電動(dòng)汽車充電樁工作原理.ppt

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電動(dòng)汽車充電樁工作原理 一 概述 發(fā)展電動(dòng)汽車是國家新能源戰(zhàn)略的重要方向 電動(dòng)汽車充電站的技術(shù)發(fā)展 布局 建設(shè)又是發(fā)展電動(dòng)汽車必不可少的重要環(huán)節(jié) 電動(dòng)汽車充電站電氣系統(tǒng)解決方案不但能提供電動(dòng)汽車電池充電 換電 還能擴(kuò)展為分布式儲(chǔ)能電站 開放 互動(dòng) 智能的充放電管理 將使具有儲(chǔ)能電站功能的充電站成為智能電網(wǎng)的重要組成能部分 二 電氣系統(tǒng) 交流充電樁電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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)功能 交流接觸器控制電源的通斷 連接器提供與電動(dòng)汽車連接的充電接口 具備鎖緊裝置和防誤操作功能 二次回路提供 啟停 控制與 急停 操作 信號(hào)燈提供 待機(jī) 充電 與 充滿 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)交互設(shè)備則提供刷卡 充電方式設(shè)置與啟?？刂撇僮?充電接口連接器插座界面 三 X EVR充電站電氣系統(tǒng)組成部分 X EVR充電站電氣系統(tǒng)包括供電系統(tǒng) 充電設(shè)備 監(jiān)控系統(tǒng)三大部分 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 專門配備有源濾波裝置消除諧波 穩(wěn)定電網(wǎng) 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 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)電池快充功能 可按功率輸出分成大型 中型 小型 公司產(chǎn)品型號(hào)為X DR 交流充電裝置 樁 提供電池慢充功能 公司產(chǎn)品型號(hào)X AR X DR型非車載充電機(jī)采用V2G技術(shù) 通過進(jìn)口高頻IGBT整流逆變模塊 不僅能對動(dòng)力電池進(jìn)行安全 快速地充電 而且依靠控制器與后臺(tái)系統(tǒng)的通訊 能將動(dòng)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交換 X DR型非車載充電機(jī)采用高速CAN總線 保證通訊連接的快速 可靠 具體原理圖 實(shí)物圖如下 X DR型非車載充電機(jī) 交流充電樁主要提供車輛慢充的功能 輸出為交流電 連接車載充電器 具體原理圖 實(shí)物圖如下 3 3監(jiān)控系統(tǒng)充電監(jiān)控系統(tǒng)由一臺(tái)或多臺(tái)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)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(chǔ)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)及其他應(yīng)用服務(wù) 交流充電樁的刷卡交易工作流程如圖6所示 四 工作流程 圖6刷卡交易工作流程 五 通信管理 整體系統(tǒng)由四部分組成 電動(dòng)汽車充電樁 集中器 電池管理系統(tǒng)系統(tǒng) BMS 充電管理服務(wù)平臺(tái) 電動(dòng)汽車充電樁電動(dòng)汽車充電樁的控制電路主要由嵌入式ARM處理器完成 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 也可提供語音輸出接口 實(shí)現(xiàn)語音交互 用戶可根據(jù)液晶顯示屏指示選擇4種充電模式 包括按時(shí)計(jì)費(fèi)充電 按電量充電 自動(dòng)充滿 按里程充電等 集中器電動(dòng)汽車充電機(jī)控制器與集中器利用CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互 集中器與服務(wù)器平臺(tái)利用有線互聯(lián)網(wǎng)或無線GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互 為了安全起見 電量計(jì)費(fèi)和金額數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)安全加密 BMS電池管理系統(tǒng) BMS 的主要功能是監(jiān)控電池的工作狀態(tài) 電池的電壓 電流和溫度 預(yù)測動(dòng)力電池的電池容量 SOC 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(chǔ)能力和循環(huán)壽命 充電服務(wù)管理平臺(tái)充電服務(wù)管理平臺(tái)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)涉及到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中式管理 如電動(dòng)汽車信息 電池信息 用戶卡信息 充電樁信息 充電運(yùn)營主要對用戶充電進(jìn)行計(jì)費(fèi)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 六 控制引導(dǎo)系統(tǒng) 連接方式見圖B2 圖B3 圖B4 圖中各部件的功能與特性見表B1 七 電動(dòng)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(dòng)汽車動(dòng)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(dòng)力蓄電池總成進(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(dòng)汽車動(dòng)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(dòng)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)至少能為以下三種類型動(dòng)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 恒壓恒流充電模式 自動(dòng)完成整個(gè)充電過程 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 無過充危險(xiǎn) 7 1電路特點(diǎn)1 采用已非常成熟的Buck BoostConverter電路拓?fù)浜图夹g(shù) 使得電路可靠性提高 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 整個(gè)工作期間效率都在90 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)成影響 3 采用獨(dú)特的控制技術(shù) 使升降壓過渡平穩(wěn) 4 電壓模式 電流模式雙環(huán)路控制 工作更穩(wěn)定 4 電壓模式 電流模式雙環(huán)路控制 工作更穩(wěn)定 4 電壓模式 電流模式雙環(huán)路控制 工作更穩(wěn)定 5 保護(hù)電路齊全 各單元電路逐級(jí)保護(hù) 使充電機(jī)工作更加可靠 6 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) 自身工作更穩(wěn)定 7 2功能特點(diǎn)1 該充電機(jī)具有手動(dòng) 自動(dòng)和短接三種狀態(tài)控制 使用操作更加靈活 a 自動(dòng)狀態(tài) 充電機(jī)可根據(jù)內(nèi)燃機(jī)工作情況 自動(dòng)切換工作狀態(tài) 自動(dòng)完成電池的接入 短接狀態(tài) 斷開充電的全過程 不增加工作人員的工作強(qiáng)度 b 手動(dòng)狀態(tài) 無論是否啟動(dòng)發(fā)電機(jī) 均可強(qiáng)制充電機(jī)工作在充電狀態(tài) 此功能便于在機(jī)車保養(yǎng)維護(hù)期間 對其電池的保養(yǎng)和維護(hù)時(shí) 不需使用其它額外充電設(shè)備 通過保養(yǎng)檢修時(shí)所用110V外接供電線路 就可完成電池的充電保養(yǎng) c 短接狀態(tài) 在充電機(jī)發(fā)生故障或不需要充電機(jī)工作時(shí) 隔離充電機(jī) 恢復(fù)機(jī)車原有線路 無論充電機(jī)發(fā)生任何情況 均能保證機(jī)車正常工作狀態(tài)2 自帶LED電壓和電流顯示 便于監(jiān)視充電機(jī)工作狀態(tài) 3 體積小巧 便于安裝 7 3充電機(jī)對供電電壓的要求1 直流充電機(jī)輸入為額定線電壓380V 10 50 1Hz的三相交流電 2 對于容量小于 等于 5kW的交流充電機(jī) 輸入為額定電壓220V 10 50 1Hz的單相交流電 3 對于容量大于5kW的交流充電機(jī) 輸入為額定線電壓380V 10 50 1Hz的三相交流電 7 4電動(dòng)汽車充電機(jī)的工作原理1 充電機(jī)沒有與動(dòng)力蓄電池總成建立連接時(shí) 充電機(jī)經(jīng)過自檢后自動(dòng)初始化為常規(guī)控制充電方式 可選擇手動(dòng) IC卡或充電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)操作方式 充電機(jī)采用手動(dòng)操作時(shí) 應(yīng)具有明確的操作指導(dǎo)信息 2 充電機(jī)與動(dòng)力蓄電池總成建立連接后 通過通信獲得動(dòng)力蓄電池總成的充電信息 自動(dòng)初始化為動(dòng)力蓄電池總成ECU自動(dòng)控制方式 簡稱自動(dòng)控制充電方式 7 5充電機(jī)的充電效率和功率因數(shù)交流輸入隔離型AC DC充電機(jī)的輸出電壓為額定電壓的50 100 并且輸出電流為額定電流時(shí) 功率因數(shù)應(yīng)大于0 85 效率應(yīng)大于等于90 直流輸入非隔離型DC DC充電機(jī)的效率待定 7 6充電機(jī)接口和通信要求充電機(jī)接口 充電機(jī)與電動(dòng)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 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)應(yīng)預(yù)留與充電站監(jiān)控系統(tǒng)連接的通信接口 充電機(jī)通信要求 推薦采用CAN總線以及CAN2 0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(dòng)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) 充電機(jī)工作狀態(tài)參數(shù) 車輛基本信息等 7 7電動(dòng)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配 交流電壓應(yīng)較穩(wěn)定 變化不應(yīng)超過220V 10 范圍 充電操作程序 a 開車輛的電源鎖開關(guān)b 充電插頭與車身充電插座c 電源插頭與市電插座相連 充電器接通電源后 當(dāng)接線正確時(shí)電源指示燈亮 1 30A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10小時(shí)以上為好 充電過程變化如下 第一階段恒流25A充電6小時(shí)左右 第二階段恒壓充電3小時(shí)左右 最后進(jìn)入浮充階段 這時(shí) 浮充燈會(huì)亮 充電電流指示燈只亮1 2只 風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動(dòng) 包合燈亮進(jìn)入浮充階段說明電池電量已經(jīng)充足 待電池充滿電后 或任何需要關(guān)機(jī)時(shí) 必須先斷開電器輸入端電源 然后再斷開充電器與電池之間的連接