1、第八章 电动汽车充电技术新能源汽车概论（AR 增强现实版）职业院校“十三五”汽车专业规划教材目录导航第一节 电动汽车充电设备第二节 电动汽车充电模式第二节 电动汽车充电模式第八章 电动汽车充电技术3 一、蓄电池对充电技术的要求在目前动力电池不能直接提供更多续驶里程的情况下，如果能够实现电池充电快速化，从某种意义上也就解决了电动汽车续驶里程短这个致命弱点。1.充电快速化在多种类型蓄电池、多种电压等级共存的市场背景下，应该制定相关政策措施，规范公共场所用充电装置与电动汽车的充电接口、充电规范和接口协议等。2.充电通用化第八章 电动汽车充电技术4 一、蓄电池对充电技术的要求（1）优化的、智能充电技术
2、和充电机、充电站;（2）电池电量的计算、指导和智能化管理;（3）电池故障的自动诊断和维护技术等。3.充电智能化 对于充电站，从电能转换效率和建造成本上考虑，应优先选择具有电能转换效率高，建造成本低等诸多优点的充电装置。4.电能转换高效化第八章 电动汽车充电技术5 一、蓄电池对充电技术的要求本着子系统小型化和多功能化的要求，以及电池可靠性和稳定性要求的提高，充电系统将和电动汽车能量管理系统集成为一个整体，集成传输晶体管、电流检测和反向放电保护等功能，无需外部组件即可实现体积更小、集成化更高的充电解决方案，从而为电动汽车其余部件节约出布置空间，大大降低系统成本，并可优化充电效果,延长电池寿命。5.
3、充电集成化 第八章 电动汽车充电技术6 二、传统充电技术设备1.充电设施（1）充电桩电动汽车充电设施可以分为充电桩、充电机和换电站3种类型。充电桩为配置车载充电机的电动汽车提供交流常规充电电流，外形如同8.1所示。布点灵活、占地面积较小，可安装在停车场、居住社区等，提供常规充电服务。第八章 电动汽车充电技术7 二、传统充电技术设备1.充电设施（2）充电机电动汽车充电设施可以分为充电桩、充电机和换电站3种类型。充电机通常指直流充电机，对各类电动汽车提供较大的直流电流进行快速充电，设备技术要求较高，通常安装在电动汽车充电站，如图8.2所示，为各类电动汽车提供应急充电服务。第八章 电动汽车充电技术8
4、 二、传统充电技术设备1.充电设施（3）换电站电动汽车充电设施可以分为充电桩、充电机和换电站3种类型。换电站则是配备若干动力电池组，如图8.3所示，为电动汽车更换电池和提供电池维护服务，操作专业性强、可结合车辆行驶路线、区域等情况适当配置。第八章 电动汽车充电技术9 二、传统充电技术设备2.充电装置（1）车载充电装置电动汽车充电装置的分类有不同的方法。总体上可分为车载充电装置和非车载充电装置。车载充电装置是将电压升降装置和整流装置安装在车内，充电时只要有合适的市电和匹配的插件即可。车载充电装置包括车载充电机、车载充电发电机组和运行能量回收充电装置等。它将一根带插头的交流动力电缆线直接插到电动汽
5、车的插座中给电动汽车充电。车载充电装置通常使用结构简单、控制方便的接触式充电器，也可以是感应充电器如图8.5所示。第八章 电动汽车充电技术10 二、传统充电技术设备2.充电装置（2）非车载充电装置 非车载充电设备可以像非车载充电装置即地面充电装置，如图8.6所示主要包括变压器、非车载充电机、电表等。非车载充电装置适用于专用充电站、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。第八章 电动汽车充电技术11 二、传统充电技术设备3.电动汽车并网充电电动汽车充电行为具有随机性和间隙性，会对电网造成诸多不利影响。
6、如果能在提供方便安全的电动汽车充电服务的基础上，如能将充电设施与新能源发电集成接入电力系统，将在一定程度上削弱新能源接入对电力系统造成的不利影响，降低充电设施带来的负荷增量，提高可再生能源的利用率。第八章 电动汽车充电技术12 三、无线充电技术设备无线充电系统包括四部分：供电组件、充电板、车载接收板和车载控制器。无线充电设备中非接触变压器是核心元件。1.插入式充电图8.7所示为插入式充电方式示意图，该种方式已经应用于GM EV1车型。图8.7(b)所示为非接触型变压器，变压器原边绕组和部分磁芯（嵌在中部）作为可活动的手持部分，当手持部分插入磁芯间隙，则构成变压器；且原边被副边绕组夹绕，实现了“
7、非接触”和变压器的紧耦合。由于该变压器的耦合系数 k 高，易于实现高效率，当输出功率 1KW时，直-直变换效率可达到90%。第八章 电动汽车充电技术13 三、无线充电技术设备2.全分离型充电如图8.8所示，这种方式可实现自动和移动充电，是理想的非接触充电方式。静止充电用变压器的气隙通常在10-50mm，移动充电用变压器的气隙可达到150mm甚至更大。图8.8(b)所示结构的变压器的磁芯横向尺寸与气隙比值 L/g 越大，k 越高。由于 g 相对较大，这种非接触变压器的 k 较低，变压器及变换器效率较低，一般系统效率低于70%甚至小于50%。第八章 电动汽车充电技术14 四、充电场地的布置形式（1
8、）集中式充电站（4）召开选型讨论会集中式充电站 在指定区域内安排专门场地，设置20-30个充电位，以便夜间对电动汽车进行集中常规充电。为了安全起见，集中式充电站一般建有防雨屋棚并用栅栏隔离。如图8.9所示。第八章 电动汽车充电技术15 四、充电场地的布置形式（2）分散式充电站（4）召开选型讨论会（2）分散式充电站 在人员密集专门区场地有限的条件下，或当小区规模较大时，可在小区的适当地方设置少量的充电机，如图8.10所示，主要用于补充充电。为了安全起见，其充电机装在铁箱子里面。目录导航第一节 电动汽车充电设备第二节 电动汽车充电模式第八章 电动汽车充电技术17 一、接触式充电常规充电是指采用小电
9、流在较长时间内对蓄电池进行慢速充电，一般充电时间为1012小时，最长可达15小时。常规充电方式通常采用恒压、恒流的传统充电方式对电动汽车进行充电。1.常规充电方式更换电池充电方式，是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。2.更换电池充电方式第八章 电动汽车充电技术18 一、接触式充电快速充电又称应急充电，是指以较大电流在较短时间内，为电动汽车进行充电，以满足汽车行驶需求的充电方式。蓄电池的快速充电方法通常围绕着最佳充电曲线进行设计的，目的是使其充电曲线尽可能逼近最佳充电曲线，如图8.11所示。快速充电常用方法有：脉冲式充电方法、变电流间歇充电方法、变电压变电流波浪式间歇正负
10、零脉冲快速充电方法三种。3快速充电方式第八章 电动汽车充电技术19 二、无接触式充电1.感应式无线充电2使汽车具有活泼流畅的线条和光顺的车身表面相对于电动汽车的接触式充电而言，无接触式充电具有使用方便、安全、可靠，没有电火花和触电的危险.工作原理如下：首先来自于电网的交流电经过整流和逆变被转化为高频交流电，电流通过补偿电路到达原边发射线圈，并在线圈中产生高频电磁场，电动汽车上的接收线圈通过电磁场吸收来自原边的电能，之后再经过高频整流、电池管理电路等环节，最终给蓄电池充电。发射系统埋在地面以下，接收线圈一般位于汽车底盘上，发射线圈与接收线圈发生感应耦合，相当于一个可分离变压器，通过线圈间的高频电
11、磁场对电能进行无线传输，其基本结构如图8.12所示。第八章 电动汽车充电技术20 二、无接触式充电2.谐振式无线充电2使汽车具有活泼流畅的线条和光顺的车身表面其基本思想是：拥有相同自谐振频率的两个线圈可以通过电磁场高效传输，而频率不同的物体基本不受磁场的影响，工作原理如下：系统从电网吸收电能，工频交流电经过整流滤波和高频逆变后产生高频交流电，再经过功率放大电路和阻抗匹配电路送至发射线圈，当发射线圈的字谐振频率与系统频率相同时，发射线圈的电流最大，产生的磁场最强；此时接收线圈若有相同的字谐振频率，则会通过磁场产生很强的耦合，从而实现电能的高效传输。接收线圈中的电能经过整流滤波和调节电路给蓄电池充
12、电。第八章 电动汽车充电技术21 三、不同充放电对蓄电池续驶里程和寿命的影响在车辆的使用过程中大电流放电的罪魁祸首是急加速启动！电机在0速度带负荷启动时电流是最大的，经测试满载时电动车启动电流超过运行电流的35倍，可以想象这对电池的损害是显而易见的。这么大的电流，不仅对电池是极大的损害，对控制器也是极大的考验。2.大电流放电第八章 电动汽车充电技术22 三、不同充放电对蓄电池续驶里程和寿命的影响蓄电池正确的充电法应是浅充浅放（不超过60%为好），中途进行短时间的补充充电，2个月左右进行一次深放深充（放电约85%左右），进行均衡大电流充电激活，可有效延长蓄电池的使用寿命。1.过充第八章 电动汽车
13、充电技术23 三、不同充放电对蓄电池续驶里程和寿命的影响主要的影响因素是电池的容量，但在电池容量一定的条件下，与电动车的使用关系极密切，因为纯电动汽车其运行的能量全部来源于车载动力电池，最理想的行驶是匀速，少加速。3.续驶里程第八章 电动汽车充电技术24 四、电动汽车常用蓄电池充电过程铅酸蓄电池广泛采用多阶段恒流充电方式。充电方式由三部分组成：主充电过程、脉冲均衡充电过程和涓流充电过程。主充电过程又分为四步1 铅酸电池充电率为C/6，充到冒气电压 充电电流为第一步50%，充到冒气电压 充电电流为第一步75%，充到冒气电压图。充电电流为第一步25%，充电过程一直持续到电池电压在15min内不再上
14、升为止1234第八章 电动汽车充电技术25 四、电动汽车常用蓄电池充电过程2 锂离子电池（1）多步恒流充电方式 锂离子电池比较常用的是多步恒流充电方式和多步恒压充电方式。在充电的初级阶段，充电电流维持在一个额定的电流值，直到电池组中单体电池的电压都达到预定电压值，每个单体电池中安装的电子控制电路就会分流充电电流，以避免可能的过充，并激活下一个充电过程。（2）多步恒压充电方式 当锂离子电池电压非常低(05V)时,用小电流充电,充电率小于01C，若电压已足够高,但低于42V,就用恒定电流对电池充电。第八章 电动汽车充电技术26 四、电动汽车常用蓄电池充电过程3.镍镉电池 镍镉电池一般采用电压关断控
15、制的恒流充电方式，这种充电方式效率高且简单易行。具体充电方法为：首先采用1C充电率充电，当电池单元达到预定上线1.5V时，停止充电；当电池的开路电压下降到1.36V时，充电过程重新开始，仍然采用1C充电率。此后有规律地重复这个过程，而且该过程重复的频率和每次充电持续时间逐渐减小，使蓄电池始终保持在一个浮动的100%SOC状态。第八章 电动汽车充电技术27 四、电动汽车常用蓄电池充电过程4.镍氢电池 与镍镉电池相类似，镍氢电池一般也采用恒流充电方式。由于镍氢电池对过充电比较敏感，所以对充电电流必须加以限制以米面温度过高。常用的充电方法有三种：电池电压降法或者成为零电压降发、温度控制法和温升控制法。电池电压降法是根据充电时电压降来确定充电停充点；温度控制法是采用变化量为1/min作为停止充电条件；温升控制法是根据某段时间间隔内温度变化量作为停止充电依据。人民邮电出版社新能源汽车概论（AR 增强现实版）职业院校“十三五”汽车专业规划教材谢 谢 观 赏第八章 电动汽车充电技术
