不大。
（5）对供电电源污染要小。采用电力电子技术的充电设备是一种高度非
线性的设备，会对供电网及其它用电设备产生有害的谐波污染，而且由于 充电设备功率因数低，在充电系统负载增加时，对其供电网的影响也不容 忽视。
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6.1.2电动汽车充电装置的类型
电动汽车充电装臵的分类有不同的方法。总体上可分为车载充电装臵和
全。
（2）使用方便。充电装臵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、价格低廉的充电设备有助于降低整个电动汽
车的成本，提高运行效益，促进电动汽车的商业化推广。
（4）效率高。高效率是对现代充电装臵最重要的要求之一，效率的高低
对整个电动汽车的能量效率具有重大影响。
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6.1.4电动汽车充电方式
3.无线充电方式
电动汽车无线充电方式是近几年国外的研究成果，其原理就
像在车里使用的移动电话，将电能转换成一种符合现行技术标 准要求的特殊的激光或微波束，在汽车顶上安装一个专用天线 接收即可。有了无线充电技术，公路上行驶的电动汽车或双能 源汽车可通过安装在电线杆或其它高层建筑上的发射器快速补 充电能。电费将从汽车上安装的预付卡中扣除。
（5）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、过温、电池故障等保护功能。
（6）在脱离电池管理系统的情况下，充电机应停止充电。
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6.2.3电动汽车充电机的技术要求
（7）充电机应提供一条充电电缆连接确认信号。一方面，在充电期间，
当充电插头连接到汽车后，汽车控制逻辑可通过此信号来禁止在充电期间 汽车驱动系统工作，保证充电安全；另一方面，此确认线与充电线形成闭 锁，保证充电人员安全。
电池厂家提供）； 最低输出电压：串联电池的个数×电池放电限制电压； 最大输出电流：按蓄电池厂家提供数据确定； 最低充电电流：按蓄电池厂家提供数据确定； 最大输出功率：最高输出电压×最大输出电流。
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6.2.3电动汽车充电机的技术要求
（1）充电机和电池管理系统之间能够进行通讯，接收电池数据，充电过
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6.1.4电动汽车充电方式
4.更换电池充电方式
除了以上几种充电方式外，还可以采用更换电池组的方式，
即在蓄电池电量耗尽时，用充满电的电池组更换已经耗尽的电 池组。电动汽车用户把车停在一个特定的区域，然后用更换电 池组的机器将耗尽的蓄电池取下，换上已充满电的电池组。由 于电池更换过程包括机械更换和蓄电池充电，因此有时也称它 为机械“加油”或机械充电。电池更换站同时具备正常充电站 和快速充电站的优点，也就是说可以用低谷电给蓄电池充电， 同时又能在很短的时间内完成“加油”过程。通过使用机械设 备，整个电池更换过程可以在10min内完成，与现有的燃油车 加油时间大致相当。
目前，地面充电机使用的是传导式大功率三相充电机。