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电动汽车充电模式解析篇

2017-4-24 13:48:39??????点击:

电动汽车充电模式解析篇

   电动汽车充电是电动汽车使用过程中必不可少的环节,充电快慢影响着电动车使用者出行的规律。根据电动车动力电池组的技术特性和使用性质,可存在着不同充电模式。同样是充电,究竟这些不同的充电模式除了充电时间外的差异,还有没有别的区别呢?下面让我们来一起探究一番。


● 常规(慢)充电模式(在家里充电)



常规充电即是采用随车配备的便携式充电设备进行充电,可使用家用电源或专用的充电桩电源。充电电流较小一般在16-32A左右,电流可直流或者两相交流电和三相交流电,因此视乎电池组容量大小充电时间为5至8小时。

电动车多数采用16A的插头的电源线,配合着合适的插座和车载充电机,即可在家中为电动车充电。值得注意的是,一般家用插座为10A,16A插头并不通用。需要用电热水器或空调的插座。电源线上的插头有标明该插头是10A还是16A。当然也可以采用厂家配备的充电设备。

尽管常规充电模式缺点非常明显,充电时间较长,但其对充电的要求并不高,充电器和安装成本较低;可充分利用电力低谷时段进行充电,降低充电成本;更为重要的优点是可对电池深度充电,提升电池充放电效率,延长电池寿命。

常规充电模式适用非常广泛,可设立在家里、公共停车场与公共充电站等可长时间停放地方。因充电时间较长,可大大满足白天运作,晚上休息的车辆。


更深入了解,常规充电模式主要采用定流充电和定压充电两种方式进行充电。定流充电是指充电全过程中,保持充电电流基本恒定的充电方法。在充电过程中,因为充电电流会随着电池组的电动势逐渐升高而下降,所以需要随时根据充电程度调整电压和分级调整定流电流。主要应用于初充电、补充充电和去硫化充电。


定压充电时是指充电过程中,电源电压始终保持不变的充电方法。采用定压充电时,电池组必须并联在充电电源之间。随着电池组电动势的增加,充电电流会逐渐减小,若充电电压调节恰当,充电电流变为0自动停止,即为充电终了。定压充电缺点是,必须适当地选择充电电压,若电压过高,容易过充电,电池活性物质脱落,电池整体发热,容易自燃;并且定压充电不能保证彻底充满电。

定流充电适应性强,可以任意选择和调整充电电流,因此可对各种不同情况的电池组深度充电,对电池组损害非常小,可延长电池组整体寿命。可是这种方法最大弊端是充电时间过长,且需要经常调节充电电压来调节电流。定压充电可减少充电时,不必要的麻烦。现在的常规充电模式基本都采用定流和定压充电混合工作,充电前期采用定流充电,可保证电池深度充电;后期则采用定压充电,可自动减少电流大小结束充电,避免过充电。用户无需选择何种充电方式。


● 快速(超级)充电模式(特斯拉超级充电站)


  顾名思义为能快速充满电的充电方法,通过非车载充电机采用大电流给电池直接充电,使电池在短时间内可充至80%左右的电量,因此也称为应急充电。快速充电模式的代表为特斯拉超级充电站。快速充电模式的电流和电压一般在150~400A和200~750V,充电功率大于50kW。此种方式多为直流供电方式,地面的充电机功率大,输出电流和电压变化范围宽。


虽然快速充电的充电速度非常高,其充电时间接近内燃机注入燃油的时间。可是充电设备安装要求和成本非常高。并且快速充电的电流电压较高,短时间内对电池的冲击较大,容易令电池的活性物质脱落和电池发热,因此对电池保护散热方面要求有所更高的要求,并不是每款车型都可快速充电。无论电池再完美,长期快速充电终究影响电池的使用寿命。

至于为什么快速充电会给电池带来伤害,是因为其充电方法是采用脉冲快速充电。脉冲快速充电是指充电过程中不断用反复放电充电的循环充电。首先给电池组用0.8-1倍额定容量的大电流进行定流充电,使蓄电池在短时间内充至额定容量的50%-60%。接着由电路控制先停止充电25~40ms,接着在放电或反充电,使电池组反向通过一个较大的脉冲电流,然后在停止充电。之后的充电都按照正脉冲充电-前停充-负脉冲瞬间放电-后停充-再正脉冲充电的循环,直至充满。


  脉冲快速充电的最大优点为充电时间大为缩短;且可增加适当电池容量,提高启动性能。可是脉冲充电电流较大,对极板的活性物质的冲刷力强,活性物质易脱落,因此对电池组寿命有一定影响。现阶段大多数快速充电都采取脉冲充电方法。

快速充电模式实质上为应急充电模式,其目的是短时间内给电动汽车充电。高功率高电压的工作条件,从而使得快速充电模式仅存在在大型充电站或公路旁作为应急使用。总体使用层面来说,并不建议常使用快速充电模式进行充电。现阶段大多数电动车仅可使用常规的充电模式,快速充电模式仅部分车型支持,如特斯拉、比亚迪戴姆勒腾势、北汽新能源E150/200、启辰晨风和荣威E50。


● 机械充电模式(杭州国家电网充电站)



  除了常规的直接给车辆充电外,还可以采用更换动力电池的方式给电池充电。即在动力电池电量耗尽时,用充满电的电池组更换电量过低的电池组。将电池组从车上更换下来的方式有:纯手动形式、半自动形式和机械人更换三种模式。


更换电池集成了常规充电模式和快速充电模式的优点,也就是说可以用低谷电给电池组进行深度充电,同时又能在很短时间内为车辆完成“充电”添加能源过程。通过使用机械设备更换,整个电池更换过程花费的时间与现有燃油车加油时间大致相当。

 更换电池的充电模式最大的限制是各大厂商需要统一电池规格,大小等标准,并且无法保证每块电池组的性能一致,从而制约其发展。还有一个更为重要的原因是,该市场被国家电网所垄断,没有竞争对手,导致换电池充电模式得不到应有的发展。国家电网提供的电池组规格为80V、60Ah,电池组性能并不是那么出色。更换电池充电模式在杭州出租车试运行,大多数出租车每天都需要更换三或四次电池组才可满足日常运营里程需求。因此,更换电池的充电模式并没有大规模使用,仅适用出租车、公交车等规律的商业运营车辆。


● 无线充电模式(未来充电模式)



  无线充电模式即无需通过电缆来传递能量,采用电磁感应、电场耦合、磁共振和无线电波等方式进行能量的传递。采用无线充电模式,首先需要在车上安装车载感应充电机。车辆的受电部分与供电部分没有机械链接,但需要受电体与供电体对接较为准确。



现在无奈受制于技术成熟度和基础设备的限制,无线充电技术暂时没有大批量产应用。业内主流的无线充电技术主要采用电磁感应和磁共振方式传递电能,但磁共振方式充电效率更加高,而且电磁辐射强度更低,比手机通话时强度要小,更重要一点送电线圈与受电线圈无需非常对齐,这一点是电磁感应所不及的。

 无线充电模式未来应用的前景无法估量,肯定的是不再是现阶段“伪”无线充电那样需要停在固定位置进行充电。未来将能边走边充电,电能可能来自于路面铺装的供电系统,或者来自于汽车上接受的电磁波能量。


● 总结



  现阶段每一种充电模式都有明显短板,并不能很好满足人们出行的需求。常规充电模式时间太长、快速充电模式损害电池寿命、机械充电模式却被某机构垄断。未来一段时间内,基本都以常规充电模式为主导地位,这种不伤害电池的充电模式更得到厂商的青睐,而且成本更低;现阶段可使用快速充电模式的车型甚少,如特斯拉、EV200、腾势、晨风和荣威E50。即便如此,无论何种充电模式,最终的目的是让车辆可以更高效去行驶更远路程。若能解决充电模式的问题,电动车的发展便更上一个台阶。


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