(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)分析一下電動汽車充電系統(tǒng)的技術(shù)要求。一個完整的電動汽車充電系統(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)電動汽車的動力蓄電池容量、充電時的電壓和電流設(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_到兆伏安等級以上，此時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低壓動力電源，再分配給充電機及其他輔助設(shè)備，完成對純電動公交車的充電及其他輔助功能。

　　3)大功率充電機：電動汽車充電系統(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電動汽車的充電操作。

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

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

　　(2)充電機基本性能和技術(shù)要求

　　充電站充電機除了提供蓄電池的充電功能以外，還能夠提供諸如對蓄電池進行容量測試、對電網(wǎng)進行諧波抑制、無功功率補償和負(fù)載平衡等功能。由于當(dāng)前實際運用的充電機基本上以交流作為輸入電源，所以充電機的功率轉(zhuǎn)換單元本質(zhì)上是一個AC—DC變換器。作為一個提供電源的電器設(shè)備，對充電機的基本性能要求包括以下幾項：

　　1)可靠性：電動汽車充電時，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。這涉及多個環(huán)節(jié)：①操作者將電動汽車蓄電池組通過充電機與供電網(wǎng)相連接時；②充電結(jié)束后，操作者進行斷開操作時；③充電過程中，人員接觸純電動汽車車體時；④充電機發(fā)生故障時；⑤外部環(huán)境條件惡劣，如雨雪天氣時，等。充電機必須保證在各個環(huán)節(jié)都正常，甚至某個環(huán)節(jié)發(fā)生故障時，人員及蓄電池組都是可靠的。美國保險商實驗室(Underwriters Laboratories Inc.)已經(jīng)制定了UL2231(Personnel Protection Systems for EV Supply Circuits)可靠標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范電動汽車充電機的可靠性能。

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

　　3)成本經(jīng)濟：成本經(jīng)濟、價格低廉的充電機有助于降低整個純電動汽車的成本，提高運行效益，促進純電動汽車的商業(yè)化推廣。

　　4)高效率：高效率是對現(xiàn)代充電機*重要的要求之一，因為它對整個純電動汽車的能量效率有巨大的影響。

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

　　1)充電機應(yīng)能和電池管理系統(tǒng)或者電池管理單元通信，接收電池數(shù)據(jù)；同時當(dāng)電池管理系統(tǒng)發(fā)出電池嚴(yán)重故障信號后應(yīng)能自動停止充電。在脫離電池管理系統(tǒng)的情況下，充電機應(yīng)停止充電。

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

　　3)充電機應(yīng)能通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)控計算機傳送對電池管理系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)。

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

　　5)提供良好的人機充電界面，完成充電機充電過程的閉環(huán)控制，并顯示故障類型，提供一定的故障排除指示。提供開放式充電過程參數(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)完成對充電過程的自動控制；當(dāng)充電機的保護系統(tǒng)動作，引起充電過程中斷，此時應(yīng)能顯示故障類型，對比較容易排除的故障提供簡單的處理方法。

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

　　(3)充電機連接器設(shè)計

　　當(dāng)在供電電源、充電機和電動汽車蓄電池組之間進行連接或斷開時，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，防止錯誤的連接。公共場所用電動汽車充電系統(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），是電動汽車和公共場所用電動汽車充電系統(tǒng)總體技術(shù)方案設(shè)計中應(yīng)嚴(yán)格規(guī)范的公用基礎(chǔ)技術(shù)條件之一，否則，勢必造成在推廣應(yīng)用階段出現(xiàn)難以克服的技術(shù)問題。在國家電動汽車運行試驗示范區(qū)的建設(shè)中，已經(jīng)明顯暴露出充電接口不統(tǒng)一帶來的問題。電動汽車與公共場所用充電技術(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)。對諸如電動汽車的標(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)

　　要促進電動汽車普及，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。自動化電池調(diào)度技術(shù)的耗時短，比加滿一箱汽油還快，同時給駕駛者提供了更清潔，更方便的體驗。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。全套動作連貫流暢且自動完成，駕駛者全程無需離開汽車。這樣可以向用戶銷售不包含電池的電動汽車，只要繳交一定的月租費，除了能使用整個充電網(wǎng)的服務(wù)之外，還能買到比汽油汽車便宜的電動汽車。用戶若要長途旅行，則可到電池交換站直接以更換電池的方式，滿足用戶對快速充電的需求，也解決了續(xù)航力不足與高價電池的問題。