實(shí)驗(yàn)七 純電動(dòng)汽車充電過程演示
一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />
1. 正確認(rèn)識(shí)純電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的作用。
2. 了解純電動(dòng)汽車充電的操作。
3. 對(duì)純電動(dòng)汽車充電過程演示,觀察其結(jié)構(gòu),分析其工作原理與過程,熟悉其部件。
4. 對(duì)純電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)及掌握純汽車充電的操作。
二、 實(shí)驗(yàn)原理及說明
1.萬用表功能使用介紹.
2.動(dòng)態(tài)檢測時(shí)直接在面板上檢測;
3.電源說明:實(shí)驗(yàn)臺(tái)安裝電源總開關(guān)點(diǎn)火開關(guān)控制;
4.簡易型車載充器模塊外觀圖;直流充電器就是把電網(wǎng)電源經(jīng)過整流濾波后,并經(jīng)一系列調(diào)控后,輸出DC電源,供給動(dòng)力電池組進(jìn)行充電。 目前使用最多的直流充電器是高頻開關(guān)電源充電器。
6.車載充電系統(tǒng)
充電系統(tǒng)是新能源汽車主要的能源補(bǔ)給系統(tǒng)。
交流充電樁只提供電力輸出,沒有充電功能,需連接車載充電器為電動(dòng)汽車充電,相當(dāng)于只是起了一個(gè)控制電源的作用。
直流充電樁,如圖4所示為直流電動(dòng)汽車充電樁,俗稱“快充”,固定安裝在電動(dòng)汽車外,與交流電網(wǎng)連接,可以為非車載電動(dòng)汽車動(dòng)力電池提供直流電源的供電裝置。直流充電樁的輸入電壓采用三相四線AC 380V±15%,頻率50Hz,輸出為可調(diào)直流電,直接為電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池充電。
車載充電器,車載充電器(On-board Charger,也稱車載充電機(jī))。車載充電器是充電系統(tǒng)的重要組成部件,將220V交流電轉(zhuǎn)化為動(dòng)力電池的直流電,實(shí)現(xiàn)電池電量的補(bǔ)給。車載充電器內(nèi)部結(jié)構(gòu),如圖5所示。
7.充電的方法及特點(diǎn)
新能源汽車動(dòng)力電池充電的方法主要有快速充電(直流快充)和常規(guī)充電(交流慢充)以及更換電池的方式等。
直流快充和交流慢充方式的區(qū)別是:
直流充電(快充)主要是通過充電站的充電樁將直流高壓電直接通過直流充電口給動(dòng)力電池充電。
交流充電(慢充)主要是通過家用電源插頭和交流充電樁接入交流充電口,通過車載充電器將220V交流電轉(zhuǎn)為330V直流電(比如比亞迪E6)給動(dòng)力電池進(jìn)行充電。
1)快速充電
常規(guī)蓄電池的充電方法一般時(shí)間較長,給實(shí)際使用帶來諸多不便?焖俪潆婋姵氐某霈F(xiàn),為純電動(dòng)汽車的商業(yè)化提供了技術(shù)支持。
快速充電又稱直流快充或應(yīng)急充電,是以較大直流電流在電動(dòng)汽車停車的20min~2h的短時(shí)間內(nèi),為其提供充電服務(wù),一般充電電流為150~400A。
快速充電模式的優(yōu)點(diǎn)是充電時(shí)間短。但是,相對(duì)常規(guī)充電模式,快速充電也存在一定的缺點(diǎn):
(1)“快充”實(shí)際并不快,而且降低動(dòng)力電池使用壽命。
電動(dòng)汽車充電快慢與充電器功率、電池充電特性和溫度等緊密相關(guān)。當(dāng)前電池技術(shù)水平下,即使快充也需要30min才能充電到電池容量的80%,超過80%后,為保護(hù)電池安全,充電電流必須變小,充到100%的時(shí)間將較長。此外,在冬天氣溫較低時(shí),電池要求充電電流變小,充電時(shí)間會(huì)變得更長些。
2)常規(guī)充電
蓄電池在放電終止后,應(yīng)立即充電(在特殊情況下也不應(yīng)超過24h)。常規(guī)充電電流相當(dāng)?shù),約為15A,這種充電叫作常規(guī)充電(交流慢充或慢速充電)。常規(guī)蓄電池的充電方法都采用小電流的恒壓或恒流充電,一般充電時(shí)間為5~8h,甚至長達(dá)10~20h。這種充電方式是利用車載充電器,接220V交流電即可。
常規(guī)慢充方式的適用情況主要有:
(1)用戶對(duì)電動(dòng)汽車的行駛里程要求相對(duì)較低,車輛行駛里程能滿足用戶1天的使用需要,利用晚間停運(yùn)時(shí)間可以完成充電。
(2)由于常規(guī)慢充充電電流和充電功率比較小,因此在居民區(qū)、停車場和公共充電站都可以進(jìn)行充電。如圖6所示。
(3)規(guī)模較大的集中充電站,能夠同時(shí)為多輛電動(dòng)汽車提供停車場地并進(jìn)行充電。
8.慢充和快充控制策略
快充和慢充的流程均為:采用恒流—恒壓充電方法,在不同溫度范圍內(nèi)以恒定電流充電至動(dòng)力電池組總電壓達(dá)到或最高單體電壓達(dá)到此溫度條件下的規(guī)定電壓值,以恒定電壓充電至電流小于0.8A后停止充電。
9.動(dòng)力電池組的充電要求
充電模式采用“限流、限壓”兩階段充電模式。充電開始階段,一般采用最佳充電倍率(鋰離子電池為0.3CA)進(jìn)行限流充電。在這一階段,由于電池的電動(dòng)勢較低,即使電池充電電壓不高,電池的充電流也會(huì)很大,必須對(duì)充電電流加以限制。所以,這一階段的充電叫 “限流”充電,充電電流保持在限流值。隨著充電的延續(xù),電池電動(dòng)勢不斷上升,電池的充電壓也不斷上升。當(dāng)電池電壓上升到允許的最高充電電壓時(shí),保持恒壓充電。在這一階段,由于電池電動(dòng)勢還在不斷上升,而充電電壓又保持不變,所以電池的充電流呈雙曲線趨勢不斷下降,一直下降到零。但在實(shí)際充電過程中,當(dāng)充電電流減小到0.015CA時(shí)就可停止充電。這一階段的充電叫恒“恒壓”充電,這一階段的充電電壓:U=E+IR=恒壓值。 充電過程及充電電壓、電流的變化如圖7所示。
圖7 充電過程及充電電壓、電流的變化
三、 實(shí)驗(yàn)儀器
實(shí)驗(yàn)儀器,包括儀器設(shè)備條件、物質(zhì)條件、相關(guān)文獻(xiàn)資料等。
序號(hào) 名稱 數(shù)量 主要用途
1 純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)
2 汽車電工絕緣工具組
3 高壓萬用表
4 絕緣手套
5 絕緣拆裝工具
6 220V 電源插座
7 充電線束
四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟
(一)純電動(dòng)汽車車載充電器模塊認(rèn)識(shí)
1.觀摩純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)臺(tái),識(shí)別車載充電器部件安裝位置。
2.觀摩純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)臺(tái),識(shí)別車載充電器模塊各引線功能。
(二)充電過程演示
1.閉合電源總開關(guān)。
2.關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)。
3.充電線束一側(cè)插上車載側(cè)的充電口,另一側(cè)插上220V的插座。
4.充電器提供DC電源給電池充電,電池內(nèi)部設(shè)置充電保護(hù)裝置以控制充電最佳電流。
5.萬用表測量電池電壓。
6.實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)完畢后,關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān),斷開電源開關(guān),整理好充電線束與設(shè)備。
五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告
1.如何測試車載充電器模塊?
2.簡述車載充電器模塊原理與功能?
3.記錄且分析實(shí)測數(shù)據(jù)結(jié)果。
4.簡述快充與慢充的區(qū)別?
六、 預(yù)習(xí)與思考題
1.純電動(dòng)汽車組成結(jié)構(gòu)與工作原理。
2.純電動(dòng)汽車車載充電器結(jié)構(gòu)與原理。