(完整版)3-充電樁工作原理

1、 充電樁工作原理 鄭先生鄭先生1.1概述 發(fā)展電動汽車是國家新能源戰(zhàn)略的重要方向發(fā)展電動汽車是國家新能源戰(zhàn)略的重要方向，電動汽車充電站的技術(shù)發(fā)展、布局、建設(shè)又是，電動汽車充電站的技術(shù)發(fā)展、布局、建設(shè)又是發(fā)展電動汽車必不可少的重要環(huán)節(jié)。電動汽車充發(fā)展電動汽車必不可少的重要環(huán)節(jié)。電動汽車充電站電氣系統(tǒng)解決方案不但能提供電動汽車電池電站電氣系統(tǒng)解決方案不但能提供電動汽車電池充電、換電，還能擴(kuò)展為分布式儲能電站，開放充電、換電，還能擴(kuò)展為分布式儲能電站，開放、互動、智能的充放電管理，將使具有儲能電站、互動、智能的充放電管理，將使具有儲能電站功能的充電站成為智能電網(wǎng)的重要組成能部分。功能的充電站成為智能

2、電網(wǎng)的重要組成能部分。1.2電氣系統(tǒng) 交流充電樁電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)交流充電樁電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì):主回路由輸入保護(hù)主回路由輸入保護(hù)斷路器、交流智能電能表、交流控制接觸器和充斷路器、交流智能電能表、交流控制接觸器和充電接口連接器組成；二次回路由控制繼電器、急電接口連接器組成；二次回路由控制繼電器、急停按鈕、運(yùn)行狀態(tài)指示燈、充電樁智能控制器和停按鈕、運(yùn)行狀態(tài)指示燈、充電樁智能控制器和人機(jī)交互設(shè)備（顯示、輸入與刷卡）組成。人機(jī)交互設(shè)備（顯示、輸入與刷卡）組成。 主回路輸入斷路器具備過載、短路和漏電保護(hù)功主回路輸入斷路器具備過載、短路和漏電保護(hù)功能；交流接觸器控制電源的通斷；連接器提供與能；交流接觸器控制電源的通斷

3、；連接器提供與電動汽車連接的充電接口，具備鎖緊裝置和防誤電動汽車連接的充電接口，具備鎖緊裝置和防誤操作功能。操作功能。二次回路提供二次回路提供“啟停啟?！笨刂婆c控制與“急停急?！辈僮?；信操作；信號燈提供號燈提供“待機(jī)待機(jī)”、“充電充電”與與“充滿充滿”狀態(tài)指狀態(tài)指示；交流智能電能表進(jìn)行交流充電計(jì)量；人機(jī)交示；交流智能電能表進(jìn)行交流充電計(jì)量；人機(jī)交互設(shè)備則提供刷卡、充電方式設(shè)置與啟?？刂撇倩ピO(shè)備則提供刷卡、充電方式設(shè)置與啟?？刂撇僮?。作。充電接口連接器插座界面1.3充電站電氣系統(tǒng)組成部分1.3.1 供電系統(tǒng) 供電系統(tǒng)主要為充電設(shè)備提供電源，主要由供電系統(tǒng)主要為充電設(shè)備提供電源，主要由一次設(shè)備（包

4、括開關(guān)、變壓器及線路等）和二次一次設(shè)備（包括開關(guān)、變壓器及線路等）和二次設(shè)備（包括檢測、保護(hù)、控制裝置等）組成，專設(shè)備（包括檢測、保護(hù)、控制裝置等）組成，專門配備有源濾波裝置消除諧波，穩(wěn)定電網(wǎng)。門配備有源濾波裝置消除諧波，穩(wěn)定電網(wǎng)。1.3.2 充電設(shè)備 充電設(shè)備是整個(gè)充電站電氣系統(tǒng)的核心部分充電設(shè)備是整個(gè)充電站電氣系統(tǒng)的核心部分，一般分直流充電裝置和交流充電裝置（樁），一般分直流充電裝置和交流充電裝置（樁），直流充電裝置，即非車載充電機(jī)，實(shí)現(xiàn)電池快充直流充電裝置，即非車載充電機(jī)，實(shí)現(xiàn)電池快充功能功能. 非車載充電機(jī)，通過進(jìn)口高頻整流逆變模塊，不非車載充電機(jī)，通過進(jìn)口高頻整流逆變模塊，不僅能對動

5、力電池進(jìn)行安全、快速地充電，而且依僅能對動力電池進(jìn)行安全、快速地充電，而且依靠控制器與后臺系統(tǒng)的通訊，能將動力電池的能靠控制器與后臺系統(tǒng)的通訊，能將動力電池的能量回饋到電網(wǎng)，完成電網(wǎng)與電池之間的雙向能量量回饋到電網(wǎng)，完成電網(wǎng)與電池之間的雙向能量交換。非車載充電機(jī)采用高速交換。非車載充電機(jī)采用高速cancan總線，保證通訊總線，保證通訊連接的快速、可靠。連接的快速、可靠。1.3.3 監(jiān)控系統(tǒng) 充電監(jiān)控系統(tǒng)由一臺或多臺工作站或服務(wù)器充電監(jiān)控系統(tǒng)由一臺或多臺工作站或服務(wù)器組成，可以包括監(jiān)控工作站、數(shù)據(jù)服務(wù)器等，這組成，可以包括監(jiān)控工作站、數(shù)據(jù)服務(wù)器等，這些計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)。監(jiān)控工作站提供充電監(jiān)些計(jì)

6、算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)。監(jiān)控工作站提供充電監(jiān)控人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)充電機(jī)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集控人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)充電機(jī)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集、查詢等工作；數(shù)據(jù)服務(wù)器存儲整個(gè)充電系統(tǒng)的、查詢等工作；數(shù)據(jù)服務(wù)器存儲整個(gè)充電系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)等，提供數(shù)據(jù)服務(wù)及其原始數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)等，提供數(shù)據(jù)服務(wù)及其他應(yīng)用服務(wù)。他應(yīng)用服務(wù)。1.4優(yōu)勢羅賓森的充電站電氣建設(shè)方案的主要技術(shù)優(yōu)勢：羅賓森的充電站電氣建設(shè)方案的主要技術(shù)優(yōu)勢：1.1. 安全、高效、智能、互動的充電管理系統(tǒng)，將使安全、高效、智能、互動的充電管理系統(tǒng)，將使充電站真正成為堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要組成部分。充電站真正成為堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要組成部分。2.2. 成熟

7、的輸配電技術(shù)和優(yōu)化的電能質(zhì)量控制技術(shù)保成熟的輸配電技術(shù)和優(yōu)化的電能質(zhì)量控制技術(shù)保證充電站安全、可靠的并網(wǎng)運(yùn)行。證充電站安全、可靠的并網(wǎng)運(yùn)行。3.103.10年的充電樁技術(shù)沉淀。年的充電樁技術(shù)沉淀。4.全國全國30家主流客車廠的配套供應(yīng)商。家主流客車廠的配套供應(yīng)商。交流充電樁的刷卡交易工作流程如圖交流充電樁的刷卡交易工作流程如圖6 6所示。所示。1.5工作流程圖6刷卡交易工作流程 整體系統(tǒng)由三部分組成：電動汽車充電樁、整體系統(tǒng)由三部分組成：電動汽車充電樁、電池管理系統(tǒng)系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)系統(tǒng)(bms)(bms)、充電管理服務(wù)平臺。、充電管理服務(wù)平臺。電動汽車充電樁電動汽車充電樁 電動汽車充電樁的控制

8、電路主要由單片機(jī)處電動汽車充電樁的控制電路主要由單片機(jī)處理器完成，用戶可自助刷卡進(jìn)行用戶鑒權(quán)、余額理器完成，用戶可自助刷卡進(jìn)行用戶鑒權(quán)、余額查詢、計(jì)費(fèi)查詢等功能，用戶可根據(jù)液晶顯示屏查詢、計(jì)費(fèi)查詢等功能，用戶可根據(jù)液晶顯示屏指示選擇指示選擇4 4種充電模式：包括按時(shí)計(jì)費(fèi)充電、按電種充電模式：包括按時(shí)計(jì)費(fèi)充電、按電量充電、自動充滿、按電量充電等。量充電、自動充滿、按電量充電等。1.6通信管理bmsbms 電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)(bms)(bms)的主要功能是監(jiān)控電池的的主要功能是監(jiān)控電池的工作狀態(tài)工作狀態(tài)( (電池的電壓、電流和溫度電池的電壓、電流和溫度) )、預(yù)測動力、預(yù)測動力電池的電池容量

9、電池的電池容量(soc)(soc)和相應(yīng)的剩余行駛里程，進(jìn)和相應(yīng)的剩余行駛里程，進(jìn)行電池管理以避免出現(xiàn)過放電、過充、過熱和單行電池管理以避免出現(xiàn)過放電、過充、過熱和單體電池之間電壓嚴(yán)重不平衡現(xiàn)象，最大限度地利體電池之間電壓嚴(yán)重不平衡現(xiàn)象，最大限度地利用電池存儲能力和循環(huán)壽命。用電池存儲能力和循環(huán)壽命。充電服務(wù)管理平臺充電服務(wù)管理平臺 充電服務(wù)管理平臺主要有三個(gè)功能：充電管充電服務(wù)管理平臺主要有三個(gè)功能：充電管理、充電運(yùn)營、綜合查詢。充電管理對系統(tǒng)涉及理、充電運(yùn)營、綜合查詢。充電管理對系統(tǒng)涉及到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中式管理，如電動汽車信息到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中式管理，如電動汽車信息、電池信息、用戶卡信

10、息、充電樁信息、電池信息、用戶卡信息、充電樁信息; ;充電運(yùn)營充電運(yùn)營主要對用戶充電進(jìn)行計(jì)費(fèi)管理主要對用戶充電進(jìn)行計(jì)費(fèi)管理; ;綜合查詢指對管理綜合查詢指對管理及運(yùn)營的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析查詢。及運(yùn)營的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析查詢。1.7控制引導(dǎo)系統(tǒng)1.8電動汽車充電機(jī)的分類直流充電機(jī)：指采用直流充電模式為電動汽車動直流充電機(jī)：指采用直流充電模式為電動汽車動力蓄電池總成進(jìn)行充電的充電機(jī)。直流充電模式力蓄電池總成進(jìn)行充電的充電機(jī)。直流充電模式是以充電機(jī)輸出的可控直流電源直接對動力蓄電是以充電機(jī)輸出的可控直流電源直接對動力蓄電池總成進(jìn)行充電的模式。池總成進(jìn)行充電的模式。交流充電機(jī)：指采用交流充電模式為電動汽車

11、動交流充電機(jī)：指采用交流充電模式為電動汽車動力蓄電池總成進(jìn)行充電的充電機(jī)。交流充電模式力蓄電池總成進(jìn)行充電的充電機(jī)。交流充電模式是以三相或單相交流電源向電動汽車提供充電電是以三相或單相交流電源向電動汽車提供充電電源的模式。交流充電模式的特征是：充電機(jī)為車源的模式。交流充電模式的特征是：充電機(jī)為車載系統(tǒng)。載系統(tǒng)。 充電機(jī)適應(yīng)電池類型：充電機(jī)至少能為以下充電機(jī)適應(yīng)電池類型：充電機(jī)至少能為以下三種類型動力蓄電池中的一種充電：鋰離子蓄電三種類型動力蓄電池中的一種充電：鋰離子蓄電池、鉛酸蓄電池、鎳氫蓄電池。池、鉛酸蓄電池、鎳氫蓄電池。 恒壓恒流充電模式，自動完成整個(gè)充電過程恒壓恒流充電模式，自動完成整個(gè)

12、充電過程。使整個(gè)充電過程更貼近電池原有特性，避免采。使整個(gè)充電過程更貼近電池原有特性，避免采用機(jī)車原充電方式所造成的蓄電池欠充、過充等用機(jī)車原充電方式所造成的蓄電池欠充、過充等問題，有效延長蓄電池使用壽命。機(jī)車蓄電池充問題，有效延長蓄電池使用壽命。機(jī)車蓄電池充電機(jī)工作時(shí)無需人工值守，超長時(shí)間充電，無過電機(jī)工作時(shí)無需人工值守，超長時(shí)間充電，無過充危險(xiǎn)。充危險(xiǎn)。1.8.1電路特點(diǎn)1 1采用采用1.3待版電路已非常成熟，使得電路可靠性待版電路已非常成熟，使得電路可靠性提高。提高。 2 2由于充電機(jī)電路工作在開關(guān)狀態(tài)，其轉(zhuǎn)換效率高由于充電機(jī)電路工作在開關(guān)狀態(tài)，其轉(zhuǎn)換效率高，整個(gè)工作期間效率都在，整個(gè)工

13、作期間效率都在90%90%以上，不影響機(jī)車直以上，不影響機(jī)車直流發(fā)電機(jī)原有工作狀態(tài)，對機(jī)車其它設(shè)備不構(gòu)成流發(fā)電機(jī)原有工作狀態(tài)，對機(jī)車其它設(shè)備不構(gòu)成影響。影響。 3 3采用獨(dú)特的控制技術(shù)，使升降壓過渡平穩(wěn)。采用獨(dú)特的控制技術(shù)，使升降壓過渡平穩(wěn)。4 4恒壓壓模式、恒流模式雙環(huán)路控制，工作更穩(wěn)定恒壓壓模式、恒流模式雙環(huán)路控制，工作更穩(wěn)定。5 5保護(hù)電路齊全，各單元電路逐級保護(hù)，使充電機(jī)保護(hù)電路齊全，各單元電路逐級保護(hù)，使充電機(jī)工作更加可靠。工作更加可靠。 6 6獨(dú)特的電路布局和構(gòu)架，使自身輻射小，不對機(jī)獨(dú)特的電路布局和構(gòu)架，使自身輻射小，不對機(jī)車其它設(shè)備構(gòu)成干擾，同時(shí)抗干擾能力強(qiáng)，自身車其它設(shè)備構(gòu)成

14、干擾，同時(shí)抗干擾能力強(qiáng)，自身工作更穩(wěn)定。工作更穩(wěn)定。1.8.2充電機(jī)對供電電壓的要求1.1.直流充電機(jī)輸入為額定線電壓直流充電機(jī)輸入為額定線電壓380v380v10%10%、50501hz1hz的三相交流電；的三相交流電； 2.2.對于容量小于（等于）對于容量小于（等于）7kwkw的交流充電機(jī)，輸入的交流充電機(jī)，輸入為額定電壓為額定電壓220v220v10%10%、50501hz1hz的單相交流電；的單相交流電； 3.3.對于容量大于對于容量大于7kwkw的交流充電機(jī)，輸入為額定線的交流充電機(jī)，輸入為額定線電壓電壓380v380v10%10%、50501hz1hz的三相交流電。的三相交流電。1

15、.8.3電動汽車充電機(jī)的工作原理1.1.充電機(jī)沒有與動力蓄電池總成建立連接時(shí)，充電充電機(jī)沒有與動力蓄電池總成建立連接時(shí)，充電機(jī)經(jīng)過自檢后自動初始化為常規(guī)控制充電方式（機(jī)經(jīng)過自檢后自動初始化為常規(guī)控制充電方式（可選擇手動、可選擇手動、icic卡或充電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)操作方式）卡或充電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)操作方式）。充電機(jī)采用手動操作時(shí)，應(yīng)具有明確的操作指。充電機(jī)采用手動操作時(shí)，應(yīng)具有明確的操作指導(dǎo)信息。導(dǎo)信息。 2.2.充電機(jī)與充電機(jī)與bms成建立連接后，通過成建立連接后，通過can通訊時(shí)時(shí)通訊時(shí)時(shí)交換充電數(shù)據(jù)，按照交換充電數(shù)據(jù)，按照bms要求時(shí)時(shí)對車充電。要求時(shí)時(shí)對車充電。1.8.4充電機(jī)的充電效率和功率因數(shù)

16、 交流輸入交流輸入ac-dcac-dc充電機(jī)的輸出電壓為額定電充電機(jī)的輸出電壓為額定電壓的壓的50%50%100%100%，并且輸出電流為額定電流時(shí)，功，并且輸出電流為額定電流時(shí)，功率因數(shù)應(yīng)大于率因數(shù)應(yīng)大于0.0.92，效率應(yīng)大于等于，效率應(yīng)大于等于90%90%。1.8.5充電機(jī)接口和通信要求充電機(jī)接口：充電機(jī)與電動汽車之間的連接應(yīng)包充電機(jī)接口：充電機(jī)與電動汽車之間的連接應(yīng)包括以下幾部分：高壓充電線路、充電控制導(dǎo)引線括以下幾部分：高壓充電線路、充電控制導(dǎo)引線、充電控制電源線、充電監(jiān)控通信連接線、接地、充電控制電源線、充電監(jiān)控通信連接線、接地保護(hù)線。同時(shí)，充電機(jī)與充電站監(jiān)控系統(tǒng)連接的保護(hù)線。同時(shí)

17、，充電機(jī)與充電站監(jiān)控系統(tǒng)連接的通信接口。通信接口。 充電機(jī)通信要求：推薦采用充電機(jī)通信要求：推薦采用cancan總線以及總線以及can2.0can2.0協(xié)議作為充電機(jī)的通信總線形式和通信協(xié)議。協(xié)議作為充電機(jī)的通信總線形式和通信協(xié)議。 通信內(nèi)容包括：動力蓄電池單體、模塊和總成通信內(nèi)容包括：動力蓄電池單體、模塊和總成的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，充電過程中電池的狀態(tài)參數(shù)，的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，充電過程中電池的狀態(tài)參數(shù)，充電機(jī)工作狀態(tài)參數(shù)，車輛基本信息等。充電機(jī)工作狀態(tài)參數(shù)，車輛基本信息等。1.8.6電動汽車充電機(jī)的使用和保養(yǎng) 交流電源插座必須與充電機(jī)的交流電源插頭相匹交流電源插座必須與充電機(jī)的交流電源插頭相匹配。配。 交流電壓應(yīng)較穩(wěn)定，變化不應(yīng)超過交流電壓應(yīng)較穩(wěn)定，變化不應(yīng)超過380v0v1010范圍。范圍。 充電操作程序：充電操作程序：a a、開車輛的電源鎖開關(guān)、開車輛的電源鎖開關(guān)b b、充電、充電插頭與車身充電插座。插頭與車身充電插座。 充電器接通電源后，當(dāng)接線正確時(shí)電源指示燈亮充電器接通電源后，當(dāng)接線正確時(shí)電源指示燈亮，1-30a1-30a充電電流指示燈亮一路恒充、二路恒充指充電電流指示燈亮一路恒充、二路恒充指示燈亮。充電時(shí)間虧電狀態(tài)下示燈亮。充電時(shí)間虧電狀態(tài)下1010小時(shí)以上為好。小時(shí)以上為好。 充電過程變化如下：第一階段恒流充電過程變化如下：第一階段恒流25a25a充電充電