第10章_电动汽车充电系统及氢气加注系统.pptx
目前充电基础设施的充电模式主要分为交流充电慢充、直流充电快充和蓄电池换电充电基础设施的主要充电模式充电技术交流充电直流充电蓄电池换电充电设施充电桩充电站换电站服务类型小范围分散式服务大范围集中式服务大范围集中式服务适宜建设场所停车场、住宅区交通流密集区、高速公路 沿线城市中心区、高速公路充电功率3.3 7kW30 300kW充电时间5 10h10 60min5 10min目标用户乘用车(私家车、单位及 集团车辆、出租车)公交车、出租车及私家车公交车、出租车及私家车、专用车建设成本较低,单个充电桩 3000 20000 元,土地需求小较高,单 个 充 电 站 成 本 300 万 500 万元(不包含 地价)高,单个换电站 20000 万元(不包含 地价)充电及运行成本较低,住宅区可实现谷电 充电,管理和维护难度大较高,难 以 利 用 谷 电 充 电,较利于管理维护较低,可实现谷电充电;降低购车成 本,便于蓄电池统一管理、养护和回收充电基础设施的主要接口标准CHAdeMO 快充插座 CHAdeMO 是日本日产及三菱汽车等支持的 CHAdeMO 插座。这种直流快充插座可以提供最大 50kW 的充电容量。Combo 插座 Combo插座可以允许电动汽车慢充和快充,是目前在欧美应用最 广的插座类型,包括 Audi、BMW、Chrysler、Daimler、Ford、GM、Porsche 以及 Volkswagen 都 配置 SAE 所制定的充电界面。此类插座可以和 Mennekes 类型兼容。SAE 的这套标准来自很 多家大汽车制造商,它们的目标是使这套快充装置的充电时间能够与加油时间不相上下,即在 直流电下可以 10min内完成充电,这就需要充电站可以提供电压 500V、最高到 200A 的电流。Tesla 插座 特斯拉公司的插座号称能在 30min 内充满可跑超过 300km 的电量,其充电插座最高容量可达 120kW,最高电流可达 80A。Mennekes 快充插座 这是一种交流快充标准插座,也是欧盟标准体系下最信赖 的第二种充电类型插座,几乎可以在所有的欧洲国家找到这种类型的充电站。这种三相交流电的充电方案最高可以支持 44kW 的容量,是由德国 Mennekes 公司推出并且命名的。CEE 插座 CEE 插座是联合充电系统(CCS)插座,几乎是应用得最广泛的电气插座,由欧美汽车公司主导推出。参加制定这一标准的汽车品牌包括大众、奥迪、宝马、戴姆勒、通用、福特、克莱斯勒和保时捷,家庭和户外充电桩都可以使用此类 12kW 作用的、可以提供最大 32A 的交流充电插座作为慢充方式。我国充电接口要求触头编号/标识额定电压和额定电流功能定义1-(DC+)750V 125A/250A直流电源正,连接直流电源正与蓄电池正极2-(DC-)750V 125A/250A直流电源负,连接直流电源负与蓄电池负极3-(GND)保护接地(PE),连接供电设备地线和车辆电平台4-(S+)30V 2A充电通信 CAN H,连接充电机与电动汽车的通信线5-(S-)30V 2A充电通信 CAN L,连接充电机与电动汽车的通信线6-(CC1)30V 2A充电连接确认 17-(CC2)30V 2A充电连接确认 28-(A+)30V 20A低压辅助电源正,连接充电机为电动汽车提供的低压辅助电源9-(A-)30V 20A低压辅助电源负,连接充电机为电动汽车提供的低压辅助电源触头编号/标识额定电压和额定电流功能定义1-(L)250V/440V 16A/32A交流电源2-(NC1)备用触头3-(NC2)备用触头4-(N)250V/440V 16A/32A中线5-(GND)保护接地(PE),连接供电设备地线和和车辆电平台6-(CC)30V 2A充电连接确认7-(CP)30V 2A控制确认电动汽车交、直流充电系统直流充电系统交流充电系统 直流充电大致分成以下几个阶段:低压辅助上电、充电握手阶段、充电参数配置阶段、充电阶段、充电结束阶段充电握手阶段 充电握手阶段分为握手启动阶段和握手识别阶段。当充电机充电枪和快充插座物理连接完成并通电后,开启低压辅助电源,计入握手启动阶段,再进行绝缘监测。在绝缘监测结束后进入握手辨别阶段,确定动力蓄电池和充电机的必要信息,主要包含充电机型号、车辆识别号以及动力蓄电池型号等。充电参数配置阶段 充电握手阶段完成后,充电机和 BMS 进入充电参数配置阶段。在此阶段,充电机向 BMS 发送充电机最大输出能力的报文,BMS 根据充电机最大输出能力判 断是否能够进行充电。充电阶段 充电配置阶段完成后,充电机和 BMS 进入充电阶段。在整个充电阶段,BMS 实时向充电机发送动力蓄电池充电需求,充电机根据动力蓄电池充电需求来调整充电电压和充电电流以保证充电过程正常进行。充电结束阶段 当确认停止充电后,双方进入充电结束阶段。在此阶段,BMS 向充电机发送整个充电过程中的充电统计数据(包括初始和终了时的动力蓄电池 SOC、动力蓄电池最低电压和最高电压),充电机收到 BMS 的充电统计数据后,向 BMS 发送整个充电过程中的输出电量、累计充电时间等信息,最后停止低压辅助电源的输出。交流充电系统采用来自电网的 220V AC 交流电,包括交流充电桩或一体化线缆充电控制 盒、充电线缆以及车端交流充电接口和车载充电机。交流充电桩经过一定稳压限流后给车载充 电机供电,车载充电机经 AC/DC 整流稳压后对动力蓄电池进行充电。由于车载充电机的功率一般为 3 6kW,因此交流充电功率一般约为 7kW。除了使用交流 充电桩为车辆进行交流充电外,还可通过线缆安装转接头,直接利用市电 220V AC 16A 插座 为车辆充电电动汽车充电过程恒流充电法 恒流充电即在整个充电过程中电流保持恒定不变。在充电的过程中,由于动力蓄电池内阻的增加,它两端的蓄电压会慢慢增加,当达到动力蓄电池的额定电压时就认为其已充满,完成充电过程。其特点是控制比 较简单,但是在充电的整个过程中,动力蓄电池接受电流的能力呈下降的趋势,因此使用后期会不利于动力蓄电池的长期保养。恒压充电法 恒压充电即在充电过程中电压保持不变,电流逐渐减小,当减小到接近 0 的设定值时认为动力蓄电池已充满,恒压充电法控制比较简单,由于其充电曲线和最佳充电曲线接近,因此有利于动力蓄电池的保养和 使用寿命的延长。但是由于充电开始时动力蓄电池内阻较小,因此充电电流很大,会造成动力蓄电池一定程度的受损。两阶段充电法 两阶段充电法综合了恒压充电法和恒流充电法,在充电开始时,采用恒流限压充电模式,当电压达到一定值时,改为恒压限流充电模式。两阶段充电法具有恒压充电法和恒流充电法的共同优点,先恒流充电避免了单恒 压充电时电流过大的缺点,后恒压充电避免了单恒流充电后期动力蓄电池接受力不足的问题,同时可以最大限度地减小动力蓄电池的充电时间氢气的加注方式 加氢站的分类方式主要有 3 种:按照氢气的来源不同,加氢站可分为站内制氢加氢站和站 外制氢加氢站(外供氢加氢站),目前全球各地的加氢站主要为外供氢加氢站;按照氢气储存 地点可分为固定式加氢站和移动式加氢站;按照氢气的储存状态可分为液氢加氢站、高压气氢 加氢站和有机液态储氢加氢站。无论哪种加氢站,基本都包括卸气柱、压缩机、储氢罐、加氢 机、管道、控制系统、氮气吹扫装置、放散装置和安全监控装置等 加氢口的型号由四部分组成,分别为“加氢口”汉语拼音缩写、公称工作压力等级、加氢口与加氢枪的配合基本尺寸以及改型序号 从结构上加注口分为 TN1 和 TN5 两种,一般 TN1 用于乘用车(氢气储存容量小的车辆),TN5 用于商用车(氢气储存量大的车辆),主要区别在于流通通径的大小,TN1 的流通通径为 12,TN5 的流通通径为 18,目前国标公布的 TN1 加氢口有 2 款,对应的公称压力为 35MPa 和 70MPa;TN5 加氢口有 1 款,公称压力为 35MPa。
