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电动车充电桩知识你了解多少?

时间:2019-04-27 来源: 关键字:功率   控制   

日前,特斯拉在上海又发生了一起自然事故,目前事故原因还未确定,但专家们不约而同的分析与电池管理或充电有关。本篇文章就来了解一下插电式电动车的充电方式及架构,了解应该从何处入手解决充电安全问题。

本文引用地址: http://power.21ic.com//ene/technical/201904/91110.html

目前,电动车的充电方式主要分三种:非车载充电机(off-board charger), 安装在电动汽车车体外,将交流电能变换为直流电能;车载充电机(on-board charger),固定安装在电动汽车上运行,将交流电能变换为直流电能;交流充电桩AC charging spot,采用传导方式为具有车载充电装置的电动汽车提供交流电源的专用供电装置。

 

 

如图,交流车载充电的好处是节省充电桩成本,更加灵活方便,但是充电功率低,同时增加了车身重量和设计复杂度。而直流充电则可输出更大功率的电流,从而实现超级快充。

 

 

交流充电桩或车载充电机一般为3.5KW、7KW 、15KW功率的充电,而直流充电最小支持为20kW,一般规格有30KW、60KW、80KW、120KW、150KW、180KW等。

板载3.3 kW充电器可以在PHEV中为耗尽的16 kWh电池组充电,在240 V电源下大约4小时内充电至95%。

对于交流充电站来说,汽车工程师协会(SAE)设立了标准,分别为:

1级EVSE(通常为住宅充电器)使用家用120 VAC / 230 VAC电源,可提供12 A至16 A范围内的电流,并可在12至17小时内完成24 kWH电池的充电。

2级EVSE(通常用于商业场所,如商场,办公室等)使用多相240 VAC电源为更强大的车载充电器供电,电流在15 A和80 A之间,为24 kWH电池充电大约八个小时。

3级直流充电桩:这种类型的充电站使用外部充电器直接向车辆电池提供高达400 A的高压(300 V-750 V)直流电。

3级直流充电桩由于是直流供电,不需要板载充电控制,输出电流功率更大,典型的24 kWH电池的充电时间不到30分钟。

根据国际电工委员会(IEC)模式定义(IEC 62196标准)的定义,则有四种充电模式:

模式1 - 从常规电源插座(单相或三相)缓慢充电。

模式2 - 从普通电源插座缓慢充电,但配备EV专用保护装置。

?模式3 - 使用具有控制和保护功能的特定EV多针插座进行慢速或快速充电(根据SAE J1772和IEC 62196标准)。

?模式4 - 使用特殊充电器技术(如Charge de Move(CHAdeMO))快速充电。

此外,还有四种插头类型:

?Type 1 - SAE J1772-2009汽车插头规格的单相车辆耦合器。

?Type 2 - VDE-AR-E 2623-2-2插头规格的单相和三相车辆耦合器。

?Type 3 - 单相和三相车辆耦合器,配备安全百叶窗,是EV插头联盟的提案。

?Type 4 - 用于特殊系统(如CHAdeMO)的快速充电耦合器。

安全规范和标准

车载和车外充电器都需要遵守地区政府和公用事业委员会规定的各种规范,具体取决于部署地点。一般而言,这些是强制要求的关键安全和操作要求,具体包括:

?电磁兼容性(EMC)发射和抗扰度(美国:联邦通信委员会第15部分A类;欧盟(EU)欧洲标准(EN):EN 55011,EN 55022和IEC 61000-4)。

?效率(96%及以上)。

?谐波电流总谐波失真(iTHD)<7%(符合电气和电子工程师协会[IEEE] 519要求)。

?机箱保护(例如IP54)。

?连接器类型(CHAdeMO,组合充电系统(CCS)1(SAE J1772组合),CCS2(IEC 61851-23),国标标准GB / T等。

?安全合规性(在美国包括:Underwriters Laboratories(UL)2202,UL 2231-1和UL 2231-2。在欧洲:IEC 62196,IEC 61851,ConformitéEuropéene(CE))。

系统级充电站探讨

 

 

如图所示,此为2级商用充电桩的典型示意图,包括转换、控制、监测、通信、接口等功能。

AC充电站和DC充电站之间的主要区别在于存在功率因数校正(PFC)和DC-DC的,如下图所示。PFC确保输入电流与电网电压同相,从而提高电网的整体功率因数。通常,多级AC/DC级需要来自电网的多相交流电并将其转换为高压直流电。第二级DC / DC可以产生稳定的直流电,以便传输到EV,从而绕过板载充电器。

 

 

有源PFC功率级存在各种功率级架构:最常用的两种是单相架构和三相架构。

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