新能源汽车充电技术浅析(三)

◆文/江苏 谭婷 吴书龙

新能源汽车充电技术浅析(三)

◆文/江苏 谭婷 吴书龙

(接2016年第8期)

2.充电模式二

纯电动汽车与插电式混合动力汽车车载充电器负责与交流电压网络建立连接并满足车辆充电电气安全要求，此外还通过控制导线与车辆建立通信。这样可以安全启动充电并在车辆与车载充电器之间交换充电参数(例如最大电流强度)。采用随车配备的便携式移动充电包进行充电，一般采用充电模式二(图15)，可使用家用电源或厂家专用充电桩电源。充电电流较小一般在8～16A左右，电流可两相交流电和三相交流电，因此依据电池组容量大小，充电时间为5～8h。

图15 充电模式二

由于使用普通家用插座将集成式电缆箱连接到交流电压网络上，因此限制了最大充电电流强度。值得注意的是，一般家用插座为10A，16A插头并不通用，需要用电热水器或空调的插座。电源线上的插头有标明该插头是10A或16A。充电模式二适用非常广泛，可设立在家里、公共停车场与公共充电站等地方。因充电时间较长，可满足白天运作、晚上休息的车辆。

3.充电模式三

在充电站还没有全面普及的情况下，公共充电桩或厂家充电机很大程度上解决了纯电动汽车或插电式混合动力汽车在公共场合充电难的问题。通过厂家充电机或充电桩进行交流充电时，一般采用充电模式三(图16)。

交流充电桩充电需要通过充电模式三的充电插头进行车辆连接(图17)。在美国充电电缆与交流电充电站/充电桩之间不允许使用插接连接件。因此用户无法断开充电电缆与交流电充电站/充电桩的连接。

图16 充电模式三

图17 交流充电桩充电

4.充电模式四

直流充电桩主要用于对纯电动汽车进行快速充电，需要通过充电模式四的充电插头进行车辆连接(图18)。直流充电桩实质上为应急充电模式，其目的是短时间内给电动汽车充电。高功率、高电压的工作条件使得直流充电桩仅存在大型充电站或公路旁作为应急使用。总体使用层面来说，并不建议常使用直流充电桩进行充电。直流充电桩仅部分车型支持，如特斯拉、比亚迪E6、北汽新能源E150/200、启辰晨风和荣威E50。快速充电模式的电流和电压一般在150～400A和200～750V，充电功率大于50kW。此种方式多为直流供电方式，地面的充电机功率大，输出电流和电压变化范围宽。

图18 直流充电桩(充电模式四)

虽然快速充电的充电速度非常高，其充电时间接近内燃机注入燃油的时间。可是充电设备安装要求和成本非常高，并且快速充电的电流电压较高，短时间内对电池的冲击较大，容易令电池的活性物质脱落和电池发热，因此对电池保护散热方面要求更高，并不是每款车型都可快速充电。无论电池再完美，长期快速充电终究影响电池的使用寿命。

四、充电状态识别

插电式混合动力与纯电动汽车充电时可以通过充电接口的充电指示灯、220V家用充电移动包的集成式电缆箱、充电桩(机)用户操作界面或按钮指示灯等几个方面进行充电状态的识别。

1.充电接口的充电指示灯

充电接口的充电指示灯常见单个LED指示灯和C形光导纤维LED指示灯。奇瑞S15EV采用了单个LED指示灯，位于充电接口下方，打开加油口盖和充电口盖就可以看到(图19)。充电状态指示灯闪烁方式见表3。

图19 充电状态指示灯

表3 充电状态指示灯闪烁方式

宝马插电式混合动力汽车与纯电动汽车有1个C形光导纤维围绕在车辆充电接口周围，通过其可显示出充电状态；同时光导纤维还用作充电接口定向照明。

充电接口定向照明装置用于插上和拔下充电电缆时为驾驶员提供方向引导。充电接口盖打开后，2个LED就会发出白光(图20)。识别出正确插入充电插头后，就会关闭定向照明装置并显示初始化状态。

图20 定向照明状态指示灯(白光)

正确插入充电插头后就会立即开始初始化。初始化阶段最长持续10s。期间LED以频率为1Hz的橙色闪烁(图21)。成功进行初始化后可开始为高电压蓄电池充电。

图21 初始化状态指示灯(黄光)

通过LED以蓝色闪烁表示目前正处于高电压蓄电池充电过程(图22)。闪烁频率约为0.7Hz。如果初始化阶段已顺利完成且当前不打算充电(例如设定夜间低谷时充电)，充电暂停或充电就绪。

图22 正常充电状态指示灯(蓝光)

充电结束后LED以绿色持续亮起时表示高电压蓄电池充电状态“已完全充电”(图23)。

图23 充电结束状态指示灯(绿光)

如果在充电过程中出现故障，就会通过LED以红色闪烁表示相关状态(图24)。在此LED以约0.5Hz的频率闪烁3次，每3组暂停约0.8s。

图24 充电时故障状态指示灯(红光)

2.220V家用充电移动包的集成式电缆箱指示灯

220V家用充电移动包的集成式电缆箱指示灯功能(图25)。各个指示灯状态的定义一般位于集成式电缆箱的背面。

图25 集成式电缆箱状态指示灯

3.充电桩/充电机指示灯

充电桩/充电机指示灯分为智能型和非智能型。智能型带有用户操作界面直接显示(例如比亚迪100A的直流充电机)。充电时蓝色充电指示灯不断闪烁(图26)。

图26 充电状态指示灯

当车辆充满电时，充电机自动停止充电，此时粉色充满指示灯闪烁(图27)。

图27 充满电状态指示灯

非智能型不带用户操作界面，只能通过按钮背景指示灯进行识别(例如比亚迪30A的直流充电机)。连接正常后，向右旋开充电机侧面的急停按钮，此时充电机柜待机状态，中间LED指示灯闪烁为红色；充电时中间LED指示灯和启动/停止按钮为绿色；当电动车充满电时，充电机自动停止充电，此时中间LED指示灯闪烁为红色；如充电过程中或是启动充电时出现故障，充电机中间LED指示灯闪烁为黄色(图28)。

图28 充电机中间LED指示灯

(全文完)