根据运营方式的不同,电动车辆动力电池组充电又可分为地面充电和车载充电两种充电方式。
1.地面充电方式
当车辆进行补充充电时,将需要充电的电池从车辆上卸下,安装已充满电的电池,车辆即可离开继续运营或应用,对卸载下的电池采用地面充电系统进行补充充电。采取地面充电方式有利于电池维护,提高电池使用寿命和车辆使用效率,但对车辆及电池更换设备提出了更高的要求。地面充电又有分箱充电和整组充电两种。
(1)分箱充电 分箱充电时,每台充电机对电池组中一箱电池充电(单箱充电),并和该箱的电池管理单元通信,完成充电控制。采用这种方式,有利于提高电池组的均衡性,延长电池组使用寿命,但充电机数量多,电池组与充电机间的连线多,监控网络复杂,成本较高。
地面分箱充电结构如图5-5所示。其中,充电平台包括与车辆低压电源一致的直流电源、电池存储架、充电机通信接口连接器、充电机输出连接器、烟雾传感器。当单箱电池放置在充电平台上时,低压电源为电池管理单元提供供电电源,充电机和电池管理单元通信实现充电控制,能量通过充电机输出连接器从充电机传输到电池。烟雾传感器、温度传感器等实现在充电过程中的现场监视。
当采用分箱充电时,需要电池调度系统对所有的电池实时进行数量、质量和状态的监控和管理,完成电池存储、更换、重新配组和电池组均衡、实际容量测试及电池故障的应急处理等功能。
图5-5 地面分箱充电结构图
(2)整组充电 采用整组充电时,则将从电动车辆上卸下的各箱电池按照车辆上的应用方式连接,通过一台充电机给整组电池进行充电,所有的电池管理单元通过电池管理主机与充电机进行通信,完成充电控制。采用这种方式,充电机数量较少,监控网络简单,但是相对分箱充电方式而言,电池组的均衡性较差,使用寿命较低。其结构如图5-6所示。
图5-6 地面整组充电结构图
两种充电方式的优缺点见表5-1。
表5-1 两种充电方式比较
2.车载充电方式
如图5-7所示,有的电动汽车(如北汽EV系列)有两个充电口,一个快充口和一个慢充口。快充是直流供电,半小时可充到80%,慢充为交流供电,充满时间为6~8h。当车辆进行补充充电时,充电机与充电车辆通过充电插头进行连接,电池无需从车辆上卸下可直接进行充电,如图5-8所示。其优点是充电操作过程简单,不涉及电池存储、电池更换等过程。但车辆充电时间占用了车辆的运营或应用时间,车辆利用率较低,不利于保持电池组的均衡性以及延长电池组的使用寿命。图5-9、图5-10和表5-2是某种充电插头的端子连接及功能定义。
(www.daowen.com)
图5-7 北汽EV系列的快充口和慢充口
图5-8 充电机与充电车辆通过充电插头进行连接充电
图5-9 一种充电插头的端子连接
表5-2 充电插头端子功能
(续)
该系统通过充电插头上的CAN网络连接线与电动汽车内部CAN网络进行连接,与车载电池管理主机进行通信,完成充电控制,系统拓扑结构如图5-11所示。
图5-10 充电插头 端子布局图
图5-11 车载充电通信网络结构图
车载电池充电采用的充电机有两种形式,一种是随车安装、携带的车载充电机,一般功率较小,对于电动汽车多数在5kW以下,充电电流小,充电时间长。适于晚间充电、白天使用的电动车辆工况。另有非车载快速充电机,一般保证车辆充电在30min以内,可以充入保证车辆行驶超过50km的电量。已经产品化的电动轿车为了满足这两种充电机的应用,需要在车辆上设置车载充电机接口和快速充电接口。图5-12为日产公司LEAF电动汽车的充电接口,为两个接口并列的形式。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。