《新能源汽車(chē)結(jié)構(gòu)與原理》課件 項(xiàng)目四 任務(wù)一 充電系統(tǒng)概述

《新能源汽車(chē)結(jié)構(gòu)與原理》項(xiàng)目四充電系統(tǒng)04項(xiàng)目四充電系統(tǒng)

充電系統(tǒng)任務(wù)一充電系統(tǒng)概述任務(wù)二充電機(jī)任務(wù)三充電站任務(wù)一充電系統(tǒng)概述學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.了解電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)的基本概念。2.熟知電動(dòng)汽車(chē)的慢速充電系統(tǒng)。3.熟知電動(dòng)汽車(chē)的快速充電系統(tǒng)。一、電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)概述

（一）電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)是維持電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行的能源補(bǔ)給設(shè)施，是從供電電源提取能量對(duì)動(dòng)力電池充電時(shí)使用的有特定功能的電力轉(zhuǎn)換裝置。主要包括交流（慢速）充電系統(tǒng)和直流（快速）充電系統(tǒng)，電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)如圖所示。任務(wù)一充電系統(tǒng)概述一、電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)概述

（二）電動(dòng)汽車(chē)對(duì)充電系統(tǒng)的基本要求（1）安全性包括人員的人身安全和動(dòng)力電池的安全。（2）易用性具有較高的智能性，不需要操作人員過(guò)多干預(yù)充電過(guò)程。（3）經(jīng)濟(jì)性?xún)r(jià)格低廉、性能優(yōu)異的充電設(shè)備有助于降低整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)的成本，促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)的商業(yè)化推廣。（4）高效性高效率是對(duì)現(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)的重要要求之一。（5）低污染性采用電力電子技術(shù)的充電設(shè)備是一種高度非線性的設(shè)備，會(huì)對(duì)供電網(wǎng)及其他供電設(shè)備產(chǎn)生有害的諧波污染，而且由于充電設(shè)備功率因數(shù)低，在充電系統(tǒng)負(fù)載增加時(shí)，對(duì)供電網(wǎng)的影響也不容忽視。任務(wù)一充電系統(tǒng)概述二、蓄電池的充電方法蓄電池的充電方法分為常規(guī)充電和快速充電兩大類(lèi)。（一）常規(guī)充電1.恒壓充電恒壓充電是指在充電過(guò)程中充電電壓保持不變的充電方法。圖為恒壓充電曲線。剛開(kāi)始充電時(shí)，由于電池電動(dòng)勢(shì)小，故充電電流大，對(duì)電池的使用壽命有不利影響；在充電中后期，電池電動(dòng)勢(shì)增加，充電電流小，會(huì)造成電池長(zhǎng)期充電不足，對(duì)電池壽命造成不利影響。恒壓充電的優(yōu)點(diǎn)是充電時(shí)間較短，缺點(diǎn)是不易使電池完全充足電，充電初期的大電流對(duì)電池壽命不利。任務(wù)一充電系統(tǒng)概述二、蓄電池的充電方法（一）常規(guī)充電2.恒流充電恒流充電是指在充電過(guò)程中充電電流保持一個(gè)較小的恒定值的充電方法，它是通過(guò)調(diào)整充電裝置輸出電壓或改變與蓄電池串聯(lián)的電阻的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)充電電流的恒定。圖為恒流充電曲線。恒流充電方法控制簡(jiǎn)單，但由于電池可接受的充電電流是隨著充電的進(jìn)行而逐漸下降的，在充電后期，充電電能不能有效轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，有一部分轉(zhuǎn)變成熱能散發(fā)掉了。恒流充電的優(yōu)點(diǎn)是電池容量可得到充分利用，充電效率高，有利于延長(zhǎng)電池的使用壽命。缺點(diǎn)是充電時(shí)間長(zhǎng)。任務(wù)一充電系統(tǒng)概述二、蓄電池的充電方法（一）常規(guī)充電任務(wù)一充電系統(tǒng)概述二、蓄電池的充電方法（一）常規(guī)充電3.階段充電法階段充電法為恒流充電和恒壓充電方法的組合，如先恒流后恒壓充電、多段恒流充電、先恒流再恒壓最后再恒流充電的方法等。常用的為先恒流再恒壓的充電方法，鉛酸電池和鋰電池常采用這種方式。任務(wù)一充電系統(tǒng)概述二、蓄電池的充電方法（二）快速充電縮短電池的充電時(shí)間是提高電動(dòng)汽車(chē)使用方便性的重要一環(huán)，通過(guò)改進(jìn)電池結(jié)構(gòu)以降低內(nèi)阻和提高反應(yīng)離子的擴(kuò)散速率，可以縮短電池充電時(shí)間，此外，人們也一直在研究快速充電的方法?？焖俪潆姷谋举|(zhì)是通過(guò)提高充電電流或充電電壓來(lái)加快電池的化學(xué)反應(yīng)速率，提高充電的速度。但是，快速充電的速率是有上限的，過(guò)高的充電速率會(huì)造成電池內(nèi)部壓力上升、溫度上升、電池內(nèi)阻增加等現(xiàn)象，這不僅縮短電池壽命，也使電池可充入容量下降。因此，快速充電的策略是在整個(gè)充電過(guò)程中，充電電流不超過(guò)可接受充電電流但又盡可能接近它。任務(wù)一充電系統(tǒng)概述三、蓄電池的充電方式電動(dòng)汽車(chē)充電方式主要有常規(guī)充電方式、快速充電方式、更換電池充電方式、無(wú)線充電方式和移動(dòng)式充電方式。（一）常規(guī)充電方式常規(guī)充電方式采用恒壓、恒流的傳統(tǒng)充電方式對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電，相應(yīng)的充電器的工作和安裝成本相對(duì)比較低。電動(dòng)汽車(chē)家用充電設(shè)施（車(chē)載充電機(jī)）和小型充電站多采用這種充電方式。車(chē)載充電機(jī)是電動(dòng)汽車(chē)的一種最基本的充電設(shè)備，如左下圖所示。任務(wù)一充電系統(tǒng)概述三、蓄電池的充電方式（二）快速充電方式快速充電方式以150~400A的高充電電流在短時(shí)間內(nèi)為蓄電池充電，與常規(guī)充電方式相比安裝成本相對(duì)較高?？焖俪潆娨部煞Q(chēng)為迅速充電或應(yīng)急充電，其目的是在短時(shí)間內(nèi)給電動(dòng)汽車(chē)充滿(mǎn)電，充電時(shí)間應(yīng)該與燃油車(chē)的加油時(shí)間接近。大型充電站（機(jī)）多采用這種充電方式。如右圖所示。任務(wù)一充電系統(tǒng)概述三、蓄電池的充電方式（三）更換電池充電方式更換電池充電方式采用更換動(dòng)力電池的方法迅速補(bǔ)充車(chē)輛電能，更換電池可在10min以?xún)?nèi)完成，理論上無(wú)限提升了車(chē)輛續(xù)駛里程。圖為利用換電機(jī)器人為電動(dòng)汽車(chē)更換電池。任務(wù)一充電系統(tǒng)概述三、蓄電池的充電方式（四）無(wú)線充電方式電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電方式是利用無(wú)線電能傳輸技術(shù)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電的一種新型充電方式，主要有感應(yīng)式、諧振式和微波無(wú)線電能傳輸3種形式。感應(yīng)式無(wú)線輸電是松散耦合結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于可分離變壓器；諧振式無(wú)線電能傳輸利用近場(chǎng)電磁共振耦合，可以實(shí)現(xiàn)電能中距離有效傳輸；微波無(wú)線電能傳輸是一種遠(yuǎn)場(chǎng)輻射型能量傳輸方式，由于其傳輸效率很低，而且容易對(duì)人體產(chǎn)生危害，因此不宜用于電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電。任務(wù)一充電系統(tǒng)概述三、蓄電池的充電方式（五）移動(dòng)式充電方式對(duì)電動(dòng)汽車(chē)蓄電池而言，最理想的情況是電動(dòng)汽車(chē)在路上巡航時(shí)充電，即所謂的移動(dòng)式充電（MAC）。這樣，電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)就沒(méi)有必要去尋找充電站、停放車(chē)輛并花費(fèi)時(shí)間去充電了。移動(dòng)式充電系統(tǒng)埋設(shè)在一段路面之下，即充電區(qū)，不需要額外的空間。任務(wù)一充電系統(tǒng)概述四、慢速充電系統(tǒng)慢速充電系統(tǒng)通過(guò)慢速充電線束（家用慢速充電線束、充電樁慢速充電線束）與220V家用交流插座或交流充電樁相連為動(dòng)力電池進(jìn)行充電；慢速充電系統(tǒng)將220V交流電轉(zhuǎn)化為直流電，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池的電能補(bǔ)給。任務(wù)一充電系統(tǒng)概述四、慢速充電系統(tǒng)（一）慢速充電系統(tǒng)構(gòu)成慢速充電系統(tǒng)主要是由供電設(shè)備（交流充電樁或家用交流電源）、車(chē)載充電機(jī)、慢充充電口、充電槍、高壓線束、低壓控制線束、高壓控制盒、動(dòng)力電池、整車(chē)控制器（VCU）等部件組成，慢速充電系統(tǒng)構(gòu)成如圖所示。任務(wù)一充電系統(tǒng)概述四、慢速充電系統(tǒng)（二）慢速充電工作原理1.慢速充電系統(tǒng)對(duì)充電條件的要求（1）充電線連接確認(rèn)信號(hào)正常；（2）充電機(jī)供電電源正常（包括220V和12V）及充電機(jī)工作正常；（3）充電喚醒信號(hào)輸出正常（12V）；（4）充電樁、整車(chē)控制器（VCU）、電池管理系統(tǒng)（BMS）之間通信正常；（5）動(dòng)力電池電芯溫度在5℃～45℃之間；（6）單體電池最高電壓與最低電壓差小于0.3V；（7）單體電池最高溫度與最低溫度差小于15℃；（8）絕緣性能大于20MΩ；（9）實(shí)際單體最高電壓不大于額定單體電壓0.4V；（10）高、低壓電路連接正常。任務(wù)一充電系統(tǒng)概述四、慢速充電系統(tǒng)2.慢速充電系統(tǒng)工作過(guò)程交流充電樁（或家用16A供電插座）提供的交流電經(jīng)車(chē)載充電機(jī)整流、濾波、升壓后轉(zhuǎn)換為高壓直流電壓，通過(guò)高壓控制盒連接到動(dòng)力電池，慢速充電系統(tǒng)工作原理如圖所示。任務(wù)一充電系統(tǒng)概述五、快速充電系統(tǒng)（一）快速充電系統(tǒng)構(gòu)成快速充電系統(tǒng)主要由快速充電樁（直流充電樁）、快充接