纯电动汽车、插电式混合动力汽车的充电过程相当于传动动力汽车的加油过程。充电时,电动汽车内部和外部都需要组件。在车辆中需要一个充电接口和一个用于电压转换的功率控制装置。在车辆外,除了交流电源和充电电缆还需要一个执行保护和控制任务的设备。在标准和开发中称该设备为电动汽车供电设备EVSE。 新能源汽车动力电池充电的形式主要有快速充电(直流快充)和常规充电(交流慢充)。直流快充和交流慢充形式的区别是: ①直流充电(快充)主要是通过充电站的充电桩将直流高压电直接通过直流充电口给动力电池充电。 ②交流充电(慢充)主要是通过家用电源插头和交流充电桩接入交流充电口,通过车载充电器将220V交流电转为330V直流电(比亚迪e6为例)给动力电池进行充电。
⒈直流快充。
常规蓄电池的充电方法一般时间较长,给实际使用带来诸多不便。快速充电电池的出现,为提高车辆实际续驶里程提供了便利的条件。快速充电又称直流快充或应急充电,是以较大直流电流在电动汽车停车的20min～2h的短时间内,为其提供充电服务,一般充电电流为150-400A。
由于受电池技术影响,目前电动汽车使用最多的就是锂电池。锂元素是比钠还要活跃的金属元素之一,快充易使锂元素太过活跃,从而使电池中的电解液发生沉淀,产生气泡现象,也就是平常人们所看到的电池身上易凸起“小包”,摸上去有手感发热等情况,严重的会导致电池爆炸等安全事故。因此,充电电流不宜过大。
电动汽车充电快慢与充电器功率、电池充电特性和温度等紧密相关。在当前电池技术水平下,即使快充也需要30min才能充电到电池容量的80%,超过80%时,为保护电池安全,充电电流必须变小,因此充到100%的时间将较长。
⒉交流慢充。
常规充电电流相当低,约为15A,也称为交流慢充或慢速充电。常规蓄电池的充电方法都采用小电流的恒压或恒流充电,一般充电时间为5～8h,甚至长达10～20h。这种充电方式是利用车载充电机,接20V交流电即可。
常规慢充方式的适用情况主要有:
①用户对电动汽车的行驶里程要求相对较低,车辆行驶里程能满足用户1天的使用需要,利用晚间停运时间可以完成充电。
②由于常规慢充充电电流和充电功率比较小,因此在居民区、停车场和公共充电站都可以进行充电。
③规模较大的集中充电站,能够同时为多辆电动汽车提供停车场地并进行充电。
常规充电模式的优点如下:
1)尽管充电时间较长,但因为所用功率和电流的额定值并不是关键问题,因此,充电器价格和安装成本比较低。
2)可充分利用电力低谷时段进行充电,降低充电成本。
3)可提高充电效率和延长电池的使用寿命。与快速充电相反,常规充电的充电电流小,有利于提高充电效率和延长电池的使用寿命。
常规充电模式的主要缺点为充电时间过长,难以满足车辆紧急运行的需求。
⒊动力电池更换换电。
目前,无论是直流快充还是交流慢充还都无法完全满足特定车型或行业电动汽车的需求,如电动出租车、电动物流车等。北汽EU260换电版车型更换一块满电电池仅需要3min左右,比汽车加油还快,不仅可以提高运营效率,还可以实现出租车的双班运营,提高出租车公司的效益。
直接更换电动汽车的电池组时需要考虑的是:由于电池组质量较大,更换时的专业化要求较高,故需配备专业人员借助专业机械来快速完成电池的更换、充电和维护采用这种模式,具有如下优点:
1)电动汽车用户可租用充满电的蓄电池,更换需要充电的蓄电池,有利于提高车辆使用效率,也提高了用户使用的方便性和快捷性。
2)对更换下来的蓄电池,可以利用低谷时段进行充电,降低了充电成本,提高了车辆运行经济性。
3)解决了充电时间乃至蓄存电荷量、电池质量、续驶里程不足及价格高等难题。
4)可以及时发现电池组中单元电池的故障,对于电池的维护工作具有积极意义。电池组放电深度的降低也将有利于提高电池的寿命。
