充电桩的产业技术
根据电流输出方式不同,充电桩可分为交流充电桩和直流充电桩,二者均固定在电动汽车外、与交流电网相连,主要区别在于 AC-DC 变流环节不同。交流充电桩直接输出的交流电,需要先经过车内 OBC 转换为直流电再向电池充电,充电速度较慢,俗称“慢充”,而直流充电桩将 AC-DC 变流环节外置,输出的直流电可以直接向电池充电,并且可以通过多模块并联实现极大的充电功率,充电速度较快,俗称“快充”。
1、交流充电桩
没有充电模块,只提供电力输出,需连接车载充电机使用。
交流充电桩需连接车内车载充电机直接将交流输入(220V/380V)转成高压直流输出为电动汽车充电,只起控制电源的作用。
交流充电桩内部电气结构:交流充电桩的电气部分由主回路和二次回路组成。如下图所示,主回路由输入保护断路器、交流智能电能表、交流控制接触器和充电接口连接器组成;二次回路由控制继电器、急停按钮、运行状态指示灯、充电桩智能控制器和人机交互设备(显示、输入、刷卡)组成。
交流充电桩功率:交流充电桩功率较小,充电较慢,可分为单相(7kW为主)和三相(40kW为主)。受车载充电机功率限制,一般功率较小,充电较慢,主要功率有3.5kW、7kW、11kW、21kW、40kW等,当期国内交流充电桩市场上单相以7kW为主,三相以40kW为主。
2、直流充电桩
直流充电桩将交流转换为直流电输出,直接为蓄电池充电,功率较大,充电速度快。
基本构成:直流充电桩由功率单元、控制单元、计量单元、充电接口、供电接口及人机交互界面等构成。功率单元是指直流充电模块,控制单元是指充电桩控制器,这两个组件构成技术核心,另外结构设计也是整桩可靠性设计的关键点之一。
直流充电桩内部电气结构:直流充电桩的电气部分由主回路和二次回路组成。主回路是三相交流电经过输入断路器、交流智能电能表之后由充电模块(整流模块)将三相交流电转换为电池可以接受的直流电,再连接熔断器和充电枪,给电动汽车充电。二次回路由充电桩控制器、读卡器、显示屏、直流电表等组成。
直流充电桩功率:采用模块式组合功率,单个充电模块有15kW、20kW、30kW、40kW等功率,因此直流充电桩输出功率一般为30kW、60kW、120kW、240kW、360kW、480kW等等。一个充电桩通常采用多个充电模块并联而成,比如 120kW 充电桩可由 8 个15kW 充电模块组成,也可由 4 个 30kW 充电模块组成。
目前大功率直流充电技术受到国际广泛关注,各国相继开展大功率充电技术的研究和标准制定,日标 CHAdeMO 及国标GB/T 直流快充最大功率正在由 400kW/250kW 共同迈向 900kW,欧洲已经完成了 350kW 大功率充电标准体系建设,目前正与美标一同向 460kW 发展。
纯电动汽车充电的一般结构框图如下图所示。工作原理是:由三相电网输入交流电,经桥式不可控整流电路变成直流电,经LCR电路滤波后送到高频DC-DC功率变换器,功率变换器经过直直变换输出需要的直流电压,经输出滤波后为电动汽车蓄电池充电。充电可选择定电量、定时间、定金额、自动(充满为止)四种模式
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