电动汽车充电系统，【专业知识】纯电动汽车充电系统

自19世纪第1辆电动汽车面世至今电动汽车充电系统，均采用可充蓄电池作为其动力源。对于一辆电动汽车来讲，蓄电池充电设备是不可缺少的子系统之一。

1）充电系统功能

充电系统是新能源汽车（包含纯电动汽车和插电式混合动力汽车）的能源补给系统，为保障车辆持续行驶提供动力能源。

对新能源汽车充电的设备应具有下列功能：

（1）将市电进行电力变换为电动汽车充电，供给与动力电池额定条件相对应的电力。

（2）根据动力电池的实时状态控制充电的启动和停止，当动力电池充满后自动应停止充电。

（3）根据动力电池的电量、温度，控制充电电流的调节和电池的加热。

（4）可根据充电时长的需求来选择充电模式，即快充或慢充模式。

2）充电系统类型

按充电设备位置分，纯电动汽车的充电系统类型有车载和非车载两种。

（1）车载充电

车载充电指采用地面交流电网和车载充电器（也称车载充电机）对动力电池组进行充电。

车载充电器一般设计为小充电率，充电时间长（5～8h）。充电器和电池管理系统（负责监控动力电池的电压、温度和荷电状态）都安装在车上，所以它们相互之间容易利用电动汽车的内部线路网络进行通信。

（2）非车载充电

非车载充电，即地面充电，指利用专用或通用充电器、专用或公共场所用充电站等对动力电池组进行充电。通常非车载充电器的功率、体积和质量均比较大，以便能够适应各种充电方式。非车载充电器与动力电池管理系统在物理位置上是分开的。

按充电的时间分，纯电动汽车的充电类型有快充和慢充两种。

快充适合在充电站充电，电流很大，慢充的适合220V的家庭充电。虽然各厂家的技术参数不一样，但一般充电电流在10～15A之间。

3）充电方式

纯电动汽车的充电方式有接触式和感应式两种。

（1）接触式

接触式也称耦合或传导式。接触式充电方式如下图所示。将一根带插头的交流动力电缆线直接插到电动汽车的插座中给电池充电。其优点是简单、效率高；不足主要是充电电流小，充电时间长。

（2）感应式

随着电力电子技术和变流控制技术的飞速发展，高精度可控变流技术的成熟和普及，电动汽车接触式充电技术采用充电电流和充电电压连续变化的恒压限流充电模式。接触式充电的最大问题在于它的安全性和通用性。为了使它满足严格的安全充电标准，必须在电路上采用许多措施使充电设备能够在各种环境下安全充电。新型的电动汽车感应充电技术发展很快，感应充电器是利用高频交流磁场的变压器原理，将电能从离车的原方感应到车载的副方，以达到给蓄电池充电的目的。感应充电的最大优点是安全，这是因为充电器与车辆之间并无直接接触，即使车辆在恶劣的气候下，如雨雪天，进行充电也无触电的危险。

感应式充电方式如下图所示，通过电磁感应耦合的方式进行能量转换从而给电池充电。其特点是：使用方便，在恶劣的气候环境下进行充电也无触电的危险。充电器将50～60Hz的普通电转换成80～300Hz的高频电，然后将高频交流电感应到电动汽车上，使充电时间大大缩短。

4）充电桩

（1）充电桩的作用

电动汽车充电电流比较大（即功率很大），如果用民用220V插头的话，充电导线和插头承受不了那么大的电流，会把插头和导线烧坏，所以它需要专门的充电桩，充电桩所能承受的电流很大。

充电桩是电动汽车的充电站，外形犹如停车计时秒表一般。一个充电桩可以同时为两辆或更多辆汽车充电，从电池没电到充满电的时间为6～8h。充电桩能实现计时间、计电度数或计金额充电3种方式。也可以用作市民购电终端。为提高公共充电桩的效率和实用性，今后会增加一桩多充和为电动自行车充电的功能。

充电桩可分为直流充电桩、交流充电桩和交直流一体充电桩。充电桩如下图所示。

（2）充电桩的发展

受新能源汽车的快速发展的影响，充电桩和充电站等配套设施，也迎来了快速发展。2010—2013年，中国充电站保有量从76座快速增长至518座，年复合增长率达89.6%，充电桩数量也从1122个增长至22528个，年复合增长率高达171.8%。充电设施建设是新能源汽车示范推广的关键环节之一，受益于新能源汽车应用的快速增长，我国新能源汽车充电设施行业将面临巨大的发展空间。此前由于电动汽车规模较小，充电设施建设投资巨大，投资短期效益不明显，因此充电设施建设速度较慢。

根据工信部数据，截至2014年底，我国共建设完成充电站723个、充电桩2.8万个。其中，国家电网公司建成充换电站618座，充电桩2.4万个，充电桩数量远远低于新能源汽车的销量增长。而2014年我国新能源汽车产销量已达8.39万辆，充电设施供需之间的矛盾日益突出。但在2015年，全国计划建成的充电站数量达到1549个，而计划建成充电桩的数量更是达到24万个，相比于14年，有了近10倍的增长。

2014年以来，北京、上海等地方政府掀起充电桩建设高潮。以国家已批准的两批新能源汽车试点城市为例，北京市将在中心城区打造服务半径平均为5km的充电圈；天津市将新建6700个充电桩或充电接口，新建66个充换电站；上海2015年充电桩数量超6000个；广州到2015年底，新建10座新能源公交车充电站和300个充电桩；深圳到2015年新建168座公交充电站、50座出租车充电站、526个快速充电桩和39000个慢速充电桩。

随着国家对新能源汽车支持的力度越来越大，全国掀起了一轮充电桩基础设施建设的热潮。截至目前，北京、上海、深圳、天津、重庆、杭州、合肥、武汉多地都已提出了充电桩建设规划。

（3）充电桩的充电技术要求和安全要求

充电桩是电动汽车充电站。充电桩一般固定在路边或停车场内，利用专用充电接口，采用传导方式，为具有车载充电机的电动汽车提供交流电能，并具有相应的通信、计费和安全防护功能。通过投币或购买专用的IC卡，为电动汽车充电。

充电桩可分为交流充电桩和直流充电桩两种。交流充电桩是安装在电动汽车外、与交流电网连接，为电动汽车车载充电机提供交流电源的供电装置，同时具备计量计费功能；直流充电桩是固定安装在电动汽车外、与交流电网连接，为电动汽车动力电池提供小功率直流电源的供电装置，直流充电桩具有充电机功能，可以实时监视并控制被充电电池状态，同时，直流充电桩可以对充电电量进行计量。

充电桩的安全要求：

①变电所应设置安全围栏、警示牌、安全信号灯及警铃。

②高压配电室和变压器室门外或变电所安全围栏上应悬挂“止步，高压危险”警示牌。警示牌的标示必须朝向围栏的外侧。

③高压配电装置上应有显著的操作指示说明。设备的搭铁点应有明显可见的标志。

④室内应有明显的“安全通道”或“安全出口”标示牌。

另外，变电所及配电设备的布置设计应便于安装、操作、搬运、检修、试验和监测。

为车辆进行充电

本任务以交流充电桩为例，介绍对纯电动汽车的充电操作步骤。

操作步骤：

将车辆与交流充电桩的交流充电器相连，实现交流充电。

（1）关闭车辆起动开关。

（2）设置即时充电模式。