電動(dòng)汽車充電樁工作原理精選幻燈片

1、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、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。的充電站成為智能電網(wǎng)的重

2、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)交流充電樁電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì):主回路由輸入保護(hù)斷主回路由輸入保護(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。機(jī)交互設(shè)備（顯示、輸入與刷卡）組成。 l主回路輸入斷路器具備過載、短路和漏電保護(hù)功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；連接器提供與能；交流接觸器控制電源的通斷；連接器

3、提供與電動(dòng)汽車連接的充電接口，具備鎖緊裝置和防誤電動(dòng)汽車連接的充電接口，具備鎖緊裝置和防誤操作功能。操作功能。l二次回路提供二次回路提供“啟停啟?！笨刂婆c控制與“急停急停”操作；信操作；信號(hào)燈提供號(hào)燈提供“待機(jī)待機(jī)”、“充電充電”與與“充滿充滿”狀態(tài)指狀態(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?？刂撇倩ピO(shè)備則提供刷卡、充電方式設(shè)置與啟?？刂撇僮?。作。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lX-EVR充電站充電站電氣系統(tǒng)包括電氣系統(tǒng)包括供電系統(tǒng)、充供電系統(tǒng)、充電設(shè)備、監(jiān)控電設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)三大部分

4、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)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)。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，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)電池快充功流充電裝置，即非車載充電

5、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，公司能，可按功率輸出分成大型、中型、小型，公司產(chǎn)品型號(hào)為產(chǎn)品型號(hào)為X-DR。交流充電裝置（樁）提供電池。交流充電裝置（樁）提供電池慢充功能，公司產(chǎn)品型號(hào)慢充功能，公司產(chǎn)品型號(hào)X-AR。 X-DR型非車載充電機(jī)采用型非車載充電機(jī)采用V2G技術(shù)，通過進(jìn)口高技術(shù)，通過進(jìn)口高頻頻IGBT整流逆變模塊，不僅能對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行安整流逆變模塊，不僅能對(duì)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

6、換。網(wǎng)與電池之間的雙向能量交換。X-DR型非車載充型非車載充電機(jī)采用高速電機(jī)采用高速CAN總線，保證通訊連接的快速、總線，保證通訊連接的快速、可靠。具體原理圖、實(shí)物圖如下：可靠。具體原理圖、實(shí)物圖如下：X-DR型非車載充電機(jī)型非車載充電機(jī) 交流充電樁交流充電樁主要提供車主要提供車輛慢充的功輛慢充的功能，輸出為能，輸出為交流電，連交流電，連接車載充電接車載充電器。具體原器。具體原理圖、實(shí)物理圖、實(shí)物圖如下：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)，可以包括監(jiān)控工作站、數(shù)據(jù)服務(wù)器等，這些

7、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)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)。用服務(wù)。交流充電樁的刷卡交易工作流程如圖交流充電樁的刷卡交易工作流程如圖6所示。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)器、電池管理系統(tǒng)系

8、統(tǒng)(BMS)、充電管理服務(wù)平、充電管理服務(wù)平臺(tái)。臺(tái)。電動(dòng)汽車充電樁電動(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)液晶顯示屏指示口，實(shí)現(xiàn)語音交互。用戶可根據(jù)液晶顯示屏指示選擇選擇4種充電模式：包括按時(shí)計(jì)費(fèi)充電、按電量充種充電模式：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。電、自動(dòng)充滿、按里程充電等。集中器集中器 電動(dòng)汽車充電機(jī)控制器與集中器利用

9、電動(dòng)汽車充電機(jī)控制器與集中器利用CAN總線總線進(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。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)電池管理系統(tǒng)(BMS)的主要功能是監(jiān)控電池的工的主要功能是監(jiān)控電池的工作狀態(tài)作狀態(tài)(電池的電壓、電流和溫度電池的電壓、電流和溫度)、預(yù)測動(dòng)力電池、預(yù)測動(dòng)力電池的電池容量的電池容量(SOC)和相應(yīng)的剩余行駛里程，進(jìn)行和相應(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、過熱和單體電池管理以避

10、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。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) 充電服務(wù)管理平臺(tái)主要有三個(gè)功能：充電管理、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(duì)系統(tǒng)涉及到的充電運(yùn)營、綜合查詢。充電管理對(duì)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、充電樁信息池信息、用戶卡信息、充電樁信息;充電運(yùn)營主要充電運(yùn)營主要對(duì)用戶充電進(jìn)行計(jì)費(fèi)管理對(duì)用戶充電進(jìn)行計(jì)費(fèi)管理;綜合查詢指對(duì)管理及運(yùn)

11、綜合查詢指對(duì)管理及運(yùn)營的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析查詢。營的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析查詢。六、控制引導(dǎo)系統(tǒng)l連接方式見圖連接方式見圖B2、圖、圖B3、圖圖B4。l圖中各部件的圖中各部件的功能與特性見功能與特性見表表B1。七、電動(dòng)汽車充電機(jī)的分類l直流充電機(jī)：指采用直流充電模式為電動(dòng)汽車動(dòng)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(duì)動(dòng)力蓄電是以充電機(jī)輸出的可控直流電源直接對(duì)動(dòng)力蓄電池總成進(jìn)行充電的模式。池總成進(jìn)行充電的模式。l交流充電機(jī)：指采用交流充電模式為電動(dòng)汽車動(dòng)交流充電機(jī)：指采用交流充電模式為

12、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)為車源的模式。交流充電模式的特征是：充電機(jī)為車載系統(tǒng)。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、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。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。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

13、池原有特性，避免采用使整個(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)。危險(xiǎn)。7.1電路特點(diǎn)1采用已非常成熟的采用已非常成熟的Buck-Boost Converter電電路拓?fù)浜图夹g(shù)，使得電路可靠性提高。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)工作期間效率都在高，整

14、個(gè)工作期間效率都在90%以上，不影響機(jī)以上，不影響機(jī)車直流發(fā)電機(jī)原有工作狀態(tài)，對(duì)機(jī)車其它設(shè)備不車直流發(fā)電機(jī)原有工作狀態(tài)，對(duì)機(jī)車其它設(shè)備不構(gòu)成影響。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)。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)定電壓模式、電流模式雙環(huán)路控制，工作更穩(wěn)定。4 4電壓模式、電流模式雙環(huán)路控制，工作更穩(wěn)定。電壓模式、電流模式雙環(huán)路控制，工作更穩(wěn)定。4 4電壓模式、電流模式雙環(huán)路控制，工作更穩(wěn)定。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。機(jī)

15、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(duì)獨(dú)特的電路布局和構(gòu)架，使自身輻射小，不對(duì)機(jī)車其它設(shè)備構(gòu)成干擾，同時(shí)抗干擾能力強(qiáng)，自機(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。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，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。使用操作更加靈活。 a) 自動(dòng)狀態(tài)自動(dòng)狀態(tài)-充電機(jī)可根據(jù)內(nèi)燃機(jī)工作情況，自充電機(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態(tài)）、斷開充電的全過程，不增加工作人員

16、的工作強(qiáng)度。作強(qiáng)度。 b) 手動(dòng)狀態(tài)手動(dòng)狀態(tài)-無論是否啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，均可強(qiáng)制充無論是否啟動(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，護(hù)期間， 對(duì)其電池的保養(yǎng)和維護(hù)時(shí)，不需使用其它額外充對(duì)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)所用電設(shè)備，通過保養(yǎng)檢修時(shí)所用110V外接供電線路外接供電線路，就可完成電池的充電保養(yǎng)。，就可完成電池的充電保養(yǎng)。 c) 短接狀態(tài)短接狀態(tài)-在充電機(jī)發(fā)生故障或不需要充電機(jī)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，無論工作時(shí)，隔離充電機(jī)，恢復(fù)機(jī)車原有線路，無論充

17、電機(jī)發(fā)生任何情況，均能保證機(jī)車正常工作狀充電機(jī)發(fā)生任何情況，均能保證機(jī)車正常工作狀態(tài)態(tài) 2. 自帶自帶LED電壓和電流顯示，便于監(jiān)視充電機(jī)工作電壓和電流顯示，便于監(jiān)視充電機(jī)工作狀態(tài)。狀態(tài)。 3. 體積小巧、便于安裝。體積小巧、便于安裝。7.3充電機(jī)對(duì)供電電壓的要求1.直流充電機(jī)輸入為額定線電壓直流充電機(jī)輸入為額定線電壓380V10%、501Hz的三相交流電；的三相交流電； 2.對(duì)于容量小于（等于）對(duì)于容量小于（等于）5kW的交流充電機(jī)，輸入的交流充電機(jī)，輸入為額定電壓為額定電壓220V10%、501Hz的單相交流電的單相交流電； 3.對(duì)于容量大于對(duì)于容量大于5kW的交流充電機(jī)，輸入為額定線的交

18、流充電機(jī)，輸入為額定線電壓電壓380V10%、501Hz的三相交流電。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（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)、可選擇手動(dòng)、IC卡或充電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)操作方式）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。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。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

19、為獲得動(dòng)力蓄電池總成的充電信息，自動(dòng)初始化為動(dòng)力蓄電池總成動(dòng)力蓄電池總成ECU自動(dòng)控制方式（簡稱自動(dòng)控自動(dòng)控制方式（簡稱自動(dòng)控制充電方式）。制充電方式）。7.5充電機(jī)的充電效率和功率因數(shù) 交流輸入隔離型交流輸入隔離型AC-DC充電機(jī)的輸出電壓為額充電機(jī)的輸出電壓為額定電壓的定電壓的50%100%，并且輸出電流為額定電流，并且輸出電流為額定電流時(shí)，功率因數(shù)應(yīng)大于時(shí)，功率因數(shù)應(yīng)大于0.85，效率應(yīng)大于等于，效率應(yīng)大于等于90%。直流輸入非隔離型。直流輸入非隔離型DC-DC充電機(jī)的效率待定。充電機(jī)的效率待定。7.6充電機(jī)接口和通信要求v充電機(jī)接口：充電機(jī)與電動(dòng)汽車之間的連接應(yīng)包充電機(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、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)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。連接的通信接口。 v充電機(jī)通信要求：推薦采用充電機(jī)通信要求：推薦采用CAN總線以及總線以及CAN2.0協(xié)議作為充電機(jī)的通信總線形式和通信協(xié)協(xié)議作為充電機(jī)的通信總線形式和通信協(xié)議。議。 通信內(nèi)容包括：動(dòng)力蓄電池單體、模塊和總成通信內(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)