學(xué)習(xí)情境4任務(wù)1電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)

電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)電動(dòng)汽車(chē)充放電設(shè)備電動(dòng)汽車(chē)充放電管理系統(tǒng)學(xué)習(xí)情境4電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)任務(wù)一電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)電能電能實(shí)現(xiàn)在受控狀態(tài)下電動(dòng)汽車(chē)的能量與電網(wǎng)之間的雙向互動(dòng)和交換?；靖拍頥Gvehiclegrid0無(wú)序21有序充電有序充放電充放電模式電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)傳導(dǎo)式充電更換電池方式移動(dòng)充電方式無(wú)線充電電動(dòng)汽車(chē)充電形式電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)傳導(dǎo)式充電一般分為交流傳導(dǎo)式充電和直流傳導(dǎo)式充電。應(yīng)用現(xiàn)狀截至2018年3月，據(jù)統(tǒng)計(jì)，公共類(lèi)充電樁253074個(gè)，其中交流充電樁109584個(gè)、直流充電樁77437個(gè)、交直流一體充電樁66053個(gè)。從2017年4月到2018年3月，月均新增公共類(lèi)充電設(shè)施8074個(gè)，同比增長(zhǎng)62%。中國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施公共類(lèi)充電設(shè)施保有量全球第一。截至2018年3月，中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)聯(lián)盟成員整車(chē)企業(yè)總計(jì)上報(bào)的私人類(lèi)充電樁268282個(gè)。中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)傳導(dǎo)式充電電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)（1）直流充電也可以稱(chēng)為快速充電或應(yīng)急充電。其充電方式主要是通過(guò)地面充電裝置(直流充電樁)將交流電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)化為直流電后通過(guò)充電連接器再對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電。目的是在短時(shí)間內(nèi)給電動(dòng)汽車(chē)充人大量電能，主要針對(duì)長(zhǎng)距離旅行或需要進(jìn)行快速補(bǔ)充電能的情況進(jìn)行充電，其典型的充電時(shí)間是10～30rain。直流充電電壓為400V或750V．電流為125A或250A。由于充電功率較大，故這種充電方式對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷有較高要求。電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)（2）交流充電是交流電進(jìn)入車(chē)載充電機(jī)，經(jīng)其轉(zhuǎn)換后輸出直流電，對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充電的方式。所以交流充電一般需要在電動(dòng)汽車(chē)上裝配車(chē)載充電機(jī)(指安裝在電動(dòng)汽車(chē)上的將地面交流電網(wǎng)能量轉(zhuǎn)換為直流電對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充電的裝置)。在車(chē)輛需要充電時(shí)，只需將充電連接器的插頭插到交流充電樁或家中的交流電源插座上，即可進(jìn)行充電，對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷要求一般較低．可由客戶自己獨(dú)立完成，典型的充電時(shí)間為4～8h。家用三孔插座一般功率較小，電流控制在16A以下交流充電樁輸入電流一般最大為32A(GB／T20234要求)，電壓為220V電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)能源轉(zhuǎn)換一次性獲得，電能損失?。唤恢绷鬓D(zhuǎn)換一次性，不存在中高頻電磁輻射；設(shè)備技術(shù)含量低，維修方便；電功率的調(diào)節(jié)范圍較寬，適合多種不同電壓和電流等級(jí)的動(dòng)力電池儲(chǔ)能補(bǔ)給。為了使電動(dòng)汽車(chē)更好地媲美常規(guī)燃油車(chē)輛．整車(chē)廠往往在一輛電動(dòng)汽車(chē)上同時(shí)裝有交流充電接口和直流充電接口。充電站的建設(shè)占用大量城市用地：涉及基礎(chǔ)建設(shè)和電力增容，單個(gè)投資費(fèi)用高且需專(zhuān)人維護(hù)。傳導(dǎo)式充電優(yōu)缺點(diǎn)分析VS電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)

在蓄電池電量耗盡時(shí)，用充滿電的電池組來(lái)更換已經(jīng)耗盡的電池組。電動(dòng)汽車(chē)用戶把車(chē)停在一個(gè)服務(wù)站指定的區(qū)域，然后用更換電池組的機(jī)器將已經(jīng)耗盡的蓄電池取下，更換上已經(jīng)充滿電的電池組。整個(gè)電池更換過(guò)程一般在10min內(nèi)，時(shí)間很短，對(duì)于更換下的蓄電池，可以在服務(wù)站充電，也可以集中收集起來(lái)以后再充電。蓄電池歸服務(wù)站(換電站)或電池廠商所有，電動(dòng)汽車(chē)用戶不必購(gòu)買(mǎi)電池，只需通過(guò)租賃電池的方式就可完成對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的充電。更換電池方式電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)更換電池方式技術(shù)難點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景技術(shù)優(yōu)勢(shì)大幅度降低充電等待時(shí)間延長(zhǎng)電池循環(huán)使用壽命提升電池充電安全性出租車(chē)換電模式分時(shí)租賃網(wǎng)約車(chē)領(lǐng)域公交車(chē)換電電池及換電支架結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化高低壓電氣接口標(biāo)準(zhǔn)化BMS功能及軟件接口標(biāo)準(zhǔn)化電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)這種電池更換系統(tǒng)的成本很高，需要昂貴的機(jī)械裝置和大量的蓄電池。成本高由于需要存放大量的未充電和已充電的蓄電池，需要很多的存放空間。占用空間大由于有未充電電池和已充電電池之分，需要對(duì)電池進(jìn)行分別歸類(lèi)存放，這樣就加大了管理難度。不便管理更換電池方式存在問(wèn)題電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)蓄電池而言，最理想的情況是汽車(chē)在路上巡航時(shí)充電，即所謂的移動(dòng)式充電(MAC)。這樣，電動(dòng)汽車(chē)用戶就沒(méi)有必要去尋找充電站、停放車(chē)輛并花費(fèi)時(shí)間去充電了。MAC系統(tǒng)埋設(shè)在一段路面之下，即充電區(qū)，不需要額外的空間。接觸式和感應(yīng)式的MAC系統(tǒng)都可實(shí)施。移動(dòng)式充電電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)感應(yīng)式對(duì)接觸式的MAC系統(tǒng)而言,需要在車(chē)體的底部裝一個(gè)接觸拱，通過(guò)與嵌在路面上的充電元件相接觸，接觸拱便可獲得瞬時(shí)高電流。當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)巡航通過(guò)MAC區(qū)時(shí)，其充電過(guò)程為脈沖充電。對(duì)于感應(yīng)式的MAC系統(tǒng)，車(chē)載式接觸拱由感應(yīng)線圈所取代，嵌在路面上的充電元件由可產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)的高電流繞組所取代。接觸式VS電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)無(wú)線充電無(wú)線充電技術(shù)源于無(wú)線電力輸送技術(shù)，利用電磁波感應(yīng)原理及相關(guān)交流感應(yīng)技術(shù)，在發(fā)送和接收端用相應(yīng)的線圈發(fā)送和接收產(chǎn)生感應(yīng)的交流信號(hào)來(lái)進(jìn)行充電。（1）電磁感應(yīng)(ICPT)（2）無(wú)線電波（3）電磁共振(ERPT)電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)（1）電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)通過(guò)初級(jí)線圈通以一定頻率的交流電，變化電場(chǎng)從而產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，再通過(guò)電磁感應(yīng)在次級(jí)線圈中產(chǎn)生一定的電流，將能量從傳輸端轉(zhuǎn)移到接收端。屬于短程傳輸，由于電磁感應(yīng)原理受供電端和受電端距離的約束，傳輸距離上限僅10cm左右．但電磁感應(yīng)傳輸功率大、能量轉(zhuǎn)換率高(其效率一般為90％以上能量能達(dá)到幾百千瓦)。電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)具體分析：

電源側(cè)發(fā)射端電源從電網(wǎng)獲取電能后經(jīng)過(guò)整流濾波獲得直流電，進(jìn)入逆變器中進(jìn)行高頻逆變，產(chǎn)生的高頻交變電流在信號(hào)控制電路的控制下經(jīng)過(guò)一次側(cè)補(bǔ)償電路后注入原邊繞組，在臨近空間產(chǎn)生高頻交變磁通；位于汽車(chē)底盤(pán)的副邊繞組在靠近原邊繞組空間通過(guò)感應(yīng)耦合高頻交變磁通獲取感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)在信號(hào)控制電路的控制下經(jīng)過(guò)整流濾波以及功率調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)為車(chē)載電池提供電能。此系統(tǒng)本質(zhì)上相當(dāng)于變壓器的疏松耦合系統(tǒng)，其一次側(cè)、二次側(cè)之間通過(guò)電磁感應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能傳輸，因氣隙導(dǎo)致的耦合系數(shù)的降低可以由提高一次側(cè)輸入電源的頻率加以補(bǔ)償。電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)具體分析：電源側(cè)發(fā)射端電源從電網(wǎng)獲取電能后經(jīng)過(guò)整流濾波獲得直流電，進(jìn)入逆變器中進(jìn)行高頻逆變，產(chǎn)生的高頻交變電流在信號(hào)控制電路的控制下經(jīng)過(guò)一次側(cè)補(bǔ)償電路后注入原邊繞組，在臨近空間產(chǎn)生高頻交變磁通；位于汽車(chē)底盤(pán)的副邊繞組在靠近原邊繞組空間通過(guò)感應(yīng)耦合高頻交變磁通獲取感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)在信號(hào)控制電路的控制下經(jīng)過(guò)整流濾波以及功率調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)為車(chē)載電池提供電能。此系統(tǒng)本質(zhì)上相當(dāng)于變壓器的疏松耦合系統(tǒng)，其一次側(cè)、二次側(cè)之間通過(guò)電磁感應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能傳輸，因氣隙導(dǎo)致的耦合系數(shù)的降低可以由提高一次側(cè)輸入電源的頻率加以補(bǔ)償。電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)（2）無(wú)線電波無(wú)線電波是將能量轉(zhuǎn)化為微波(頻率在300MHz～300GHz之間的電磁波)。讓微波經(jīng)自由空間傳送到目標(biāo)位置，再由微波轉(zhuǎn)化成直流電能。其基本原理類(lèi)似于早期使用的礦石收音機(jī)。電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)具體分析：

主要由電波發(fā)射裝置和電波接收裝置組成。無(wú)線電波充電是利用2個(gè)發(fā)生諧振耦合的電路來(lái)捕捉隨距離衰減的電磁場(chǎng)，即當(dāng)發(fā)射電路發(fā)射無(wú)線電波(導(dǎo)體中電流強(qiáng)弱的改變會(huì)產(chǎn)生無(wú)線電波)，接收電路可以捕捉到從墻壁彈回的無(wú)線電波(電波能攜帶能量并傳遞能量)，當(dāng)電波通過(guò)空間傳播到達(dá)收信端，電波引起的電磁場(chǎng)變化產(chǎn)生諧振效應(yīng)．就會(huì)在接收電路中產(chǎn)生電流且在隨負(fù)載做出調(diào)整的同時(shí)保持穩(wěn)定的電壓。無(wú)線電波傳輸適用于長(zhǎng)距離，但傳輸功率非常小(目前僅為100mW)。電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)（3）電磁共振

由能量發(fā)送裝置和能量接收裝置組成。利用接收裝置頻率與發(fā)送裝置頻率相一致時(shí)發(fā)生的磁場(chǎng)耦合，形成共振，交換彼此的能量。其傳輸距離可以做到幾米甚至幾十米，但效率及功率會(huì)因距離增加而降低。電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)具體分析：電源側(cè)發(fā)射端電源從電網(wǎng)獲取電能后利用振蕩器產(chǎn)生高頻振蕩電流，經(jīng)過(guò)功率放大電路和阻抗匹配電路后，在發(fā)射線圈周?chē)纬煞禽椛浯艌?chǎng)，從而將電能轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)；當(dāng)位于電動(dòng)汽車(chē)側(cè)的接收線圈的固有頻率與收到的電磁波頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，完成磁場(chǎng)到電能的轉(zhuǎn)換；同時(shí)電流經(jīng)過(guò)整流濾波進(jìn)入限流/充電調(diào)節(jié)電路后就可為車(chē)載電池提供電能。電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)具體分析：電源側(cè)發(fā)射端電源從電網(wǎng)獲取電能后利用振蕩器產(chǎn)生高頻振蕩電流，經(jīng)過(guò)功率放大電路和阻抗匹配電路后，在發(fā)射線圈周?chē)纬煞禽椛浯艌?chǎng)，從而將電能轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)；當(dāng)位于電動(dòng)汽車(chē)側(cè)的接收線圈的固有頻率與收到的電磁波頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，完成磁場(chǎng)到電能的轉(zhuǎn)換；同時(shí)電流經(jīng)過(guò)整流濾波進(jìn)入限流/充電調(diào)節(jié)電路后就可為車(chē)載電池提供電能。電動(dòng)汽車(chē)充放電技術(shù)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)無(wú)線充電技術(shù)能夠自動(dòng)充電，無(wú)需其它操作：無(wú)電纜連接，無(wú)失竊之憂；易于部署，不占用大