新能源汽车充换电系统

发表时间:2018-08-17 00:00

电动汽车充电站是为电动汽车充电的站点。随着电动汽车的普及,电动汽车充电站必将成为汽车工业和能源产业发展的重点。新能源汽车充换电系统能较好的解决快速充电问题,节能减排。




充电方法

电动汽车蓄电池放电后,用直流电按与放电电流相反的方向通过蓄电池,使它恢复工作能力,这个过程称为蓄电池充电。蓄电池充电时,电池正极与电源正极相联,电池负极与电源负极相联,充电电源电压必须高于电池的总电动势。充电方式有恒电流充电和恒电压充电两种。

电动汽车充电技术充电方法的研究:

常规充电制度是依据1940年前国际公认的经验法则设计的。其中最著名的就是“安培小时规则”:充电电流安培数,不应超过蓄电池待充电的安时数。实际上,常规充电的速度被蓄电池在充电过程中的温升和气体的产生所限制。这个现象对蓄电池充电所必须的最短时间具有重要意义。

恒流充电法

恒流充电法是用调整充电装置输出电压或改变与蓄电池串联电阻的方法,保持充电电流强度不变的充电方法。控制方法简单,但由于电池的可接受电流能力是随着充电过程的进行而逐渐下降的,到充电后期,充电电流多用于电解水,产生气体,使出气过甚,因此,常选用阶段充电法。

阶段充电法

此方法包括二阶段充电法和三阶段充电法

①二阶段法采用恒电流和恒电压相结合的快速充电方法,首先,以恒电流充电至预定的电压值,然后,改为恒电压完成剩余的充电。一般两阶段之间的转换电压就是第二阶段的恒电压。

②三阶段充电法在充电开始和结束时采用恒电流充电,中间用恒电压充电。当电流衰减到预定值时,由第二阶段转换到第三阶段。这种方法可以将出气量减到最少,但作为一种快速充电方法使用,受到一定的限制。

恒压充电法

充电电源的电压在全部充电时间里保持恒定的数值,随着蓄电池端电压的逐渐升高,电流逐渐减少。与恒流充电法相比,其充电过程更接近于最佳充电曲线。用恒定电压快速充电,由于充电初期蓄电池电动势较低,充电电流很大,随着充电的进行,电流将逐渐减少,因此,只需简易控制系统。

这种充电方法电解水很少,避免了蓄电池过充。但在充电初期电流过大,对蓄电池寿命造成很大影响,且容易使蓄电池极板弯曲,造成电池报废。鉴于这种缺点,恒压充电很少使用,只有在充电电源电压低而电流大时采用。例如,汽车运行过程中,蓄电池就是以恒压充电法充电的。

快速充电法

①脉冲式充电法,这种充电法不仅遵循蓄电池固有的充电接受率,而且能够提高电动汽车蓄电池充电接受率,从而打破了蓄电池指数充电接受曲线的限制,这也是蓄电池充电理论的新发展。

②2REFLEXTM快速充电法,这种技术是美国的一项专利技术,它主要面对的充电对象是镍镉电池。由于它采用了新型的充电方法,解决了镍镉电池的记忆效应,因此,大大降低了蓄电池的快速充电的时间。铅酸蓄电池的充电方法和对充电状态的检测方法与镍镉电池有很大的不同,但它们之间可以相互借REFLEXTM充电法的一个工作周期包括正向充电脉冲,反向瞬间放电脉冲,停充维持3个阶段。

③变电流间歇充电法,这种充电方法建立在恒流充电和脉冲充电的基础上,如图7所示。其特点是将恒流充电段改为限压变电流间歇充电段。充电前期的各段采用变电流间歇充电的方法,保证加大充电电流,获得绝大部分充电量。充电后期采用定电压充电段,获得过充电量,将电池恢复至完全充电态。通过间歇停充,使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉,使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除,从而减轻了蓄电池的内压,使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行,使蓄电池可以吸收更多的电量。

④变电压间歇充电法,在变电流间歇充电法的基础上又有人提出了变电压间歇充电法,如图8所示。与变电流间歇充电方法不同之处在于第一阶段的不是间歇恒流,而是间歇恒压。在每个恒电压充电阶段,由于是恒压充电,充电电流自然按照指数规律下降,符合电池电流可接受率随着充电的进行逐渐下降的特点。

⑤变电压变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法,合脉冲充电法、ReflexTM快速充电法、变电流间歇充电法及变电压间歇充电法的优点,变电压变电流波浪式正负零脉冲间歇快速充电法得到发展应用。脉冲充电法充电电路的控制一般有两种:

1)脉冲电流的幅值可变,而PWM(驱动充放电开关管)信号的频率是固定的;

2)脉冲电流幅值固定不变,PWM信号的频率可调。

脉冲电流幅值和PWM信号的频率均固定,PWM占空比可调,在此基础上加入间歇停充阶段,能够在较短的时间内充进更多的电量,提高蓄电池的充电接受能力。


设计

业务模式

充电业务模式是指电动汽车用户在汽车电能将要耗尽的时候选择到固定地点的充电站和充站桩为汽车的电池进行直接充电的模型。这是电动汽车充电站最先考虑的业务模式,在这种业务模式下,电动汽车用户通过在充电站/充电桩直接为汽车充电,即时消费电力产品并通过现场付费的模式支付费用,完成交易。为此,建设相应的电动汽车充电计费系统,引入集中式的信息管理平台,是开展电动汽车充放电站建设工作的重要组成部分。

系统结构

充电站按照功能可以划分为四个子模块:配电系统、充电系统、电池调度系统、充电站监控系统。充电站给汽车充电一般分为三种方式:普通充电、快速充电、电池更换。普通充电多为交流充电,可以使用220V或380V的电压。快速充电多为直流充电。充电站主要设备包括充电机、充电桩、有源滤波装置、电能监控系统。

建设电动汽车充电计费系统,系统的实现由三部分组成,下面分别进行介绍:

1、建设充电计费系统管理平台,对系统涉及到的基础数据进行集中式管理,例如电动汽车信息、购电用户信息、资产信息等。

2、建设充电计费系统运营平台,用于对电动汽车的充放电及购电用户的充值进行运营管理。

3、建设充电计费系统查询平台,用于对管理平台及运营平台产生的相关数据进行综合查询

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文章分类: 关于新能源新闻
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