關(guān)于電動(dòng)汽車(chē)的充電系統技術(shù)

電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展包括電動(dòng)汽車(chē)以及能源供給系統的研究和開(kāi)發(fā)，其中能源供給系統是指充電基礎設施，供電、充電和電池系統及能源供給模式。電動(dòng)汽車(chē)充電技術(shù)作為一個(gè)新的科技領(lǐng)域，世界各國都置身于充電技術(shù)的研究，并擬制作充電技術(shù)標準，為未來(lái)企業(yè)發(fā)展占據先機。

1.充電系統標準發(fā)展

因為目前電動(dòng)汽車(chē)充電站建設的規模小、數量少，所以電動(dòng)汽車(chē)充電站相關(guān)技術(shù)大部分還處在實(shí)際應用的初級階段。國際上電動(dòng)汽車(chē)充電系統的標準主要是IEC 發(fā)布的IEC61851:2001，該標準包括三個(gè)部分，分別為：一般要求、電動(dòng)車(chē)輛與交流/直流電源的連接要求、電動(dòng)車(chē)輛與交流/直流充電站。

我國根據國內電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展狀況，于2001年制定了3個(gè)標準，這3個(gè)標準分別等同采用了IEC61851的3個(gè)部分。近年來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)以及電力技術(shù)的快速發(fā)展，這些標準已不能滿(mǎn)足當前的發(fā)展需求，而且這些標中缺乏通信協(xié)議、監控系統等方面的內容。目前國家電網(wǎng)公司為了規范內部電動(dòng)汽車(chē)的應用，已經(jīng)頒布了6項與電動(dòng)汽車(chē)充電站相關(guān)的企業(yè)標準。

目前供電、充電和電池系統應用集成技術(shù)和相關(guān)標準及規范研究的缺乏，仍然是電動(dòng)汽車(chē)推廣應用的主要薄弱環(huán)節，給電動(dòng)汽車(chē)下一步的發(fā)展和充電設施的統一規劃帶來(lái)了很大的困難。能夠保證大規模充電站正常運營(yíng)的充電站監控系統尚無(wú)成熟產(chǎn)品，充電站監控系統和充電機間的通信協(xié)議和通信接口尚無(wú)統一的標準可以遵循，各充電站之間也無(wú)信息聯(lián)系。

2 電動(dòng)汽車(chē)常用充電模式

根據電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組的技術(shù)和使用特性，電動(dòng)汽車(chē)的充電模式存在一定的差別。對于充電方案的選擇，現今普遍存在常規充電、快速充電和電池組快速更換系統三種模式。

2.1　常規充電

1)概念：蓄電池在放電終止后，應立即充電(在特殊情況下也不應超過(guò)24h)，充電電流相當低，大小約為15A，這種充電叫做常規充電(普通充電)。常規蓄電池的充電方法都采用小電流的恒壓或恒流充電，一般充電時(shí)間為5-8小時(shí)，甚至長(cháng)達10至20多個(gè)小時(shí)。

2)優(yōu)缺點(diǎn)：因為所用功率和電流的額定值并不關(guān)鍵，因此充電器和安裝成本比較低;可充分利用電力低谷時(shí)段進(jìn)行充電，降低充電成本;可提高充電效率和延長(cháng)電池的使用壽命。常規充電模式的主要缺點(diǎn)為充電時(shí)間過(guò)長(cháng)，有緊急運行需求時(shí)難以滿(mǎn)足。

2.2　快速充電

快速充電又稱(chēng)應急充電，是以較大電流短時(shí)間在電動(dòng)汽車(chē)停車(chē)的20分鐘至2小時(shí)內，為其提供短時(shí)充電服務(wù)，一般充電電流為150～400A。

1)概念：常規蓄電池的充電方法一般時(shí)間較長(cháng)，給實(shí)際使用帶來(lái)許多不便?？焖俪潆婋姵氐某霈F，為純電動(dòng)汽車(chē)的商業(yè)化提供了技術(shù)支持。

2)優(yōu)缺點(diǎn)：充電時(shí)間短;充電電池壽命長(cháng)(可充電2000次以上);沒(méi)有記憶性，可以大容量充電及放電，在幾分鐘內就可充70%～80%的電;由于充電在短時(shí)間內(約為10-15分鐘)就能使電池儲電量達到80%-90%，與加油時(shí)間相仿，因此，建設相應充電站時(shí)可不配備大面積停車(chē)場(chǎng)。但是，相對常規充電模式，快速充電也存在一定的缺點(diǎn)：充電器充電效率較低，應的工作和安裝成本較高;，充電電流大，，特別考慮。

2.3　機械充電

1)概念：即電池組快速更換系統。通過(guò)直接更換電動(dòng)汽車(chē)的電池組來(lái)達到為其充電的目的。由于電池組重量較大，更換電池的專(zhuān)業(yè)化要求較強，需配備專(zhuān)業(yè)人員借助專(zhuān)業(yè)機械來(lái)快速完成電池的更換、充電和維護。

2)優(yōu)缺點(diǎn)：電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)可租用充滿(mǎn)電的蓄電池，更換已經(jīng)耗盡的蓄電池，有利于提高車(chē)輛使用效率，也提高了用戶(hù)使用的方便性和快捷性;對更換下來(lái)的蓄電池可以利用低谷時(shí)段進(jìn)行充電，降低了充電成本，提高了車(chē)輛運行經(jīng)濟性;解決了充電時(shí)間乃至蓄存電荷量、電池質(zhì)量、續駛里程長(cháng)及價(jià)格等難題;可以及時(shí)發(fā)現電池組中單電池的問(wèn)題，進(jìn)行維修工作，對于電池的維護工作將具有積極意義，電池組放電深度的降低也將有利于提高電池的壽命。

3 充電站監控系統

電動(dòng)汽車(chē)充電站是保障電動(dòng)汽車(chē)正常使用的能源基礎服務(wù)設施，電動(dòng)汽車(chē)充電站監控系統作為充電站站內設備的集中監控系統，研究開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(chē)充電站監控系統非常有必要。目前國內開(kāi)發(fā)的充電站監控系統基本具備以下幾大功能。

3.1　充電監控功能

1)對充電樁的監控：監視充電樁的交流輸出接口的狀態(tài)，如電流、電壓、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、保護狀態(tài)等;采集與充電樁相連接的電動(dòng)汽車(chē)的基本信息;控制充電樁交流輸出接口的開(kāi)斷。

2)對充電機的監控：充電機作為被監控對象，上送給監控系統主要包含兩類(lèi)數據，充電機狀態(tài)信息;電池狀態(tài)信息。

3.2　配電監控功能

實(shí)現對電動(dòng)汽車(chē)充電站配電設備的監控，方便統一管理和數據共享?？蓪?shí)現對整站的總功率、總電流、總電量、功率因數、主變狀態(tài)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、無(wú)功補償及諧波治理設備的監視和控制。

3.3 電池維護監控功能

在大型綜合充電站中，當電池使用一段時(shí)間之后，由于電池包中的電池模塊可能存在一致性的問(wèn)題，需要通過(guò)專(zhuān)門(mén)的電池維護設備對電池進(jìn)行維護、評估，來(lái)決定是否對電池進(jìn)行重新配組。

3.4　快速更換設備監控功能

在具備電池快速更換設備的充電站中，充電站監控系統可采集快速更換設備當前軌道位置、設備狀態(tài)等信息，可通過(guò)充電站監控系統對電池快速更換設備下發(fā)具體電池更換命令：讓快速更換設備在指定軌道位置更換電池架上指定位置的電池包。

統是指充電基礎設施，供電、充電和電池系統及能源供給模式。