电动轿车充电方面的内容较多,一般的潜在购车者,或许将之与手机充电与电动自行车充电两者联系起来。前者是3.6V锂电池,后者是36V铅酸或锂电池组,与电动轿车内的电池组容量比较,差异较大。所以电动轿车所面对的问题更多,其体系也比较杂乱。
因为在公司首要是对充电方面的业务担任,所以从个人的视点来看,我国开展电动轿车,充电问题是根本性的问题,而充电的问题,则是十分难处理的。充电体系,是将电网中沟通电能,经过整流和调压改变之后,依据电池体系的实践情况和需求,有序的将电能存储到电池体系里边。
从充电的性质分类,如图1所示可以分为:
图1 充电分类图
1. 沟通充电:是可充电新能源轿车最为首要和遍及的办法,简直一切的电动轿车都会保存这种充电形式。沟通充电首要包含,外部充电桩线束、车端充电插座、车载充电机、充电继电器和充电操控软件。
图2 充电形式
- 供电设备:将沟通电从电网安全传递到电动轿车上,依据IEC的界说,课分为三种形式,形式1不带充电操控、形式2带充电操控和形式3的充电桩。
- 充电接口:沟通充电插头是在62196-2中界说的,干流的现在为两种一类和二类,国内是自主的规范GB/T30234与之对应。
- 车载充电机:车载充电机将沟通转换成直流电,功率规模首要从3.3KW~7.6KW。其根本结构为整流桥、PFC、DC-DC变压模块,依据电池体系的电压等级,车载充电机的输出电压往往较为广泛。
- 充电继电器:因为充电回路和放电回路一般都是分隔的,车载充电机与电池组相连还一般经过电池组内正负极继电器。
- 充电操控软件:充电操控一般是在电池处理体系内完结的,不过因为充电体系这个时分往往需求处理整个车内的电气体系,均衡高压电池和12V电池,往往也和整车操控体系有着直接的联系。
2. 直流充电:经过外部的充电机,将直流电流直接经过充电接口灌入电池组之内。
直流充电的途径,可以分为两种:
- 如图3所示的i MiEV中简略直接的将直流充电接口同电池体系内配电盒直接对接起来;
- 还有一种办法是经过逆变器的通路,复用原有的大电流放电的途径来作为直流充电运用。
直流充电的操控较为杂乱,现在在活跃拟定依据Combo的交直流一体插座所运用PLC通讯办法;国内是依据CAN体系的通讯办法。
3. 无线充电:让人感到惊奇的是,在20年曾经,通用轿车的EV1选用的是感应式无线充电的办法。无线充电的办法,从原理上来说有无线感应、电磁共振等办法。
- 从长时刻来看,让用户对车辆插拔操作,将用久了脏兮兮电缆收好,必定是不实际的,所以无线充电未来大有可为。
- 现在的无线充电体系,是面对实际的问题的,比方部件体积、充电功率、方位对准、充电安全和量产牢靠性等。整体来看在电动轿车上运用,无线充电现在是处在前期的阶段,职业的规范都在拟定中,这儿暂时不具体叙说。
图3 交直流充电体系
因为电动轿车充电体系,存在充电设备和电动轿车匹配的问题,国内外有着许多的规范来界说:
(1)插头:IEC62196系列的三个规范,包含传到充电的交直流接口,国内对应的GB20234的规范。
(2)通讯:IEC61851-24和ISO、IEC15118,前者首要针对直流充电通讯,后者是对整个轿车和电网通讯做了体系的界说。
(3)充电拓扑:IEC61851为中心的操控拓扑。
(4)充电安全:这方面的规范,是将充电体系归入原有的电气装置规范中。
图4 电动轿车充电规范概览
对用户而言,以上的很大一部分都没有意义。怎么样在各种环境下给车充电才是关键。依据充电环境的不同,依照国外的经历:充电依照充电地址的地址本分类,如图4所示可以分为
图5 充电地址分类
(1)公共区域充电:公共区域充电,首要包含商业设备如购物、休闲场所地址地的充电;当地电网兴修的充电设备,其首要意图是便利。
- 此类充电,一般是在原有的泊车场和泊车位的基础上架起的。因为充电速度的原因,其意图是为了用户充电作为一项弥补办法。在国外,现在作为一项推行办法,也在渐渐打开。
- 当然,在国内的情况十分特别。现在绝大多数的充电站,都是公共兴修的,在地图上所看到的充电桩,都是公共充电桩,由国家电网(2013年前建立约10000个)和南方电网兴修。
- 开展公共沟通充电设备,首要面对着泊车、充电规范、计费和接入要求等等。当然好的方面来看,只需电网和土当地面联动,比方电动轿车充电塔如图6所示之类的规划,在我国也或许兴修国际一流的公共充电设备出来的。
快速直流充电尽管从电网来看,或许有较大的电网负荷冲击等考虑要素,作为对电动轿车运用促进,终究是一项有用的办法。现在国家电网计划在高速公路附件规划直流充电站的网络便是一个可行的测验。
只需我国两个电网公司,将换电和充电天公地道,将一部分出资和精力放在沟通充电方面,信任未来公共充电的问题是可以处理的。
图6 国家电网的充电塔规划
(2)作业区域充电:此类首要是上班的区域安置充电设备,假如上班过程中可以把电充溢,这样即使是电动路程较短的插电式混合动力(PHEV)也可以保证上下班过程中是彻底用电在驱动,运用本钱小了许多。因为兴修的费用以及电费等原因,想要企业在其职工泊车场上兴修充电桩等充电设备,有较大的阻力。
(3)用户家中充电:在家中充电也是首要需求保证的,经过许多的研讨,用户最首要的充电也便是发生在自己家里边。榜首是因为用车需求,第二是充电设备答应。在我国的情况是比较特别,这块的确最为困难的办法,后文将具体分析在我国公寓环境内遇到的一些问题。
在我国,假定有一辆有着安全和牢靠的充电体系的电动轿车,怎么样给它充电。这个问题,难死国内外车厂与充电相关的一切人。限于篇幅,这儿仅针对国内城市的私家住所里边的充电问题。当时我国的处理部门,是做出了一些测验的,小规模内做出的试行规定是对车主的资质进行界说,关于想要给电动轿车充电需求具有以下的条件才可以试着去请求,当然这个充电桩一般是和车牌进行相关的。
图7 充电设备的方针要求
1. 房产的产权证明:也便是说,只要在小区内具有房产。
2. 固定的泊车位:这代表着有必要要有一个固定车位。
3. 新能源轿车具有证明:这个是十分风趣的作业,插电式新能源轿车购买之前需求保证充电,可是在装置充电桩的时分需求有具有证明,先有鸡仍是先有蛋呢?
4. 物业证明赞同施工:这个施工证明,其实很难开,需求分地下车库和地上车位的施工布线图。
5. 业委会赞同施工:这个作业和物业证明相同的费事。
6. 消防答应:当时的充电设备和消防这边的作业还没彻底对接上,因为地下车库是归于人防设备,这条也是省不了的。
满意了以上的要求,还需求和当地的供电局来进行装置的事宜。所以,现在的私家充电是很难的,不光是约束条件很严厉,办成这个作业的时刻本钱也很高的。
咱们再来看看给电动轿车充电设备的本钱,为了给用户的车位安上,咱们需求:
- 充电桩:现在的充电桩,首要是国内的企业在做,里边包含电表、维护电路和操控电路。一般可分为挂壁式和落地式两种。
- 衔接线束:在地下车库里边,电气导线从配电出来今后,需求经过线管维护后在天花板上过;假如是地上车位的,是从居民楼的配电盒之内接出,经过线管维护,还需求必定的土建施工才可以。
- 充电线束:衔接充电桩和充电轿车,用户需求随车携带。
- 营建费用:完结上述的作业。
在付出了以上的本钱今后,单个客户是可以满意充电需求的。现实上,想要满意多数人具有充电新能源车的愿望,仍是很困难的,首要的原因是,我国的配电网的规划是较为保存的。假定在如图7所示的小区地下泊车库内为一切的电动轿车规划配电电路,这也是一个较为困难的作业,特别是地下车库也具有人防工事的特点。以参考文献【1】中供给的详尽数据,地下车库内电力负荷首要有风机、水泵及消防联动设备等,照明负荷首要有正常照明和应急照明负荷等,一切用电设备均为220/380V低压用电负荷。其间消防水泵、火灾主动报警、主动救活、排烟设备、火灾应急照明及分散指示标志等消防用电属一级负荷,地下车库平常的用电负荷为1100KW。
1. 因为消防的要求,自身的泊车位都是依照防火区的要求进行距离的,当某个方位需求将衔接线束衔接的时分,需求依据法规要求进行规划。
2. 因为自身配电体系不考虑用户在地下车库停电,充电的负荷只能从备用的负荷中取点,在各个配电柜里边衔接是有限的。
3. 因为非预装的体系,就面对先后次第干与的问题,当电动轿车在小区内遍及之时,公共区域的规划体系升级是个很杂乱的问题。
图8 小区地下泊车示意图
由上叙说,因为我国当时的配电体系规划,从电气规范上就没有考虑电动轿车,并且配电体系的更新本钱消耗巨大,所以选用固定负荷叠加的办法是行不通的。这点电网是做过必定的研讨的,如参考文献【2】中所示的那样,文献中运用的是蒙特卡罗的办法,或许与现实存在较大的差异。
- 在没有遭到任何鼓励的条件下,电动轿车停靠时接入电网即开端充电。用户接入电网的时刻首要会集在 8:30 和 19:30 左右,所以这两个时刻的充电负荷急剧添加,负荷曲线呈现了尖峰。从理论上来看,小区泊车场、小区配电、社区配电以及更往上的体系,遭到的负荷是必定的。鉴于当时小区的修建遵从的规划要求也不同,这种影响是不确定的。
- 引进峰谷电价,用户均在谷期清晨 0 点开端充电。在清晨 0 点时,电网负荷急剧增加,阐明电动轿车的会集充电行为给电网造成了较大的冲击,尤其是在谷期时段开端的时分。电力价格机制,关于现在略带贵重的电动轿车影响是不大的,今后相关于轿车的费用,电费也是个小头。可是我信任这个机制发挥得好,也是有价值的。
- 电网公司能直接操控一切电动轿车的充电行为,则其将依据电网的负荷情况来优化充电时刻,此刻能得到比较抱负的电网负荷曲线。在IEC61851.1一开端,电动轿车充电遵从的PWM操控扶引电路,便是为了有用操控电力负荷。我国的电力职业,假如可以活跃参与智能充电的研讨和投入,活跃扶引ISO15118整个车网未来通讯的主导,电动轿车充电负荷关于电网而言,应该不是那么大的问题。
开展电动轿车,关于充电基础设备是一个机会更是一个应战,现在电网也对这块范畴向民营本钱开发,趋势是较好的,引进更多的本钱和资源,希望能带来更好的成果。
参考文献
【1】地下车库电气规划关键 刘宝川
【2】电动轿车充电行为对电网负荷曲线的影响 荆朝霞
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《轿车电子瞭望台》之一:轿车电子的未来不容乐观
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