新能源汽车第5章电动汽车充电认知课件.pptx

1、 第 1 页5.1 电动汽车的充电设备电动汽车的充电设备5.2 电动汽车充电电动汽车充电5.3 充电设施运营模式充电设施运营模式5.4 充电基础设施发展目标充电基础设施发展目标 第 2 页 第 3 页 第 4 页（1）安全性。电动汽车充电时，要确保人员的人身安全和）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全。蓄电池组的安全。（2）使用方便。充电设备应具有较高的智能性，不需要操）使用方便。充电设备应具有较高的智能性，不需要操作人员过多干预充电过程。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）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

2、动汽车的成本，提高运行效益，促进电动汽车的商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。业化推广。（4）效率高。高效率是对现代充电设备最重要的要求之一）效率高。高效率是对现代充电设备最重要的要求之一，效率的高低对整个电动汽车的能量效率具有重大影响。，效率的高低对整个电动汽车的能量效率具有重大影响。（5）对供电电源污染要小。采用电力电子技术的充电设备）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，会对供电网及其他用电设备产生是一种高度非线性的设备，会对供电网及其他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，在充电系有害的谐波污染，而且由于充电

3、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。统负载增加时，对其供电网的影响也不容忽视。第 5 页 电动汽车充电设备的类型很多，一般分为非车载充电机、车电动汽车充电设备的类型很多，一般分为非车载充电机、车载充电机、交流充电桩、直流充电桩和交直流充电桩等。载充电机、交流充电桩、直流充电桩和交直流充电桩等。1非车载充电机非车载充电机 非车载充电机是指安装在电动汽车车体外，将电网的交流电非车载充电机是指安装在电动汽车车体外，将电网的交流电能变换为直流电能，采用传导方式为电动汽车动力蓄电池充能变换为直流电能，采用传导方式为电动汽车动力蓄电池充电的专用装置电的专用装置 第 6 页 2

4、车载充电机车载充电机 车车载充电机是指固定安装在电动汽车上运行，将交流电能转载充电机是指固定安装在电动汽车上运行，将交流电能转换为直流电能，采用传导方式为电动汽车动力蓄电池充电的换为直流电能，采用传导方式为电动汽车动力蓄电池充电的专用装置专用装置 第 7 页 3交流充电桩交流充电桩 交流充电桩是指固定在电动汽车外、与交流电网连接，采用交流充电桩是指固定在电动汽车外、与交流电网连接，采用传导方式为具有车载充电装置的电动汽车提供交流电源的专传导方式为具有车载充电装置的电动汽车提供交流电源的专用供电装置。交流充电桩只提供电力输出，没有充电功能，用供电装置。交流充电桩只提供电力输出，没有充电功能，需连

5、接车载充电机为电动汽车充电。需连接车载充电机为电动汽车充电。第 8 页 4直流充电桩直流充电桩 直流充电桩是指固定在电动汽车外、与交流电网连接，可以直流充电桩是指固定在电动汽车外、与交流电网连接，可以为非车载电动汽车动力电池提供小功率直流电源的供电装置为非车载电动汽车动力电池提供小功率直流电源的供电装置。直流充电桩直接输出直流电给车载电池进行充电，功率较。直流充电桩直接输出直流电给车载电池进行充电，功率较大，有大，有60kW、120kW、200kW甚至更高，充电速度较快，甚至更高，充电速度较快，故一般安装在大型充电站。故一般安装在大型充电站。第 9 页 5交直流充电桩交直流充电桩 交直流充电桩

6、是采用交直流一体的结构，既可实现直流充电交直流充电桩是采用交直流一体的结构，既可实现直流充电，也可以交流充电。白天充电业务多的时候，使用直流充电，也可以交流充电。白天充电业务多的时候，使用直流充电方式进行快速充电，当夜间充电站用户少时可用交流充电方方式进行快速充电，当夜间充电站用户少时可用交流充电方式进行慢充操作。式进行慢充操作。第 10 页车载充电机是指固定安装在电动汽车上的充电机，车载充电机是指固定安装在电动汽车上的充电机，具有为电动汽车动力电池安全、自动充满电的能力具有为电动汽车动力电池安全、自动充满电的能力，车载充电机依据电池管理系统提供的数据，能动，车载充电机依据电池管理系统提供的数

7、据，能动态调节充电电流或电压参数，执行相应的动作，完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。成充电过程。车载充电机是以交流电源作为输入，输出为直流，车载充电机是以交流电源作为输入，输出为直流，直接给动力电池充电。直接给动力电池充电。第 11 页车载充电机由交流输入端口、功率单元、控制单元车载充电机由交流输入端口、功率单元、控制单元、低压辅助单元、直流输出端口等组、低压辅助单元、直流输出端口等组成成。第 12 页 车载充电机作为电动汽车电气系统的一部分，被固定在汽车车载充电机作为电动汽车电气系统的一部分，被固定在汽车上。车载充电机的输入端，以标准充电接口的形式固定在车上。车载充电

8、机的输入端，以标准充电接口的形式固定在车体上，用于连接外部电源；车载充电机的输出端，直接连接体上，用于连接外部电源；车载充电机的输出端，直接连接动力电池包慢充电接口动力电池包慢充电接口。第 13 页 第 14 页 第 15 页 第 16 页 第 17 页 第 18 页（1）将纯电动汽车断电以后，打开充电口盖，电机转速表）将纯电动汽车断电以后，打开充电口盖，电机转速表上的充电指示灯点亮。此时，车辆为上的充电指示灯点亮。此时，车辆为“ON”挡时也不会行挡时也不会行驶驶 充电过程中电机转速表中的充电指示灯一直处于点亮状态，充电过程中电机转速表中的充电指示灯一直处于点亮状态，只有拔下充电插头并关闭充电

9、门板之后，充电指示灯只有拔下充电插头并关闭充电门板之后，充电指示灯才熄灭才熄灭（2）将充电插头与车辆上的充电插座进行连接，如）将充电插头与车辆上的充电插座进行连接，如图图6所所示示 第 19 页（3）将充电插头的另一端与充电桩上的充电插座进行连接）将充电插头的另一端与充电桩上的充电插座进行连接，刷卡后，车载充电机将开始对动力电池包充电，如，刷卡后，车载充电机将开始对动力电池包充电，如图所图所示示。或者将家用插头插入。或者将家用插头插入220V/16A的插座进行充电。的插座进行充电。第 20 页（1）由于动力电池的特性以及检测精度的问题，有时候动）由于动力电池的特性以及检测精度的问题，有时候动力

10、电池包充至满电状态时，力电池包充至满电状态时，SOC表的指针并未指示在表的指针并未指示在100%，这个指示的范围可能为，这个指示的范围可能为98%100%，所以可以认为当，所以可以认为当SOC表的指针指示在表的指针指示在98%以上时（包括以上时（包括98%），动力电池包），动力电池包已经充满电。已经充满电。（2）在充完电拔下充电接头以后，如果没有及时查看）在充完电拔下充电接头以后，如果没有及时查看SOC表的充电状态，而是过了几个小时或者更长的时间才进行查表的充电状态，而是过了几个小时或者更长的时间才进行查看，这时由于动力电池的特性，看，这时由于动力电池的特性，SOC表指针可能指示在表指针可能指

11、示在98%以下，这并不意味着动力电池包出现了故障。以下，这并不意味着动力电池包出现了故障。第 21 页（3）动力电池包的可用能量会随着使用时间的延长而逐步）动力电池包的可用能量会随着使用时间的延长而逐步衰减。如果动力电池包的使用时间已经很长，充满电时衰减。如果动力电池包的使用时间已经很长，充满电时SOC表指针也不会指示在表指针也不会指示在100%附近。附近。（4）动力电池包充电过程中，电池管理系统会自动控制充）动力电池包充电过程中，电池管理系统会自动控制充电电流的大小，当动力电池包充至满电状态时，电池管理系电电流的大小，当动力电池包充至满电状态时，电池管理系统会自动终止对动力电池包的充电。统会

12、自动终止对动力电池包的充电。（5）当环境温度太低时，插上充电接头以后，电池管理系）当环境温度太低时，插上充电接头以后，电池管理系统会自动先对电池包进行加热，当温度合适以后才对电池包统会自动先对电池包进行加热，当温度合适以后才对电池包进行充电。进行充电。第 22 页 随着电动汽车续航里程的提升（随着电动汽车续航里程的提升（350500km），电池电量），电池电量普遍大于普遍大于60kWh，传统的，传统的3.3kW和和6.6kW车载充电机功率已车载充电机功率已不能满足当下纯电动汽车的慢充（不能满足当下纯电动汽车的慢充（68h）需求，车载充电）需求，车载充电机功率扩容势在必行。然而，整车配备大功率充

13、电机虽可减机功率扩容势在必行。然而，整车配备大功率充电机虽可减少充电时间，但由于受限于车辆配重、空间以及成本制约，少充电时间，但由于受限于车辆配重、空间以及成本制约，同时大功率的交流充电也受电网基础设施的影响，如小区配同时大功率的交流充电也受电网基础设施的影响，如小区配电的容量，该解决方案面临诸多挑战。电的容量，该解决方案面临诸多挑战。第 23 页 第 24 页（1）单向充电技术向双向充电技术发展，单向充电机变成）单向充电技术向双向充电技术发展，单向充电机变成双向充电机。双向充电机。车载双向充电机就是充电机既可以给电动汽车蓄电池进行充车载双向充电机就是充电机既可以给电动汽车蓄电池进行充电，又可

14、以在必要时将蓄电池的电逆变成交流电，给负载离电，又可以在必要时将蓄电池的电逆变成交流电，给负载离网供电，或回馈到电网并网馈电。通过车载双向充电机的应网供电，或回馈到电网并网馈电。通过车载双向充电机的应用，未来电动汽车不仅仅是一个交通工具，还将成为一个移用，未来电动汽车不仅仅是一个交通工具，还将成为一个移动的储能电站。动的储能电站。第 25 页 车车载充电机呈集成化趋势，车载充电机与载充电机呈集成化趋势，车载充电机与DC/DC变换器和变换器和电机控制器集成在一起，具有电机控制器集成在一起，具有V2V（车对车）、（车对车）、V2L（车对（车对负载）、负载）、V2H（车对家庭）、（车对家庭）、V2G

15、（车对电网）功能的双向（车对电网）功能的双向充电充电机。机。计划到计划到2020年，实现年，实现V2V、V2L、V2H；到；到2025年年，实现，实现V2G。第 26 页（2）单相充电技术向三相充电技术发展。现阶段，许多电）单相充电技术向三相充电技术发展。现阶段，许多电动汽车不支持高于动汽车不支持高于6.6kW的交流充电功率水平，但交流连接的交流充电功率水平，但交流连接器支持高达器支持高达19kW（美国）、（美国）、14kW（欧洲）的单相功率水（欧洲）的单相功率水平，以及高达平，以及高达52kW（美国）、（美国）、44kW（欧洲）的三相功率（欧洲）的三相功率水平。标准化充电功率与电动汽车交流充

16、电功能之间还未完水平。标准化充电功率与电动汽车交流充电功能之间还未完全匹配，因此，在现有充电标准内增加全匹配，因此，在现有充电标准内增加AC充电水平存在相充电水平存在相当大的潜力。当大的潜力。第 27 页2022-8-3非车载充电机主要由充电机主体和充电终端两个部分组成非车载充电机主要由充电机主体和充电终端两个部分组成2022-8-3根据蓄电池组电压等级的范围，非车载充电机输出电压一般根据蓄电池组电压等级的范围，非车载充电机输出电压一般分为三级：分为三级：150350V、300500V、450700V。非车载充电机输出额定电流宜采用：非车载充电机输出额定电流宜采用：10A、20A、50A、10

17、0A、160A、200A、315A、400A、500A。当非车载充电机的输出功率为额定功率的当非车载充电机的输出功率为额定功率的50%100%时，效时，效率不应小于率不应小于90%，功率因数不应小于，功率因数不应小于0.9。2022-8-32022-8-32022-8-32022-8-3（1 1）将车辆插头和车辆插座插合后，车辆的总体设计方案可）将车辆插头和车辆插座插合后，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。处于不可行驶状态。（2 2）操作人员对非车载充电机进行充电设置后，非车载充电）

18、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量检测点机控制装置通过测量检测点1 1的电压值判断车辆插头与车辆插座的电压值判断车辆插头与车辆插座是否已完全连接，如检测点是否已完全连接，如检测点1 1的电压值为的电压值为4V4V，则判断车辆接口完，则判断车辆接口完全连接，非车载充电机控制电子锁锁止。全连接，非车载充电机控制电子锁锁止。2022-8-3（3）在车辆接口完全连接后，如非车载充电机完成自检，则闭）在车辆接口完全连接后，如非车载充电机完成自检，则闭合接触器合接触器K3和和K4，使低压辅助供电回路导通，同时开始周期发，使低压辅助供电回路导通，同时开始周期发送送“充电机辨识

19、报文充电机辨识报文”；在得到非车载充电机提供的低压辅助电；在得到非车载充电机提供的低压辅助电源供电后，车辆控制装置通过测量检测点源供电后，车辆控制装置通过测量检测点2的电压值判断车辆接的电压值判断车辆接口是否已完全连接；如检测点口是否已完全连接；如检测点2的电压值为的电压值为6V，则车辆控制装，则车辆控制装置开始周期发送置开始周期发送“车辆控制装置（或电池管理系统）辨识报文车辆控制装置（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。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。（4）车辆控制装置与非车载充电机控制装置通过通信完成）车辆控制装置与非车载充电

20、机控制装置通过通信完成“握握手手”和配置后，车辆控制装置闭合接触器和配置后，车辆控制装置闭合接触器K5和和K6，使充电回路，使充电回路导通，非车载充电机控制装置闭合接触器导通，非车载充电机控制装置闭合接触器K1和和K2，使直流供电，使直流供电回路导通。回路导通。2022-8-3（5）在整个充电阶段，车辆控制装置通过向非车载充电机控）在整个充电阶段，车辆控制装置通过向非车载充电机控制装置实时发送充电级别需求来控制整个充电过程，非车载充制装置实时发送充电级别需求来控制整个充电过程，非车载充电机控制装置根据电池充电级别需求来调整充电电压和充电电电机控制装置根据电池充电级别需求来调整充电电压和充电电流

21、，以确保充电正常进行，此外，车辆控制装置和非车载充电流，以确保充电正常进行，此外，车辆控制装置和非车载充电机控制装置还相互发送各自的状态信息。机控制装置还相互发送各自的状态信息。（6）车辆控制装置根据电池系统是否达到满充状态或是否收）车辆控制装置根据电池系统是否达到满充状态或是否收到到“充电机中止充电报文充电机中止充电报文”来判断是否结束充电。在满足以上充来判断是否结束充电。在满足以上充电结束条件时，车辆控制装置开始周期发送电结束条件时，车辆控制装置开始周期发送“车辆控制装置（或车辆控制装置（或电池管理系统）中止充电报文电池管理系统）中止充电报文”，在一定时间后断开接触器，在一定时间后断开接触

22、器K5和和K6；非车载充电机控制装置开始周期发送；非车载充电机控制装置开始周期发送“充电机中止充电报充电机中止充电报文文”，并控制充电机停止充电，之后断开接触器，并控制充电机停止充电，之后断开接触器K1、K2、K3和和K4，然后电子锁解锁。，然后电子锁解锁。2022-8-3电动汽车蓄电池充电方法主要有恒流充电、恒压充电和恒流电动汽车蓄电池充电方法主要有恒流充电、恒压充电和恒流限压充电，现代智能型蓄电池充电机可设置不同的充电方法限压充电，现代智能型蓄电池充电机可设置不同的充电方法。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

23、的适应性，容易将蓄电池完全充足，有益于延长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。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。2022-8-3恒流充电是一种标准的充电方法，有如下恒流充电是一种标准的充电方法，有如下4 4种充电方法。种充电方法。（1 1）涓流充电，即维持电池的满充电状态，恰好能抵消电池）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自放

24、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。无害，但对完全放电的电池充电，电流太小。（2 2）最小电流充电，是指在能使深度放电的电池有效恢复电）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充电方法。池容量的前提下，把充电电流尽可能地调整到最小的充电方法。（3 3）标准充电，即采用标准速率充电，充电时间为）标准充电，即采用标准速率充电，充电时间为14h14h。（4 4）高速率（快速）充电，即在）高速率（快速）充电，即在3h3h内就给蓄电池充满电的方内就给蓄电池充满电的方法，这种充电方法需要自动控制电路

25、保护电池不损坏。法，这种充电方法需要自动控制电路保护电池不损坏。2022-8-32 2恒压充电恒压充电恒压充电是指充电过程中保持充电电压不变的充电方法，充恒压充电是指充电过程中保持充电电压不变的充电方法，充电电流随蓄电池电动势的升高而减小。合理的充电电压，应在电电流随蓄电池电动势的升高而减小。合理的充电电压，应在蓄电池即将充足时使其充电电流趋于蓄电池即将充足时使其充电电流趋于0 0。如果电压过高会造成充。如果电压过高会造成充电初期充电电流过大和过充电，如果电压过低则会使蓄电池充电初期充电电流过大和过充电，如果电压过低则会使蓄电池充电不足。充电初期若充电电流过大，则应适当调低充电电压，电不足。充

26、电初期若充电电流过大，则应适当调低充电电压，待蓄电池电动势升高后再将充电电压调整到规定值。待蓄电池电动势升高后再将充电电压调整到规定值。2022-8-33恒流限压充电恒流限压充电恒流限压充电方法是先以恒流方式进行充电，当蓄恒流限压充电方法是先以恒流方式进行充电，当蓄电池组端电压上升到限压值时，充电机自动转换为恒电池组端电压上升到限压值时，充电机自动转换为恒压充电，直到充电完毕。压充电，直到充电完毕。2022-8-3电动汽车充电方式主要有常规充电方式、快速充电方式、电电动汽车充电方式主要有常规充电方式、快速充电方式、电池更换充电方式、无线充电方式和移动式充电方式。池更换充电方式、无线充电方式和移

27、动式充电方式。2022-8-3快快速充电方速充电方式式2022-8-3电电池更换充电方池更换充电方式式2022-8-3无无线充电方线充电方式式2022-8-3移移动式充电方动式充电方式式2022-8-3（1）选择充电方式。充电方式有快充和慢充，要阅读使用说）选择充电方式。充电方式有快充和慢充，要阅读使用说明书，选择最佳充电方式。明书，选择最佳充电方式。（2）快速充电。快速充电的电流电压较高，短时间内对电池）快速充电。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有更电池保护散热方

28、面有更高要高要求，并不是每款车型都可快速充电。求，并不是每款车型都可快速充电。（3）常规充电。常规充电采用随车配备的便携式充电设备进）常规充电。常规充电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，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，一般为一般为1632A，充电时间为，充电时间为58h。（4）低谷充电）低谷充电。利。利用电力低谷时段进行充电，降低充电成本。用电力低谷时段进行充电，降低充电成本。2022-8-3（5）正确掌握充电时间。在使用过程中，应根据实际情况准确）正确掌握充电时间。在使用过程中，应根据实际情况准确把握充电时间，参考平

29、时使用频率及行驶里程情况，把握充电把握充电时间，参考平时使用频率及行驶里程情况，把握充电频次。正常行驶时，如果电量表指示红灯和黄灯亮，就应充电；频次。正常行驶时，如果电量表指示红灯和黄灯亮，就应充电；如只剩下红灯亮，应停止运行，尽快充电，否则电池过度放电如只剩下红灯亮，应停止运行，尽快充电，否则电池过度放电会严重缩短其寿命。充满电后运行时间较短就充电，充电时间会严重缩短其寿命。充满电后运行时间较短就充电，充电时间不宜过长，否则会形成过度充电，使电池发热。过度充电、过不宜过长，否则会形成过度充电，使电池发热。过度充电、过度放电和充电不足都会缩短电池寿命。度放电和充电不足都会缩短电池寿命。（6）避免大电流放电。电动汽车在起步、加速、上坡时，尽量）避免大电流放电。电动汽车在起步、加速、上坡时，尽量避免猛踩加速，形成瞬间大电流放电，大电流放电容易损害电避免猛踩加速，形成瞬间大电流放电，大电流放电容易损害电池极板的物理性能。池极板的物理性能。（7）车辆长期不用时，电池存储一般采用半电存储，可以为）车辆长期不用时，电池存储一般采用半电存储，可以为30%60%。2022-8-32022-8-32022-8-32022-8-32022-8-3 第 52 页 第 53 页 第 54 页 第 55 页 第 56 页 第 57 页