1.4.4 充电和放电技术
充电指供电侧为电动汽车动力蓄电池提供电能的方式,放电指电动汽车动力蓄电池向需求侧传输电能的方式。根据车辆接口能量供给侧电源类型将充电分为交流充电和直流充电。当能量以交流电供给时,称为交流充电;当能量以直流电供给时,称为直流充电。根据车辆接口能量输出侧电源类型将放电分为交流放电和直流放电。当能量以交流电供给时,称为交流放电;当能量以直流电供给时,称为直流放电。
1. 充电技术
电动汽车充电可以类比于内燃机汽车的加油,是电动汽车能量补充的主要方式。此外,电动汽车可以进行电池更换来“瞬间”补满电能,不过,由于电动汽车用动力蓄电池规格难以统一,再加上其他复杂因素,换电技术尚未得到广泛应用。
电动汽车充电方式按照电能传输介质的不同,可以分为导体输电的传导充电和空间传输电磁波的无线充电,其中传导充电较为传统和成熟。目前,市场上的绝大部分充电设施都能提供传导充电服务。
电动汽车以及充电桩将交流或者直流电网(电源)调整为校准的电压/电流,为电动汽车动力蓄电池提供电能。根据为电动汽车提供电能的类型,可以分为交流充电系统和直流充电系统。
(1)电动汽车交流充电系统
由交流桩为电动汽车车载充电机提供交流电源,再由车载充电机将其转换为直流电能,采用传导方式为电动汽车动力蓄电池充电所组成的系统。
1)车载充电机:车载充电机是一种将公共电网交流电转换成车载储能装置可储存的直流电的一种电能转换装置。按照电气原理分类,由功率电路、驱动电路、控制电路以及端口电路组成。
目前,国内纯电动汽车高压电气系统集成方面技术水平相对较高。比亚迪公司不断推出了集成度与功率密度提升的产品(图1-24~图1-27)。功率密度从最早的0.77kW/L提升到现在的2.15kW/L,充电效率从最早的90%提升至现在的94%。
图1-24 比亚迪车型的二合一总成
图1-25 比亚迪车型的三合一总成
图1-26 比亚迪车型的四合一总成
图1-27 比亚迪车型的多合一总成
2)交流充电桩:交流充电盒采用落地安装或壁挂式等安装方式,采用传导方式为具有车载充电装置的电动汽车提供交流电源的专用供电装置,具有过电流保护、短路保护、漏电保护、紧急停机等功能。交流充电桩产品操作简单、使用方便可靠、占地面积小,主要应用于现有车库、停车场等占地空间小的场所(图1-28)。
图1-28 比亚迪车型配置的交流充电盒
(2)电动汽车直流充电系统
通过非车载充电机(直流充电桩)将电网的交流转换为直流电能,采用传导方式为电动汽车动力蓄电池充电所组成的系统。
2. 放电技术
根据交直流放电模式适用场景分为交流V2L(Vehicle-to-Load)、直流V2L、交流V2V(Vehicle-to-Vehicle)、直流V2V、直流V2G(Vehicle-to-Grid)五种方式。
(1)交流V2L
交流V2L是电动汽车动力蓄电池通过放电设备与负荷相连,作为储能单元从车辆交流接口为负荷供电的运行方式。
(2)直流V2L
直流V2L是电动汽车动力蓄电池通过放电设备与负荷相连,作为储能单元从车辆直流接口为负荷供电的运行方式。
(3)交流V2V
交流V2V是电动汽车通过放电设备与另一辆电动汽车相连,通过车辆交流接口为另一辆电动汽车供电的运行方式。
(4)直流V2V
直流V2V是电动汽车通过放电设备与另一辆电动汽车相连,通过车辆直流接口为另一辆电动汽车供电的运行方式。
(5)直流V2G
直流V2G是电动汽车动力蓄电池通过放电装置与公共电网相连,作为储能单元参与公共电网供电的运行方式。