電動汽車充電系統的技術要求

　　(1)充電系統的主要組成部分

　　鼎研公司主要為新能源汽車行業，包括充電站、充電樁、電池管理包提供控制原件，高壓直流接觸器等控制原件，現分析一下電動汽車充電系統的技術要求。一個完整的電動汽車充電系統，主要由以下幾部分組成(圖6-24)：

　　1)高壓供電線路和高壓供電設備等：根據電動汽車的動力蓄電池容量、充電時的電壓和電流設置、車輛數量等數據的不同，充電系統總容量可能達到兆伏安等級以上，此時需要采用高壓供電方式為充電系統供電。

　　2)低壓配電線路和低壓配電設備等：高壓供電轉換為380V低壓動力電源，再分配給充電機及其他輔助設備，完成對純電動公交車的充電及其他輔助功能。

　　3)大功率充電機：電動汽車充電系統的核心設備，將交流電源轉換為能夠滿足電動汽車充電要求的直流電源，并按照一定的充電控制方法完成對電動汽車的充電操作。

　　4)諧波抑制與無功功率補償裝置：采用現代電力電子技術的大功率充電機是高度非線性的用電設備，可能功率因數較低，而且對供電系統產生嚴重的諧波污染，需要為電動汽車充電系統配置相應的諧波抑制與無功功率補償裝置。

　　5)其他輔助設備：包括電動汽車充電系統的監控系統等輔助設備，可以為充電系統的可靠可靠運行提供各種輔助功能。

　　(2)充電機基本性能和技術要求

　　充電站充電機除了提供蓄電池的充電功能以外，還能夠提供諸如對蓄電池進行容量測試、對電網進行諧波抑制、無功功率補償和負載平衡等功能。由于當前實際運用的充電機基本上以交流作為輸入電源，所以充電機的功率轉換單元本質上是一個AC—DC變換器。作為一個提供電源的電器設備，對充電機的基本性能要求包括以下幾項：

　　1)可靠性：電動汽車充電時，如何保證人員的人身可靠和蓄電池組的可靠是至關重要的。這涉及多個環節：①操作者將電動汽車蓄電池組通過充電機與供電網相連接時；②充電結束后，操作者進行斷開操作時；③充電過程中，人員接觸純電動汽車車體時；④充電機發生故障時；⑤外部環境條件惡劣，如雨雪天氣時，等。充電機必須保證在各個環節都正常，甚至某個環節發生故障時，人員及蓄電池組都是可靠的。美國保險商實驗室(Underwriters Laboratories Inc.)已經制定了UL2231(Personnel Protection Systems for EV Supply Circuits)可靠標準來規范電動汽車充電機的可靠性能。

　　2)易于使用：充電機應具有較高的智能性，不需要操作人員過多干預充電過程。

　　3)成本經濟：成本經濟、價格低廉的充電機有助于降低整個純電動汽車的成本，提高運行效益，促進純電動汽車的商業化推廣。

　　4)高效率：高效率是對現代充電機*重要的要求之一，因為它對整個純電動汽車的能量效率有巨大的影響。

　　為此，充電機在可靠和控制方面需要實現以下一些技術要求：

　　1)充電機應能和電池管理系統或者電池管理單元通信，接收電池數據；同時當電池管理系統發出電池嚴重故障信號后應能自動停止充電。在脫離電池管理系統的情況下，充電機應停止充電。

　　2)充電機應具備面板操作和遠程操作功能，充電機應能和其監控系統連接，在監控計算機上能夠完成除閉合和切斷輸入電源外的所有功能。

　　3)充電機應能通過監控網絡向監控計算機傳送對電池管理系統發送的數據。

　　4)充電機應具有輸入欠壓、輸入過壓、輸出短路、電池反接、輸出過壓、電池故障等保護功能。應具有故障報警功能，能主動向監控系統發出故障信息。

　　5)提供良好的人機充電界面，完成充電機充電過程的閉環控制，并顯示故障類型，提供一定的故障排除指示。提供開放式充電過程參數（包括充電模式、充電參數、充電階段）設定功能，并按照參數完成對充電過程的自動控制；當充電機的保護系統動作，引起充電過程中斷，此時應能顯示故障類型，對比較容易排除的故障提供簡單的處理方法。

　　6)充電機的監控系統應具備事件記錄功能，為事故分析和運行測試提供歷史數據。對于有多臺充電機的充電站，充電機還需要為充電站監控系統提供事件記錄數據。

　　(3)充電機連接器設計

　　當在供電電源、充電機和電動汽車蓄電池組之間進行連接或斷開時，涉及插頭和插座的插拔操作。插頭和插座應該具有明確的極性，防止錯誤的連接。公共場所用電動汽車充電系統的接口（不是傳統意義上的僅有正、負極接線端子的充電接口，而是具有充電和信息交換的智能化接口），是電動汽車和公共場所用電動汽車充電系統總體技術方案設計中應嚴格規范的公用基礎技術條件之一，否則，勢必造成在推廣應用階段出現難以克服的技術問題。在國家電動汽車運行試驗示范區的建設中，已經明顯暴露出充電接口不統一帶來的問題。電動汽車與公共場所用充電技術應同步發展，也有利于相互協調，統一技術條件，規范接口標準。對諸如電動汽車的標稱電壓、標稱容量等關鍵技術指標的確定，同樣具有重要影響。

　　(4)電池調度系統

　　要促進電動汽車普及，必須先建設充電站，讓充電站如同加油站一樣普遍，并且降低汽車定價。自動化電池調度技術的耗時短，比加滿一箱汽油還快，同時給駕駛者提供了更清潔，更方便的體驗。該技術可靠、快速地從汽車上取下耗盡的電池并換上充滿電的電池。全套動作連貫流暢且自動完成，駕駛者全程無需離開汽車。這樣可以向用戶銷售不包含電池的電動汽車，只要繳交一定的月租費，除了能使用整個充電網的服務之外，還能買到比汽油汽車便宜的電動汽車。用戶若要長途旅行，則可到電池交換站直接以更換電池的方式，滿足用戶對快速充電的需求，也解決了續航力不足與高價電池的問題。