《电动汽车充电桩工作原理.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电动汽车充电桩工作原理.ppt（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电动汽车充电桩工作原理 一、概述 发展展电动汽汽车是国家新能源是国家新能源战略的重要方向，略的重要方向，电动汽汽车充充电站的技站的技术发展、布局、建展、布局、建设又是又是发展展电动汽汽车必不可少的重要必不可少的重要环节。电动汽汽车充充电站站电气系气系统解决方案不但能提供解决方案不但能提供电动汽汽车电池充池充电、换电，还能能扩展展为分布式分布式储能能电站，开放、互站，开放、互动、智能的充放智能的充放电管理，将使具有管理，将使具有储能能电站功能的充站功能的充电站成站成为智能智能电网的重要网的重要组成能部分。成能部分。二、电气系统 交流充交流充电桩电气系气系统设计:主回路由主回路由输入保入保护断断路
2、器、交流智能路器、交流智能电能表、交流控制接触器和充能表、交流控制接触器和充电接口接口连接器接器组成；二次回路由控制成；二次回路由控制继电器、急停器、急停按按钮、运行状、运行状态指示灯、充指示灯、充电桩智能控制器和人智能控制器和人机交互机交互设备（显示、示、输入与刷卡）入与刷卡）组成。成。 l主回路主回路输入断路器具入断路器具备过载、短路和漏、短路和漏电保保护功功能；交流接触器控制能；交流接触器控制电源的通断；源的通断；连接器提供与接器提供与电动汽汽车连接的充接的充电接口，具接口，具备锁紧装置和防装置和防误操作功能。操作功能。l二次回路提供二次回路提供“启停启停”控制与控制与“急停急停”操作；
3、信操作；信号灯提供号灯提供“待机待机”、“充充电”与与“充充满”状状态指指示；交流智能示；交流智能电能表能表进行交流充行交流充电计量；人机交量；人机交互互设备则提供刷卡、充提供刷卡、充电方式方式设置与启停控制操置与启停控制操作。作。充电接口连接器插座界面三、X-EVR充电站电气系统组成部分lX-EVR充电站充电站电气系统包括电气系统包括供电系统、充供电系统、充电设备、监控电设备、监控系统三大部分。系统三大部分。3.1 供电系统 供供电系系统主要主要为充充电设备提供提供电源，主要由一源，主要由一次次设备（包括开关、（包括开关、变压器及器及线路等）和二次路等）和二次设备（包括（包括检测、保、保护、
4、控制装置等）、控制装置等）组成，成，专门配配备有源有源滤波装置消除波装置消除谐波，波，稳定定电网。网。3.2 充电设备 充充电设备是整个充是整个充电站站电气系气系统的核心部分，的核心部分，一般分直流充一般分直流充电装置和交流充装置和交流充电装置（装置（桩），直），直流充流充电装置，即非装置，即非车载充充电机，机，实现电池快充功池快充功能，可按功率能，可按功率输出分成大型、中型、小型，公司出分成大型、中型、小型，公司产品型号品型号为X-DR。交流充。交流充电装置（装置（桩）提供）提供电池池慢充功能，公司慢充功能，公司产品型号品型号X-AR。 X-DR型非型非车载充充电机采用机采用V2G技技术，通
5、，通过进口高口高频IGBT整流逆整流逆变模模块，不，不仅能能对动力力电池池进行安行安全、快速地充全、快速地充电，而且依靠控制器与后台系，而且依靠控制器与后台系统的的通通讯，能将，能将动力力电池的能量回池的能量回馈到到电网，完成网，完成电网与网与电池之池之间的双向能量交的双向能量交换。X-DR型非型非车载充充电机采用高速机采用高速CAN总线，保，保证通通讯连接的快速、接的快速、可靠。具体原理可靠。具体原理图、实物物图如下：如下：X-DR型非型非车载充充电机机 交流充电桩交流充电桩主要提供车主要提供车辆慢充的功辆慢充的功能，输出为能，输出为交流电，连交流电，连接车载充电接车载充电器。具体原器。具体
6、原理图、实物理图、实物图如下：图如下：3.3 监控系统 充充电监控系控系统由一台或多台工作站或服由一台或多台工作站或服务器器组成，成，可以包括可以包括监控工作站、数据服控工作站、数据服务器等，器等，这些些计算算机通机通过网网络联结。监控工作站提供充控工作站提供充电监控人机控人机交互界面，交互界面，实现充充电机的机的监控和数据收集、控和数据收集、查询等工作；数据服等工作；数据服务器存器存储整个充整个充电系系统的原始数的原始数据和据和统计分析数据等，提供数据服分析数据等，提供数据服务及其他及其他应用用服服务。交流充交流充电桩的刷卡交易工作流程如的刷卡交易工作流程如图6所示。所示。四、工作流程图6刷
7、卡交易工作流程五、通信管理 整体系整体系统由四部分由四部分组成：成：电动汽汽车充充电桩、集中、集中器、器、电池管理系池管理系统系系统(BMS)、充、充电管理服管理服务平台。平台。电动汽汽车充充电桩 电动汽汽车充充电桩的控制的控制电路主要由嵌入式路主要由嵌入式ARM处理器完成，用理器完成，用户可自助刷卡可自助刷卡进行用行用户鉴权、余、余额查询、计费查询等功能，也可提供等功能，也可提供语音音输出接出接口，口，实现语音交互。用音交互。用户可根据液晶可根据液晶显示屏指示示屏指示选择4种充种充电模式：包括按模式：包括按时计费充充电、按、按电量充量充电、自、自动充充满、按里程充、按里程充电等。等。集中器集
8、中器 电动汽汽车充充电机控制器与集中器利用机控制器与集中器利用CAN总线进行数据交互，集中器与服行数据交互，集中器与服务器平台利用有器平台利用有线互互联网或无网或无线GPRS网网络进行数据交互，行数据交互，为了安全起了安全起见，电量量计费和金和金额数据数据实现安全加密。安全加密。BMS 电池管理系池管理系统(BMS)的主要功能是的主要功能是监控控电池的工池的工作状作状态(电池的池的电压、电流和温度流和温度)、预测动力力电池的池的电池容量池容量(SOC)和相和相应的剩余行的剩余行驶里程，里程，进行行电池管理以避免出池管理以避免出现过放放电、过充、充、过热和和单体体电池之池之间电压严重不平衡重不平
9、衡现象，最大限度地利用象，最大限度地利用电池存池存储能力和循能力和循环寿命。寿命。充充电服服务管理平台管理平台 充充电服服务管理平台主要有三个功能：充管理平台主要有三个功能：充电管理、管理、充充电运运营、综合合查询。充。充电管理管理对系系统涉及到的涉及到的基基础数据数据进行集中式管理，如行集中式管理，如电动汽汽车信息、信息、电池信息、用池信息、用户卡信息、充卡信息、充电桩信息信息;充充电运运营主要主要对用用户充充电进行行计费管理管理;综合合查询指指对管理及运管理及运营的数据的数据进行行综合分析合分析查询。六、控制引导系统l连接方式见图连接方式见图B2、图、图B3、图图B4。l图中各部件的图中各
10、部件的功能与特性见功能与特性见表表B1。七、电动汽车充电机的分类l直流充直流充电机：指采用直流充机：指采用直流充电模式模式为电动汽汽车动力蓄力蓄电池池总成成进行充行充电的充的充电机。直流充机。直流充电模式模式是以充是以充电机机输出的可控直流出的可控直流电源直接源直接对动力蓄力蓄电池池总成成进行充行充电的模式。的模式。l交流充交流充电机：指采用交流充机：指采用交流充电模式模式为电动汽汽车动力蓄力蓄电池池总成成进行充行充电的充的充电机。交流充机。交流充电模式模式是以三相或是以三相或单相交流相交流电源向源向电动汽汽车提供充提供充电电源的模式。交流充源的模式。交流充电模式的特征是：充模式的特征是：充电
11、机机为车载系系统。 充充电机适机适应电池池类型：充型：充电机至少能机至少能为以下三种以下三种类型型动力蓄力蓄电池中的一种充池中的一种充电：锂离子蓄离子蓄电池、池、铅酸蓄酸蓄电池、池、镍氢蓄蓄电池。池。 恒恒压恒流充恒流充电模式，自模式，自动完成整个充完成整个充电过程。程。使整个充使整个充电过程更程更贴近近电池原有特性，避免采用池原有特性，避免采用机机车原充原充电方式所造成的蓄方式所造成的蓄电池欠充、池欠充、过充等充等问题，有效延，有效延长蓄蓄电池使用寿命。机池使用寿命。机车蓄蓄电池充池充电机工作机工作时无需人工无需人工值守，超守，超长时间充充电，无，无过充充危危险。7.1电路特点1采用已非常成
12、熟的采用已非常成熟的Buck-Boost Converter电路拓扑和技路拓扑和技术，使得，使得电路可靠性提高。路可靠性提高。 2由于充由于充电机机电路工作在开关状路工作在开关状态，其，其转换效率高，效率高，整个工作期整个工作期间效率都在效率都在90%以上，不影响机以上，不影响机车直直流流发电机原有工作状机原有工作状态，对机机车其它其它设备不构成不构成影响。影响。 3采用独特的控制技采用独特的控制技术，使升降，使升降压过渡平渡平稳。4电压模式、模式、电流模式双流模式双环路控制，工作更路控制，工作更稳定。定。4 4电压模式、电流模式双环路控制，工作更稳定。电压模式、电流模式双环路控制，工作更稳定
13、。4 4电压模式、电流模式双环路控制，工作更稳定。电压模式、电流模式双环路控制，工作更稳定。5保保护电路路齐全，各全，各单元元电路逐路逐级保保护，使充，使充电机机工作更加可靠。工作更加可靠。 6独特的独特的电路布局和构架，使自身路布局和构架，使自身辐射小，不射小，不对机机车其它其它设备构成干构成干扰，同，同时抗干抗干扰能力能力强，自身，自身工作更工作更稳定。定。7.2功能特点1. 该充充电机具有手机具有手动、自、自动和短接三种状和短接三种状态控制，控制，使用操作更加灵活。使用操作更加灵活。 a) 自自动状状态-充充电机可根据内燃机工作情况，机可根据内燃机工作情况，自自动切切换工作状工作状态，自
14、，自动完成完成电池的接入（短接池的接入（短接状状态）、断开充）、断开充电的全的全过程，不增加工作人程，不增加工作人员的的工作工作强度。度。 b) 手手动状状态-无无论是否启是否启动发电机，均可机，均可强制制充充电机工作在充机工作在充电状状态，此功能便于在机，此功能便于在机车保养保养维护期期间， 对其其电池的保养和池的保养和维护时，不需使用其它，不需使用其它额外充外充电设备，通，通过保养保养检修修时所用所用110V外接供外接供电线路，路，就可完成就可完成电池的充池的充电保养。保养。 c) 短接状短接状态-在充在充电机机发生故障或不需要充生故障或不需要充电机工作机工作时，隔离充，隔离充电机，恢复机
15、机，恢复机车原有原有线路，无路，无论充充电机机发生任何情况，均能保生任何情况，均能保证机机车正常工作正常工作状状态 2. 自自带LED电压和和电流流显示，便于示，便于监视充充电机工作机工作状状态。 3. 体体积小巧、便于安装。小巧、便于安装。7.3充电机对供电电压的要求1.直流充直流充电机机输入入为额定定线电压380V10%、501Hz的三相交流的三相交流电； 2.对于容量小于（等于）于容量小于（等于）5kW的交流充的交流充电机，机，输入入为额定定电压220V10%、501Hz的的单相交流相交流电； 3.对于容量大于于容量大于5kW的交流充的交流充电机，机，输入入为额定定线电压380V10%、
16、501Hz的三相交流的三相交流电。7.4电动汽车充电机的工作原理1.充充电机没有与机没有与动力蓄力蓄电池池总成建立成建立连接接时，充，充电机机经过自自检后自后自动初始化初始化为常常规控制充控制充电方式方式（可（可选择手手动、IC卡或充卡或充电机机监控系控系统操作方式）操作方式）。充。充电机采用手机采用手动操作操作时，应具有明确的操作指具有明确的操作指导信息。信息。 2.充充电机与机与动力蓄力蓄电池池总成建立成建立连接后，通接后，通过通信通信获得得动力蓄力蓄电池池总成的充成的充电信息，自信息，自动初始化初始化为动力蓄力蓄电池池总成成ECU自自动控制方式（控制方式（简称自称自动控控制充制充电方式）
17、。方式）。7.5充电机的充电效率和功率因数 交流交流输入隔离型入隔离型AC-DC充充电机的机的输出出电压为额定定电压的的50%100%，并且，并且输出出电流流为额定定电流流时，功率因数，功率因数应大于大于0.85，效率，效率应大于等于大于等于90%。直流。直流输入非隔离型入非隔离型DC-DC充充电机的效率待定。机的效率待定。7.6充电机接口和通信要求v充充电机接口：充机接口：充电机与机与电动汽汽车之之间的的连接接应包包括以下几部分：高括以下几部分：高压充充电线路、充路、充电控制控制导引引线、充充电控制控制电源源线、充、充电监控通信控通信连接接线、接地保、接地保护线。同。同时，充，充电机机应预留
18、与充留与充电站站监控系控系统连接的通信接口。接的通信接口。 v充充电机通信要求：推荐采用机通信要求：推荐采用CAN总线以及以及CAN2.0协议作作为充充电机的通信机的通信总线形式和通信形式和通信协议。 通信内容包括：通信内容包括：动力蓄力蓄电池池单体、模体、模块和和总成成的相关技的相关技术参数，充参数，充电过程中程中电池的状池的状态参数，参数，充充电机工作状机工作状态参数，参数，车辆基本信息等。基本信息等。7.7电动汽车充电机的使用和保养 交流交流电源插座必源插座必须与充与充电机的交流机的交流电源插源插头相匹相匹配。配。 交流交流电压应较稳定，定，变化不化不应超超过220V10范范围。 充充电
19、操作程序：操作程序：a、开、开车辆的的电源源锁开关开关b、充、充电插插头与与车身充身充电插座插座c、电源插源插头与市与市电插座相插座相连。 充充电器接通器接通电源后，当接源后，当接线正确正确时电源指示灯亮，源指示灯亮，1-30A充充电电流指示灯亮一路恒充、二路恒充指示流指示灯亮一路恒充、二路恒充指示灯亮。充灯亮。充电时间亏电状状态下下10小小时以上以上为好。好。 充充电过程程变化如下：第一化如下：第一阶段恒流段恒流25A充充电6小小时左右；第二左右；第二阶段恒段恒压充充电3小小时左右；最后左右；最后进入入浮充浮充阶段，段，这时，浮充灯会亮，充，浮充灯会亮，充电电流指示灯流指示灯只亮只亮1-2只，只，风扇停止扇停止转动。包合灯亮。包合灯亮进入浮充入浮充阶段段说明明电池池电量已量已经充足。充足。 待待电池充池充满电后，或任何需要关机后，或任何需要关机时，必，必须先断先断开开电器器输入端入端电源，然后再断开充源，然后再断开充电器与器与电池之池之间的的连接。接。
