(1)充電系統(tǒng)的主要組成部分

　　鼎研公司主要為新能源汽車行業(yè)，包括充電站、充電樁、電池管理包提供控制原件，高壓直流接觸器等控制原件，現(xiàn)分析一下電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的技術(shù)要求。一個(gè)完整的電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)，主要由以下幾部分組成(圖6-24)：

　　1)高壓供電線路和高壓供電設(shè)備等：根據(jù)電動(dòng)汽車的動(dòng)力蓄電池容量、充電時(shí)的電壓和電流設(shè)置、車輛數(shù)量等數(shù)據(jù)的不同，充電系統(tǒng)總?cè)萘靠赡苓_(dá)到兆伏安等級(jí)以上，此時(shí)需要采用高壓供電方式為充電系統(tǒng)供電。

　　2)低壓配電線路和低壓配電設(shè)備等：高壓供電轉(zhuǎn)換為380V低壓動(dòng)力電源，再分配給充電機(jī)及其他輔助設(shè)備，完成對(duì)純電動(dòng)公交車的充電及其他輔助功能。

　　3)大功率充電機(jī)：電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的核心設(shè)備，將交流電源轉(zhuǎn)換為能夠滿足電動(dòng)汽車充電要求的直流電源，并按照一定的充電控制方法完成對(duì)電動(dòng)汽車的充電操作。

　　4)諧波抑制與無(wú)功功率補(bǔ)償裝置：采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)的大功率充電機(jī)是高度非線性的用電設(shè)備，可能功率因數(shù)較低，而且對(duì)供電系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波污染，需要為電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)配置相應(yīng)的諧波抑制與無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。

　　5)其他輔助設(shè)備：包括電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)等輔助設(shè)備，可以為充電系統(tǒng)的可靠可靠運(yùn)行提供各種輔助功能。

　　(2)充電機(jī)基本性能和技術(shù)要求

　　充電站充電機(jī)除了提供蓄電池的充電功能以外，還能夠提供諸如對(duì)蓄電池進(jìn)行容量測(cè)試、對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行諧波抑制、無(wú)功功率補(bǔ)償和負(fù)載平衡等功能。由于當(dāng)前實(shí)際運(yùn)用的充電機(jī)基本上以交流作為輸入電源，所以充電機(jī)的功率轉(zhuǎn)換單元本質(zhì)上是一個(gè)AC—DC變換器。作為一個(gè)提供電源的電器設(shè)備，對(duì)充電機(jī)的基本性能要求包括以下幾項(xiàng)：

　　1)可靠性：電動(dòng)汽車充電時(shí)，如何保證人員的人身可靠和蓄電池組的可靠是至關(guān)重要的。這涉及多個(gè)環(huán)節(jié)：①操作者將電動(dòng)汽車蓄電池組通過(guò)充電機(jī)與供電網(wǎng)相連接時(shí)；②充電結(jié)束后，操作者進(jìn)行斷開(kāi)操作時(shí)；③充電過(guò)程中，人員接觸純電動(dòng)汽車車體時(shí)；④充電機(jī)發(fā)生故障時(shí)；⑤外部環(huán)境條件惡劣，如雨雪天氣時(shí)，等。充電機(jī)必須保證在各個(gè)環(huán)節(jié)都正常，甚至某個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生故障時(shí)，人員及蓄電池組都是可靠的。美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室(Underwriters Laboratories Inc.)已經(jīng)制定了UL2231(Personnel Protection Systems for EV Supply Circuits)可靠標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范電動(dòng)汽車充電機(jī)的可靠性能。

　　2)易于使用：充電機(jī)應(yīng)具有較高的智能性，不需要操作人員過(guò)多干預(yù)充電過(guò)程。

　　3)成本經(jīng)濟(jì)：成本經(jīng)濟(jì)、價(jià)格低廉的充電機(jī)有助于降低整個(gè)純電動(dòng)汽車的成本，提高運(yùn)行效益，促進(jìn)純電動(dòng)汽車的商業(yè)化推廣。

　　4)高效率：高效率是對(duì)現(xiàn)代充電機(jī)*重要的要求之一，因?yàn)樗鼘?duì)整個(gè)純電動(dòng)汽車的能量效率有巨大的影響。

　　為此，充電機(jī)在可靠和控制方面需要實(shí)現(xiàn)以下一些技術(shù)要求：

　　1)充電機(jī)應(yīng)能和電池管理系統(tǒng)或者電池管理單元通信，接收電池?cái)?shù)據(jù)；同時(shí)當(dāng)電池管理系統(tǒng)發(fā)出電池嚴(yán)重故障信號(hào)后應(yīng)能自動(dòng)停止充電。在脫離電池管理系統(tǒng)的情況下，充電機(jī)應(yīng)停止充電。

　　2)充電機(jī)應(yīng)具備面板操作和遠(yuǎn)程操作功能，充電機(jī)應(yīng)能和其監(jiān)控系統(tǒng)連接，在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上能夠完成除閉合和切斷輸入電源外的所有功能。

　　3)充電機(jī)應(yīng)能通過(guò)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)控計(jì)算機(jī)傳送對(duì)電池管理系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)。

　　4)充電機(jī)應(yīng)具有輸入欠壓、輸入過(guò)壓、輸出短路、電池反接、輸出過(guò)壓、電池故障等保護(hù)功能。應(yīng)具有故障報(bào)警功能，能主動(dòng)向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出故障信息。

　　5)提供良好的人機(jī)充電界面，完成充電機(jī)充電過(guò)程的閉環(huán)控制，并顯示故障類型，提供一定的故障排除指示。提供開(kāi)放式充電過(guò)程參數(shù)（包括充電模式、充電參數(shù)、充電階段）設(shè)定功能，并按照參數(shù)完成對(duì)充電過(guò)程的自動(dòng)控制；當(dāng)充電機(jī)的保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作，引起充電過(guò)程中斷，此時(shí)應(yīng)能顯示故障類型，對(duì)比較容易排除的故障提供簡(jiǎn)單的處理方法。

　　6)充電機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備事件記錄功能，為事故分析和運(yùn)行測(cè)試提供歷史數(shù)據(jù)。對(duì)于有多臺(tái)充電機(jī)的充電站，充電機(jī)還需要為充電站監(jiān)控系統(tǒng)提供事件記錄數(shù)據(jù)。

　　(3)充電機(jī)連接器設(shè)計(jì)

　　當(dāng)在供電電源、充電機(jī)和電動(dòng)汽車蓄電池組之間進(jìn)行連接或斷開(kāi)時(shí)，涉及插頭和插座的插拔操作。插頭和插座應(yīng)該具有明確的極性，防止錯(cuò)誤的連接。公共場(chǎng)所用電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的接口（不是傳統(tǒng)意義上的僅有正、負(fù)極接線端子的充電接口，而是具有充電和信息交換的智能化接口），是電動(dòng)汽車和公共場(chǎng)所用電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)總體技術(shù)方案設(shè)計(jì)中應(yīng)嚴(yán)格規(guī)范的公用基礎(chǔ)技術(shù)條件之一，否則，勢(shì)必造成在推廣應(yīng)用階段出現(xiàn)難以克服的技術(shù)問(wèn)題。在國(guó)家電動(dòng)汽車運(yùn)行試驗(yàn)示范區(qū)的建設(shè)中，已經(jīng)明顯暴露出充電接口不統(tǒng)一帶來(lái)的問(wèn)題。電動(dòng)汽車與公共場(chǎng)所用充電技術(shù)應(yīng)同步發(fā)展，也有利于相互協(xié)調(diào)，統(tǒng)一技術(shù)條件，規(guī)范接口標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)諸如電動(dòng)汽車的標(biāo)稱電壓、標(biāo)稱容量等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的確定，同樣具有重要影響。

　　(4)電池調(diào)度系統(tǒng)

　　要促進(jìn)電動(dòng)汽車普及，必須先建設(shè)充電站，讓充電站如同加油站一樣普遍，并且降低汽車定價(jià)。自動(dòng)化電池調(diào)度技術(shù)的耗時(shí)短，比加滿一箱汽油還快，同時(shí)給駕駛者提供了更清潔，更方便的體驗(yàn)。該技術(shù)可靠、快速地從汽車上取下耗盡的電池并換上充滿電的電池。全套動(dòng)作連貫流暢且自動(dòng)完成，駕駛者全程無(wú)需離開(kāi)汽車。這樣可以向用戶銷售不包含電池的電動(dòng)汽車，只要繳交一定的月租費(fèi)，除了能使用整個(gè)充電網(wǎng)的服務(wù)之外，還能買到比汽油汽車便宜的電動(dòng)汽車。用戶若要長(zhǎng)途旅行，則可到電池交換站直接以更換電池的方式，滿足用戶對(duì)快速充電的需求，也解決了續(xù)航力不足與高價(jià)電池的問(wèn)題。