電動汽車充電機

電動汽車充電機是一種專為電動汽車的車用電池充電的設備，是對電池充電時用到的有特定功能的電力轉換裝置。電動汽車充電機可以分為直流充電機和交流充電機。

基本介紹

• 中文名：電動汽車充電機
• 輸出電壓：200 500 700
• 輸出電流：±200
• 輸出過壓：720

分類

直流充電機：指採用直流充電模式為電動汽車動力蓄電池總成進行充電的充電機。直流充電模式是以充電機輸出的可控直流電源直接對動力蓄電池總成進行充電的模式。

交流充電機：指採用交流充電模式為電動汽車動力蓄電池總成進行充電的充電機。交流充電模式是以三相或單相交流電源向電動汽車提供充電電源的模式。交流充電模式的特徵是：充電機為車載系統。

充電機適應電池類型：充電機至少能為以下三種類型動力蓄電池中的一種充電：鋰離子蓄電池、鉛酸蓄電池、鎳氫蓄電池。

詳細參數

恆壓恆流充電模式，自動完成整個充電過程。使整個充電過程更貼近電池原有特性，避免採用機車原充電方式所造成的蓄電池欠充、過充等問題，有效延長蓄電池使用壽命。機車蓄電池充電機工作時無需人工值守，超長時間充電，無過充危險。電路特點　1．採用已非常成熟的Buck---Boost Converter電路拓撲和技術，使得電路可靠性提高。

2．由於充電機電路工作在開關狀態，其轉換效率高，整個工作期間效率都在90%以上，不影響機車直流發電機原有工作狀態，對機車其它設備不構成影響。

3．採用獨特的控制技術，使升降壓過渡平穩。

4．電壓模式、電流模式雙環路控制，工作更穩定。

5．保護電路齊全，各單元電路逐級保護，使充電機工作更加可靠。

6．獨特的電路布局和構架，使自身輻射小，不對機車其它設備構成干擾，同時抗干擾能力強，自身工作更穩定。

功能特點

1. 該充電機具有手動、自動和短接三種狀態控制，使用操作更加靈活。

a) 自動狀態----充電機可根據內燃機工作情況，自動切換工作狀態，自動完成電池的接入（短接狀態）、斷開充電的全過程，不增加工作人員的工作強度。

b) 手動狀態----無論是否啟動發電機，均可強制充電機工作在充電狀態，此功能便於在機車保養維護期間，對其電池的保養和維護時，不需使用其它額外充電設備，通過保養檢修時所用110V外接供電線路，就可完成電池的充電保養。

c) 短接狀態----在充電機發生故障或不需要充電機工作時，隔離充電機，恢復機車原有線路，無論充電機發生任何情況，均能保證機車正常工作狀態

2. 自帶LED電壓和電流顯示，便於監視充電機工作狀態。

3. 體積小巧、便於安裝。

充電機種類及特點

電動汽車充電機的分類主要如下：

（1）依據電流的不同可分為直流充電機和交流充電機。

電動汽車充電機

（2）依據功率大小的不同可分為大功率充電機和小功率充電機。

（3）依據充電頻率的不同可分為工頻充電機和高頻充電機。

（4）此外，還有負脈衝充電機、三段式充電機、變壓器充電機和開關電源式充電機等等

如今，電動汽車充電使用的最廣泛的是工頻充電機和高頻充電機。

工頻充電機的特點是:體積大、重量大、耗電高，但是性能可靠、價格便宜。

高頻充電機的特點是:體積小、重量小、充電時間短、大電流放電性能好、效率高、具備智慧型活化功能，有利於電池活化物質的充分溶解、滲透和擴散，電化學反應和濃度極化充分徹底，基本完全激活和發揮了電池能量，並延長了其使用壽命，是傳統可控矽充電機無法做到的。高頻充電機真正體現了安全、快速、高效、性價比高的充電技術特點。

另外，隨著科技的進步，以及人們對充電機技術的不斷深入研究，許多新型的充電機應運而生，如：大功率智慧型高頻充電機、可控矽整流充電機等。它們在原有充電機的基礎之上，取長補短，無論在充電效率、充電時間方面還是在充電安全保護、充電自動化管理方面都取得了長足進展，代表了未來充電機發展的趨勢和方向。

對供電電壓的要求

（1）直流充電機輸入為額定線電壓380V±10%、50±1Hz的三相交流電；

（2）對於容量小於（等於）5kW的交流充電機，輸入為額定電壓220V±10%、50±1Hz的單相交流電；

（3）對於容量大於5kW的交流充電機，輸入為額定線電壓380V±10%、50±1Hz的三相交流電。

工作原理

（1）充電機沒有與動力蓄電池總成建立連線時，充電機經過自檢後自動初始化為常規控制充電方式（可選擇手動、IC卡或充電機監控系統操作方式）。充電機採用手動操作時，應具有明確的操作指導信息。

（2）充電機與動力蓄電池總成建立連線後，通過通信獲得動力蓄電池總成的充電信息，自動初始化為動力蓄電池總成ECU自動控制方式（簡稱自動控制充電方式）。

充電機的充電效率和功率因數

交流輸入隔離型AC-DC充電機的輸出電壓為額定電壓的50%～100%，並且輸出電流為額定電流時，功率因數應大於0.85，效率應大於等於90%。直流輸入非隔離型DC-DC充電機的效率待定。

接口和通信要求

充電機接口：充電機與電動汽車之間的連線應包括以下幾部分：高壓充電線路、充電控制導引線、充電控制電源線、充電監控通信連線線、接地保護線。同時，充電機應預留與充電站監控系統連線的通信接口。

充電機通信要求：推薦採用CAN匯流排以及CAN2.0協定作為充電機的通信匯流排形式和通信協定。

通信內容包括：動力蓄電池單體、模組和總成的相關技術參數，充電過程中電池的狀態參數，充電機工作狀態參數，車輛基本信息等。

充電機行業狀況

1、基本情況：

1）、電動腳踏車、低端電動汽車發展迅速

目前的電動車以電動腳踏車、電動三輪車和低端的電動汽車為主，也有部分試運行的高端電動公車，前者是社會自然需求的結果，後者是政策支持的結果。這些電動車基本都是滿足短程出行或運輸的需要，充電工作基本上都是由使用者自己解決。

電動腳踏車的快速發展反映了廣大國民強烈改善交通工具的強烈意願，隨著經濟的發展，汽車（含電動汽車）必然為成為廣大國民的首選交通工具。

2）、高端電動汽車的產業化進程已經啟動

由於電動汽車在節能減排方面的現實需要和化石能源面臨枯竭的中遠期狀況，國內外的許多汽車廠在積極研究和推廣電動汽車，而中國能源結構和環境治理方面的壓力更是促動近期的汽車產業結構調整政策。政策一出，萬馬奔騰。目前已有比亞迪、奇瑞、眾泰、福田等十幾個電動汽車廠生產出電動汽車，其它廠家也將在2010年底或2011年初集中推出電動汽車產品。而外資和合資品牌的電動汽車也紛紛推出性能優良、外觀時尚的新能源電池搶占中國市場。

國家發展汽車工業發展規劃的電動汽車基本是指能夠進行遠途運行和時速達到80公里以上的的電動轎車和電動大巴車。目前多指鋰電池電動汽車和雙動力汽車（燃油+氫或鋰電）。

3）、新能源汽車的出現致使電動汽車充電站的建設成為必然

新型電動汽車的蓄電池組容量較大（小型車普遍採用鋰電池），充滿電所需的功率較大，尤其是快速充電時所需的瞬時功率腳踏車達到上百千瓦，非專線電網難以承受。必須鋪設專門電纜建設專業充電站或建設儲能快速充電站。

如果沒有快速充電站的支持，僅僅依靠夜間停車慢速充電(約10幾個小時)是不能滿足出行和營運需要的。

4）、商業型高端電動汽車充電站尚未出現

2008年至2010年，在國家提供資金的情況下，目前只有少數供內部（公交為主）使用的樣板型充電站，其中主要表現在，北京奧運會，上海世博會以及廣州亞運會的電動汽車充電站建設，而用於為商業型電動汽車提供快速充電的商用充電站尚未出現。

2、政策主導的電動汽車充電站建設情況

“十二五”期間，國內電動汽車用充電設施建設規模將超百億元，以國家電網為代表的能源企業將主導這一巨額投資。同時，工信部也將推動制定國家標準，統一電動汽車充電接口，加速推進電動汽車基礎設施建設。

“十二五”期間，國家“十城千輛”節能與新能源汽車示範城市將達25個，按照這樣的推廣規模，到2015年，中國將建成2000個包括整車充電和電池更換模式在內的兩類充電站及40萬個充電樁。這只是在大規模商業示範階段的科技規劃，並非產業規劃。另據國家電網披露的計畫，從2011年到2015年，僅國家電網計畫建設的電動汽車充電站規模就達到4000座，到2020年，電動汽車充電站將達到10000座。

剛剛過去的2010年，國家電網公司計畫在有營業區的27家網省公司全面推進電動汽車充電站建設，擬建公用充電站75座、交流充電樁6209台以及部分電池更換站。

根據國家電網的這一規劃，截至10年年底，充電站主設備總投資規模已達到3億元，2011年，國家電網將在環渤海和長三角兩個區域建設跨城際的智慧型充換電服務網路，在“十二五”期間建設充換電站2351座，充電樁22萬個，為電動汽車產業和低碳經濟發展服務。未來5年投資140億元，2016年到2020年間再投資180億元，到2020年充電站主設備總投資將達到320億元。

業內專家預測，2013年以後電動汽車才可能達到5%的年新車銷售滲透率，這除了要求提高電池的能量密度、使用壽命以及安全性能；降低電動汽車與傳統汽車價格的差距外，還需要主要城市能夠配備一定數量的基礎設施，例如在停車場及主要街道上安裝充電樁。

充電及更換電池所需的基礎設施是發展電動汽車的先決條件。由於看到充電站建設在未來給企業帶來的市場機遇，國家電網、南方電網和中海油等能源企業已正式宣布進入電動汽車基礎設施領域，現在總體仍處於起步階段，但各地政府和企業的熱情非常高漲。

目前國內尚無統一的電動汽車充電設施統一標準。當前各個廠家採用的標準都是抄國外的，正處於建設初期，標準需要在實踐過程中總結，這期間總要經歷推薦性標準的過程，主導電動汽車充電設施建設的國家電網公司與南方電網公司都採取了各自的標準。北京、深圳、合肥各地也都分別出台了不同的充電站地方標準，各地建設的充電站接口各不相同，互不通用。這意味著在標準還沒有完成的情況下開始建設的充電設施，有的可能以後得推倒重來，這勢必將造成一部分浪費。也充分說明電動汽車充電機正處於行業初級階段。

上述這種情況已經引起政府部門的注意。2010年11月10日，工業和信息化部裝備工業司公布《電動汽車傳導充電用連線裝置》等三項系列推薦性國家標準向社會徵求意見。

工業和信息化部裝備工業司司長張相木在接受記者專訪時表示，“在新能源汽車基礎設施建設的分工上，國家能源局將主要負責充電設施的布局、選址和建設規模，工信部將主要負責統一充電設備標準和充電接口標準，在這方面，汽車企業原先都各自為戰，今後這種局面將得到改變。”可以預見，標準的統一無疑將加速充電站的普及與推廣，而充電站的建設必然會用到電動汽車充電機，尤其是性能優良對電網污染小的高性能綠色充電機。

技術參數

技術參數	測試條件	MIN TYP MAX	單位
交流側參數
輸入電壓	380±15%	323 380 437	Vac
開機浪涌	輸入380Vac、滿載	無	Vac
工作頻率	輸入380Vac	50	Hz
交流電流		±151	Aac
電流諧波總畸變率	輸入380Vac、滿載	≤5	%
功率因數:	輸入380Vac、滿載	≥0.99
最大輸出功率:	輸入380Vac	100	KW
輸入過壓	過壓關閉	高於456V	Vac
輸入欠壓	欠壓關閉	低於304V	Vac
直流側參數
最大限流點		±200	A
穩壓精度	在全輸入輸出電壓範圍內，負載變化範圍在0%--100%時	≤±1	%
穩流精度	在全輸入輸出電壓範圍內，負載變化範圍在0%--100%時	≤±1	%
輸出紋波有效值	在全輸入輸出電壓範圍內，負載變化範圍在0%--100%時	≤1	%
整機參數
效率	雙向滿載	≥92	%
電壓顯示精度	全範圍	1	%
電壓控制精度	全範圍	1	%
電流顯示精度	全範圍	1．5	%
電流控制精度	全範圍	1．5	%
絕緣	電路對機櫃	≥10	MΩ
冷卻方式	強制風冷
尺寸	600*800*2200	寬*深*高	mm

使用和保養

① 交流電源插座必須與充電機的交流電源插頭相匹配。

② 交流電壓應較穩定，變化不應超過220V±10﹪範圍。

③ 充電操作程式：a、開車輛的電源鎖開關b、充電插頭與車身充電插座c、電源插頭與市電插座相連。

④ 充電器接通電源後，當接線正確時電源指示燈亮，1-30A充電電流指示燈亮一路恆充、二路恆充指示燈亮。充電時間虧電狀態下10小時以上為好。

⑤ 充電過程變化如下：第一階段恆流25A充電6小時左右；第二階段恆壓充電3小時左右；最後進入浮充階段，這時，浮充燈會亮，充電電流指示燈只亮1-2隻，風扇停止轉動。包合燈亮進入浮充階段說明電池電量已經充足。

⑥ 待電池充滿電後，或任何需要關機時，必須先斷開電器輸入端電源，然後再斷開充電器與電池之間的連線。