電動(dòng)汽車充電插頭在充電時(shí)的技術(shù)方法研究

常規(guī)充電制度是依據(jù)1940年前國際公認(rèn)的經(jīng)驗(yàn)法則設(shè)計(jì)的。其中最著名的就是“安培小時(shí)規(guī)則”：充電電流安培數(shù)，不應(yīng)超過蓄電池待充電的安時(shí)數(shù)。實(shí)際上，常規(guī)充電的速度被蓄電池在充電過程中的溫升和氣體的產(chǎn)生所限制。這個(gè)現(xiàn)象對(duì)蓄電池充電所必須的最短時(shí)間具有重要意義。

恒流充電法

恒流充電法是用調(diào)整充電裝置輸出電壓或改變與蓄電池串聯(lián)電阻的方法，保持充電電流強(qiáng)度不變的充電方法?？刂品椒ê唵危捎陔姵氐目山邮茈娏髂芰κ请S著充電過程的進(jìn)行而逐漸下降的，到充電后期，充電電流多用于電解水，產(chǎn)生氣體，使出氣過甚，因此，常選用階段充電法。

階段充電法

此方法包括二階段充電法和三階段充電法

①二階段法采用恒電流和恒電壓相結(jié)合的快速充電方法，首先，以恒電流充電至預(yù)定的電壓值，然后，改為恒電壓完成剩余的充電。電動(dòng)汽車充電插頭兩階段之間的轉(zhuǎn)換電壓就是第二階段的恒電壓。

電動(dòng)汽車充電站②三階段充電法在充電開始和結(jié)束時(shí)采用恒電流充電，中間用恒電壓充電。當(dāng)電流衰減到預(yù)定值時(shí)，由第二階段轉(zhuǎn)換到第三階段。這種方法可以將出氣量減到最少，但作為一種快速充電方法使用，受到一定的限制。

恒壓充電法

①機(jī)械充電站的規(guī)模

小型機(jī)械充電站可以結(jié)合常規(guī)充電站建設(shè)同時(shí)考慮，可以根據(jù)需要選擇更大容量的變壓器。大型機(jī)械充電站一般以80~100組充電電池同時(shí)充電配置一個(gè)大型機(jī)械充電站，主要適用于出租車行業(yè)或電池租賃行業(yè)，一天不間斷充可以完成對(duì)400組電池的充電。

② 充電站電力配套的典型配置（大型機(jī)械充電站）

配電站2路10kv電纜進(jìn)線（配3*240mm電纜），2臺(tái)1600kva變壓器， 10路380v出線（配4*240mm電纜、50m長、10回路）。

便攜式充電

① 別墅

具備三相四線表計(jì)，獨(dú)立的停車庫，可以利用已有的住宅供電設(shè)施，從住宅配電箱專門放一路10mm2或16mm2的線路至車庫的專用插座，來提供便攜式充電電源。

② 一般住宅

充電電源的電壓在全部充電時(shí)間里保持恒定的數(shù)值，隨著蓄電池端電壓的逐漸升高，電流逐漸減少。與恒流充電法相比，其充電過程更接近于最佳充電曲線。用恒定電壓快速充電，由于充電初期蓄電池電動(dòng)勢較低，充電電流很大，隨著充電的進(jìn)行，電流將逐漸減少，因此，只需簡易控制系統(tǒng)。

這種充電方法電解水很少，避免了蓄電池過充。但在充電初期電流過大，對(duì)蓄電池壽命造成很大影響，且容易使蓄電池極板彎曲，造成電池報(bào)廢。鑒于這種缺點(diǎn)，恒壓充電很少使用，只有在充電電源電壓低而電流大時(shí)采用。例如，汽車運(yùn)行過程中，蓄電池就是以恒壓充電法充電的。

快速充電法

①脈沖式充電法，這種充電法不僅遵循蓄電池固有的充電接受率，而且能夠提高電動(dòng)汽車蓄電池充電接受率，從而打破了蓄電池指數(shù)充電接受曲線的限制，這也是蓄電池充電理論的新發(fā)展。

電動(dòng)汽車充電站②2reflextm快速充電法，這種技術(shù)是美國的一項(xiàng)專利技術(shù)，它主要面對(duì)的充電對(duì)象是鎳鎘電池。由于它采用了新型的充電方法，解決了鎳鎘電池的記憶效應(yīng)，因此，大大降低了蓄電池的快速充電的時(shí)間。鉛酸蓄電池的充電方法和對(duì)充電狀態(tài)的檢測方法與鎳鎘電池有很大的不同，但它們之間可以相互借reflextm充電法的一個(gè)工作周期包括正向充電脈沖，反向瞬間放電脈沖，停充維持3個(gè)階段。

③變電流間歇充電法，這種充電方法建立在恒流充電和脈沖充電的基礎(chǔ)上，如圖7所示。其特點(diǎn)是將恒流充電段改為限壓變電流間歇充電段。充電前期的各段采用變電流間歇充電的方法，保證加大充電電流，獲得絕大部分充電量。充電后期采用定電壓充電段，獲得過充電量，將電池恢復(fù)至完全充電態(tài)。通過間歇停充，使蓄電池經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣和氫氣有時(shí)間重新化合而被吸收掉，使?jié)獠顦O化和歐姆極化自然而然地得到消除，從而減輕了蓄電池的內(nèi)壓，使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進(jìn)行，使蓄電池可以吸收更多的電量。

④變電壓間歇充電法，在變電流間歇充電法的基礎(chǔ)上又有人提出了變電壓間歇充電法，如圖8所示。與變電流間歇充電方法不同之處在于第一階段的不是間歇恒流，而是間歇恒壓。在每個(gè)恒電壓充電階段，由于是恒壓充電，充電電流自然按照指數(shù)規(guī)律下降，符合電池電流可接受率隨著充電的進(jìn)行逐漸下降的特點(diǎn)。

⑤變電壓變電流波浪式間歇正負(fù)零脈沖快速充電法，合脈沖充電法、reflextm快速充電法、變電流間歇充電法及變電壓間歇充電法的優(yōu)點(diǎn)，變電壓變電流波浪式正負(fù)零脈沖間歇快速充電法得到發(fā)展應(yīng)用。脈沖充電法充電電路的控制一般有兩種：

1）脈沖電流的幅值可變，而pwm（驅(qū)動(dòng)充放電開關(guān)管）信號(hào)的頻率是固定的；

2）脈沖電流幅值固定不變，pwm信號(hào)的頻率可調(diào)。

脈沖電流幅值和pwm信號(hào)的頻率均固定，pwm占空比可調(diào)，在此基礎(chǔ)上加入間歇停充階段，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)充進(jìn)更多的電量，提高蓄電池的充電接受能力。

① 典型常規(guī)充電站的規(guī)模

根據(jù)目前電動(dòng)汽車充電插頭常規(guī)充電的數(shù)據(jù)資料，一般以20~40輛電動(dòng)汽車來配置一個(gè)充電站，這種配置是考慮充分利用晚間谷電進(jìn)行充電，缺點(diǎn)是充電設(shè)備利用率低。在高峰時(shí)也考慮充電，則可以60~80輛電動(dòng)來配制一個(gè)充電站，缺點(diǎn)是充電成本上升，增加高峰負(fù)荷。

② 充電站電力配套的典型配置（前提充電柜具有諧波等處理功能）

電動(dòng)汽車充電站a方案：

建造配電站設(shè)計(jì)2路10kv電纜進(jìn)線（配3*70mm電纜），2臺(tái)500kva變壓器，24路380v出線。其中二路為快速充電專用出線（配 4*120mm電纜、50m長、4回路），二路為機(jī)械充電或備用出線，其余為常規(guī)充電出線（配4*70mm電纜、50m長、20回路）

b方案：

設(shè)計(jì)2路10kv電纜線（配3*70mm電纜），設(shè)置2臺(tái)500kva用戶箱變，每臺(tái)箱變配4路380v出線（配4*240mm電纜、20m長、8回路），每路出線設(shè)置一臺(tái)4回路電纜分支箱向充電柜供電（配4*70mm電纜、50m長、24回路）。

快速充電

① 典型快速充電站的規(guī)模

根據(jù)目前電動(dòng)汽車快速充電的數(shù)據(jù)資料，一般以同時(shí)向8輛電動(dòng)汽車充電來配置一個(gè)充電站。

② 充電站電力配套的典型配置

a方案、建造配電站設(shè)計(jì)2路10kv電纜進(jìn)線（配3*70mm電纜），2臺(tái)500kva變壓器，10路380v出線（配4*120mm電纜、50m長、 10回路）。

b方案、設(shè)計(jì)2路10kv電纜線（配3*70mm電纜），設(shè)置2臺(tái)500kva用戶箱變，每臺(tái)箱變配4路380v出線，供充電站（配4*120mm電纜、 50m長、8回路）。

機(jī)械充電，電動(dòng)汽車充電插頭