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电动汽车车载充电器和充电站

   日期:2019-11-15     浏览:0    
核心提示:电动汽车车载充电器和充电站
 

电动汽车车载充电器和充电站

跟着世界正在放慢启动电动汽车反动,适应速度仍然很慢。电动汽车(EV)诚然是一种绿色,结实与便宜的运输门径,但彷佛还不适用。启事是两个词,老本和生态系统。目前,电动汽车的价格与汽油车基本持平,于是对于购买者而言,电动汽车的代价不那末需求,随着电池武艺的进行与当局计划的推出,电动汽车的资源有望在未来降落。

第二有部分是,不有吻合的生态系统供购置者毫无贫苦地应用电动汽车。对于“ Ecosystem”,我指的是当电池电量用尽时为电动汽车充电的充电站。构思一下,当您在城镇中不有加油站且独一可以加油之处是您的家时,运用汽油车,其他,模范的电动汽车最多需要6到8个小时才智充电。特斯拉(Tesla),EVgo,充电点等得多公司已经通过在天下范畴内建立充电站来抵赖这一问题。对于像荷兰这样允诺在2035年早年摒弃汽油创议机的国家,可以确定的是,未来的路途将被电动汽车替代内燃机庖代,何况我们四周将呈现不少电动汽车充电站。

然而,电动汽车充电站若何工作一个充电站可以为所有类型的电动汽车充电吗?电动汽车充电器有哪些类型EV充电器遵循哪些协定?在本文中,咱们将探究全数这些标题的谜底,并相熟甚么造成电动汽车充电站以及其当面的子琐屑在进一步寻找此前,你应当涉猎有关 电动汽车使用的电池,以及如何电池打算细碎的工作情理电器车内

电动汽车供应设备(EVSE)

构成电动汽车充电站的设备统称为电动汽车供应设备(EVSE)。该术语更为盛行,它仅指充电站。有人也将其喻为ECS,代表充电站。

EVSE的设计与制造是通过使用电网进行供电来为电池组充电;这些电池组可能存在于电动汽车(EV)或插电式电动汽车(PEV)中。这些EVSE的电源,连接器与和谈将根据其设计而有所分歧,我们将在本文中进行探讨。

 

车载充电器和充电站

在咱们进入充电站早年,必要的是要熟识电动汽车内部的内容以及充电器将邻接到哪个一小块。现今,大多数电动汽车都带有车载充电器(OBC),产商还随车提供充电器。客户将这些充电器与车载充电器一块儿使用后,就可以从其家中的电源插座为电动汽车充电。可是这些充电器尤为底子,并且没有任何初级功能,因而通常需要笼统8个小时技能花样为楷模的EV充电。

电动汽车充电站(EVSE)的类型

充电站大略可分为交流充电站与直流充电站两种。

一个交流充电站望文生义提供AC电源模式的网格向EV,然后运用板载充电器对车辆进行充电转换成DC。这些充电器也称为1级和2级充电器,用于室庐和商业场合。AC充电站的优势在于,车载充电器将根据EV的要求休养电压与电流,是以,充电站与EV通讯不是自愿性的。弊端是其低输出功率,这会增加充电光阴。下图显示了楷模的交流充电零碎。如我们所见,来自电网的交流电通过EVSE直接提提供OBC,然后OBC将其转换为直流电,并通过BMS为电池充电。先导线用于检测连接到EV的充电器的类型,并设置装备摆设OBC所需的输入电流。咱们稍后将寻觅更多。

DC充电站获得交流电源内容的网格,并将其转换为直流电压,并用它的电池组直接通过绕过车载充电器(OBS)进行充电。这些充电器通常可输入高达600V的高电压和高达400A的电流,这使得EV可以在不到30分钟的时日内充电,而AC充电器则需要8-16小时。这些也喻为3级充电器,一般称为DC极快充电器(DCFC)或超级充电器。这种充电器的利益是充电光阴快,而流弊是工程芜杂需要与EV通讯以对其进行高效和安然充电的中央。下面显示了一个典范的DC充电体系,您可以看到EVSE绕过OBS直接向电池组提供DC。EVSE部署在仓库中以提供大电流,由于电源开关的限制,单个堆栈将没法提供高电流。

一样平常,Level 1充电器是供住宅应用的,这是制作商与EV一块儿提供的充电器,可用于通过尺度的家用电源插座为EV充电。于是,它们使用单​​订交流电源工作,可以输出12A至16A之间的任何电压,并且需要约17个小时手法为24kWH的EV充电。一个1级的充电器在充电站不有太大的感导。

 

2级充电器被设置装备摆设为用于电平1充电器的更新它可以被安设在屋子,特殊求告中提供的房子具有分相电源,或者可以在公家/商用的充电站使用为宜。这些充电器因其高输入电压而可提供高达80A的输入电流,并会在8小时内为EV充电。3级充电器或超级充电器但凡为了单独大众充电站。它们需要从电网输入多订交流电,耗费功率超过240 kW,几乎是我们家庭中楷模空调设备的10倍。于是,这些充电器需要失去电网的额定许可能耐运转。

 

级别2与级别3的充电器被以为是比第1级充电器更高效的,由于AC / DC和DC / DC转换发生在EVSE本身。由于2级与3级充电器的巨大尺寸与冗杂性,它们没法内置在EV内,因为这会增加份量并消沉EV的屈就。

充电站类型

充电器级别

交流电源电压与电流

充电器电源

是时候给24kWH电池组充电了

交流充电站

1级-住宅

单相– 120 / 230V和〜12至16A

〜1.44 kW至〜1.92kW

〜17小时

交流充电站

2级-贸易

分相– 208 / 240V与〜15至80A

〜3.1 kW至〜19.2 kW

〜8小时

直流充电站

3级–增压器

单相– 300 / 600V和〜400A

〜120 kW至〜240 kW

〜30分钟

 

EV充电邻接器的类型

就像欧洲人以220V 50Hz工作,美国人以110V 60Hz工作同样,电动汽车也根据其出产国的差别而具有不同类型的充电连贯器。这招致ESVE打造商之间的疑心,由于它们没法轻松地宽泛到悉数EV。交流充电器和直流充电器的毗邻器首要分类以下。

在这三种最思空见贯的AC充电插座中,JSAE1772插座在北美很风靡。如您所见,插头/连贯用具有多个联接,三个宽引脚别离用于相,中性和接地,而两个小引脚用于充电器与EV(先导接口)之间的通讯,我们稍后将对此进行具体找寻。Mennekes或VDE-AR-E在欧洲用于三相AC充电系统,是以可以输出高达44kW的高功率。Le-Grand也是类似的插座,带有保险挡板,可防备杂物进入充电插座。根据技能标准,建议将来悉数交流充电器都只能应用HSAE 1772和VDE-AR-E插座。

 

电动汽车的直流充电插座

在直流充电器端,我们有CHAdeMO充电器插座,这是最风靡的插座类型。它是由日本引入的,很快就被法国与韩国所采用。斯时,大大都电动汽车(如日产Leaf,起亚等)都具有这些类型的插座。该插座有两个用于DC电源轨的宽引脚和用于CAN协定的通讯引脚。众所周知,Level 3 DC充电器不使用车载充电器,是以必须自举止EV电池组提供所需的电压和电流。这是通过与电池组BMS的控制地域网络(CAN)协定建树通信链接(先导链接)来完成的。然后,BMS指示充电器劈头充电过程,对其进行监督,然后乞请充电器停止充电。

 

所述特斯拉车有他们本人的类型充电器称为超级充电器,于是具有他们自身的类型的连贯器的如上所示。但是他们确实发售适配器,可以将其端口转换为用CHAdeMO或CSS充电器充电。CDD充电器是另一个流行的充电器插座,将交流与直流两种类型的充电器联结在一同。如您在图象中看到的,充电器分为两局部,以同时支持DC与AC。它可以支持CAN和电力线通讯(PLC),并被广泛用于奥迪,宝马,福特,普片,保时捷等欧洲汽车。它可以赞成高达400kW的直流输出与43kW的交流输出。  

 

EVSE AC充电站-1级与2级充电器

1级与2级充电站仅需向电动汽车中的车载充电器提供交流电源,然后由其承担充电进程。这可能乍一看。然而,他们有使命通过通过引弧线EV电池组进行通讯,从而遵循EV电池组要求从电网提供过多的电力TI培训文档中代表的楷模交流充电站中具备的子琐屑如下所示。

等级1的充电用具有16A的最大输入电流,由于家用电源插座的限制,而级别2的充电器可以提供高达80A时在供应三相行使。1级与2级交流充电器一般都运用SAEJ1772规范插头毗连器。

如您所见,交流电源线(L1与L2)通过继电器毗连到J1772毗邻器该继电器将闭合以最早充电历程,并在充电完成时断开。先导信号通信用于检测电池形状,主机措置零碎抉择应为车载充电器提供多少功率。咱们稍后将根究更多。

 

电源单位由一个AC / DC转换器组成,该AC / DC转换器接管来自电网的AC电源,并使用开关电路将其转换为DC 15V。然后将这15V 电压提供给稳压器,该稳压器由一个DC / DC转换器组成,该转换器应用三个差异的降压稳压​​器来休养12V,5V和3.3V,用于为充电器单位中的传感器,显示器和牵制器供电。丈量琐屑由V / I感受电路组成,用于丈量交流电流和交流电压。在上面的框图中,电流互感器(CT)用于测量输入电流,但也可使用分流或磁通法。在继电器的任一侧都测量电压,以相熟继电器是断开照旧闭合。由于丈量子系统措置交流电压和电流,因而与主机处理子零碎进行了数字隔离。

 

所述主机措置子系统由从导频通信来接管的信息和对付它触发继电器用继电器驱动电路的消息,基于主微管制器。它还使用丈量子零碎提供的值监视电流和电压,并在需要时采取纠正倒叙。该管教器还将具有显示单元,EEPROM和RTC,以向用户提供有效的新闻,比如充电光阴,当前状态等。

 

EVSE中的先导线通讯(交流充电器)

在交流充电器中,充电速率(即所需的输入电流)其实是由电动汽车本身选择的。并非一切EV都需要不异数目的输入充电电流,是以AC充电器应与EV通讯以理解所需的输入电流并在现实劈脸充电早年进行握手,这种通信喻为先导线通讯

通常,AC充电器运用J1772电缆,该电缆在充电器上除了电源线外另有两个点。这两条旌旗灯号线接济充电器通过+/- 12V PWM信号与EV通信默认情况下,EVSE输入上的旌旗灯号引脚为+ 12V,当毗连到EV时,由于电动汽车中存在负载电阻,该引脚将降至9V,这向EVSE发出信号,正文邻接器已插入EV。而后,EVSE将发送幅度为12V的PWM信号,并提供一个占空比值,该值对应于它可以提供的最大电流。若是EV可以应用该电流值,那末它将通过窜改负载电阻并将PWM电压降至6V进行握手,此后充电初阶。

上图说明了EV和EVSE之间发生的通信。如您一开始看到的那样,当没有将EVSE插入12V EVSE输入时,一旦插入EVSE输入,它将降落至9V并启动PWM信号。在这类情况下,PWM旌旗灯号占空比为50%,显示可用输入电流为30A(最大容量60A)。假定EV车载充电器可以在此电流下任务,则EV通过变换负载电阻来收回握手旌旗灯号,何况PWM信号那时降至6V。充电从此时最先,只有PWM旌旗灯号在6V至-12V之间振荡,充电就会继续。充电历程完成后,EV将再一次变卦其负载电阻,以批示充电器封锁。

 

 EVSE直流充电站-3级充电器

由于电池组的DC / DC转换必需由EVSE本身完成,因而三级充电站比1级与2级越发冗杂。由于DC EVSE绕过了车载充电器,因而它理应晓得电池组的所有需要参数伎俩对其进行安然充电,因而,理当在EVSE和EV的BMS之间树立CAN或PLC(电力线通讯)。3级充电器一样平常使用CHAdeMO充电器插座,可是其他邻接器(如J1772组合式充电毗邻器,Tesla连接器)也已由分歧的产商改编,这些充电器可直接向您的电池组提供高达200A的电流,以在不到30分钟的年华内为EV充电。典型的简化直流充电站子琐细框图下列所示。

通过删除后面在交流充电琐细中接头过的细碎,此处的系统已大大简化。3级充电器不绝工作在三订交流电源,因此AC / DC转换器采取的3相供电并将其转换为40V或更高的DC。然后,该直流电压将根据电池组的要求升至更高的水平(350 -700 V)。输入电压和电流将由EVBMS选择,然后通过CAN / PLC通讯与EVSE通讯。这些3级充电器中的大大都都将布置在充电站中以供公众造访,是以将设施人机界面(HMI)安排成为强迫性的。某些EVSE还将具有没有线功能,好比NFC,蓝牙与在线付出网关功能等,以方便公众运用。

手艺挑战在于与AC / DC转换器和模块的DC / DC转换器子系统。由于充电器从电网排汇大电流,于是需要切当的功率因数校订零碎其它,转换器正在措置非常大的电流,并且它们外部的功率电子开关(比如MOSFETIGBT)不克不及作为一个单元来措置。于是,一样平常将转换器单元分成小单位,然后将其并联组合以提供大电流。

EVSE的进步

可以说很少有人会提出,假定电动汽车由煤炭,核能等弗成再生电站产生的电力来驱动,那末它们其实不是彻底绿色的可喜的是,太阳能电动汽车正逐步普及。由于太阳能电池板的尺寸,功能和份量,不行能直接用太阳能驱动电动汽车。然而另外一方面,EVSE可以从太阳能面板而不是电网获取电能。但不利的一面是巨大的初始资本与较差的效用,由于来自太阳能的能量必须存储在电池中,然后必需再一次传输至电动汽车。另外,太阳能电池板的违拗十分低(迄今为止是最高的44.5%),其技能仍需开发以使其能够担负得起的晋级。

另一个值得当心的进步是车辆到网格(V2G)琐细。个中,电动汽车中的电池组可以充任家用设备的电源。当今的电动汽车设备了容量高达100kWh或更大的宏大电池组,使其成为易于随身带的动力源。因而,使用相符的逆变器,可以在巅峰时段内将这些电池组的电力提供应电网。然后,这些电动汽车可被驱动到太阳能发电站以再次充电,从而构建了彻底绿色的生态细碎。

 

在印度建立电动汽车充电站

随着电动汽车在印度迅速风行,我们曾经属意到印度主要都邑中泛起了得多电动汽车设置。跟着印度法规的尺度化,以下是在印度确立EVSE的常见标题。

1. 印度EV的低充电率:印度的EV    还没有操办好用于3级或超等充电器,因为它们的电池组不支持快捷充电。电池可以充电的速度取决于其C品级,印度EV的C品级依旧很低,因此大大都EV甚至不需要2级充电器。这将减少对群众EVSE的需求

2.电力转售标题:根据规范,您不得直接转售电力。只许可DISCOM出售电力。可是,在ISGF的压力下,充电站可能会被视为对此的奢望。

3.弱配电变压器:印度的大多半配电变压器(DT)也曾由过程载。EVSE将消耗来自电网的高功率,这成为一个老火的标题问题。于是,该地区中的残缺DT必须变革为更高评级的DT。随着新的EVSE劈头在都市中涌现,这将是一个主要标题。您可以从ISGF阅读此白皮书,以熟习有关在印度建立电动汽车充电站的更多详细消息。

 
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