新能源電子教案5-6章

1、第 21 講 第 5 章：電動(dòng)汽車能量管理與回收系統(tǒng)課前分析：1.教學(xué)內(nèi)容及時(shí)間分配電池管理系統(tǒng)0.5 學(xué)時(shí)純電動(dòng)及混合動(dòng)力汽車電池管理系統(tǒng)1.5 學(xué)時(shí)2.教學(xué)目的通過本次教學(xué)，讓學(xué)生掌握電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的分類；并了解純電動(dòng)及混合動(dòng)力汽車電池管理系統(tǒng)。3 .教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：電池管理系統(tǒng)。4 .教學(xué)方法本教學(xué)環(huán)節(jié)采用理論講授的方法。5 .板書布置詳見教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容：0.導(dǎo)入回顧上一節(jié)講過的內(nèi)容導(dǎo)入本節(jié)新內(nèi)容。1. 電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)在電動(dòng)汽車中非常重要，它由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成，如圖所示。能量管理系統(tǒng)具有從電動(dòng)汽車各子系統(tǒng)采集運(yùn)行數(shù)據(jù)，控制完成電池的充電、顯示蓄電池的荷電狀

2、態(tài)(SOC) 、預(yù)測剩余行駛里程、監(jiān)控電池的狀態(tài)、調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度、調(diào)節(jié)車燈亮度以及回收再生制動(dòng)能量為蓄電池充電等功能。能量管理系統(tǒng)中最主要的是電池管理系統(tǒng)。2. 電池管理系統(tǒng)的功能電池管理系統(tǒng)是集監(jiān)測、控制與管理為一體的復(fù)雜的電氣測控系統(tǒng)，也是電動(dòng)汽車商品化、實(shí)用化的關(guān)鍵。電池管理的核心問題就是SOC 的預(yù)估問題，電動(dòng)汽車電池操作窗SOC 的合理范圍是3070% ，這對保證電池壽命和整體的能量效率至關(guān)重要。典型的電池管理系統(tǒng)應(yīng)具備如下功能：（ 1 ）實(shí)時(shí)采集電池系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)。實(shí)時(shí)采集電動(dòng)汽車蓄電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流以及電池組總電壓等。由于電池組中的每塊電池在使用中的性能

3、和狀態(tài)不一致，因而對每塊電池的電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)都要進(jìn)行監(jiān)測。（ 2 ）確定電池的SOC 。準(zhǔn)確估測動(dòng)力電池組的SOC ，從而隨時(shí)預(yù)報(bào)電動(dòng)汽車儲(chǔ)能電池還剩余多少能量或儲(chǔ)能電池的SOC ，使電池的SOC 值控制在30%70% 的工作范圍。（ 3 ）故障診斷與報(bào)警。當(dāng)蓄電池電量或能量過低需要充電時(shí)，及時(shí)報(bào)警，以防止電池過放電而損害電池的使用壽命；當(dāng)電池組的溫度過高，非正常工作時(shí)，及時(shí)報(bào)警，以保證蓄電池正常工作。（ 4）電池組的熱平衡管理。電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)是電池管理系統(tǒng)的有機(jī)組成部分， 其功能是通過風(fēng)扇等冷卻系統(tǒng)和熱電阻加熱裝置使電池溫度處于正常工作溫度范圍內(nèi)。（ 5 ）一致性補(bǔ)償。當(dāng)電池之間有差異

4、時(shí)，有一定措施進(jìn)行補(bǔ)償，保證電池組表現(xiàn)能力更強(qiáng)，并有一定的手段來顯示性能不良的電池位置，以便修理替換。一般采用充電補(bǔ)償功能。設(shè)計(jì)有旁路分流電路，以保證每個(gè)單體都可以充滿電，這樣可以減緩電池老化的進(jìn)度，延長電池的使用壽命。（ 6 ）通過總線實(shí)現(xiàn)各檢測模塊和中央處理單元的通訊。在電動(dòng)汽車上實(shí)現(xiàn)電池管理的難點(diǎn)和關(guān)鍵在于如何根據(jù)采集的每塊電池的電壓、溫度和充放電電流的歷史數(shù)據(jù)，建立確定每塊電池剩余能量的較精確的數(shù)學(xué)模型，即準(zhǔn)確估計(jì)電動(dòng)汽車蓄電池的SOC 狀態(tài)。3. 純電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)（ 1 ）純電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)的組成純電動(dòng)汽車能源管理系統(tǒng)主要由電池輸入控制器、車輛運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)、車輛操縱狀態(tài)、能

5、源管理系統(tǒng)ECU 、電池輸出控制器、電機(jī)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)控制等組成。（ 2 ）電池荷（充 ）電狀態(tài)指示器電池荷 （充 ）電狀態(tài)指示器是能源管理系統(tǒng)的一個(gè)重要組成。電動(dòng)汽車蓄電池中儲(chǔ)存有多少電能，還能行駛多少里程，是電動(dòng)汽車行駛中必須知道的重要參數(shù)。與燃油汽車的油量表類似的儀表就是電池荷（充 ）電狀態(tài)指示器，它是能源管理系統(tǒng)的一個(gè)重要裝置。因此，在電動(dòng)汽車中裝備滿足這一需求的儀表即電池荷（充 ）電狀態(tài)指示器。電池管理系統(tǒng)是能源管理系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)。蓄電池管理系統(tǒng)主要任務(wù)是保持電動(dòng)汽車蓄電池性能良好，并優(yōu)化各蓄電池的電性能和保存、顯示測試數(shù)據(jù)等。目前，主要是根據(jù)實(shí)際情況，確定具體純電動(dòng)汽車的電池管理系統(tǒng)

6、的功能和形式。電池管理系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。4. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)1)混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的能量管理策略混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車由于其特有的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如采用行星齒輪傳動(dòng)，除了采用瞬時(shí)優(yōu)化能量管理策略、全局優(yōu)化能量管理策略和模糊能量管理策略 (與并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車能量管理策略原理類似)以外，還有一些特有的能量管理策略：(1) 發(fā)動(dòng)機(jī)恒定工作點(diǎn)策略。由于采用了行星齒輪機(jī)構(gòu)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以獨(dú)立于車速變化，這樣使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最優(yōu)工作點(diǎn)，提供恒定的轉(zhuǎn)矩輸出，而剩余的轉(zhuǎn)矩則由電動(dòng)機(jī)提供。這樣電動(dòng)機(jī)來負(fù)責(zé)動(dòng)態(tài)部分，避免了發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)帶來的損失，而且與發(fā)動(dòng)機(jī)相比，電動(dòng)機(jī)的控

7、制也更為靈敏，易于實(shí)現(xiàn)。(2) 發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)工作曲線策略。發(fā)動(dòng)機(jī)工作在萬有特性圖中最佳油耗線上，只有當(dāng)發(fā)電機(jī)電流需求超出電池的接受能力或者當(dāng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電流需求超出電動(dòng)機(jī)或電池的允許限制時(shí)，才調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)。2)并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作模式并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車主要蘊(yùn)含以下工作模式：(1) 純電動(dòng)模式。當(dāng)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車處于起步、低速等輕載工況且動(dòng)力電池的電量充足時(shí)，若以發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，則發(fā)動(dòng)機(jī)燃油效率較低，并且排放性能很差。因此，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，由動(dòng)力電池提供能量并以電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛。但當(dāng)動(dòng)力電池的電量較低時(shí)，為保護(hù)電池，應(yīng)當(dāng)切換到行車充電模式。(2) 純發(fā)動(dòng)機(jī)模式。在車輛高速行駛等中等負(fù)荷時(shí)

8、，車輛克服路面阻力運(yùn)行所需的動(dòng)力較小，一般情況下主要由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可工作于高效區(qū)域，燃油效率較高。(3) 混合驅(qū)動(dòng)模式。在加速或爬坡等大負(fù)荷情況下，當(dāng)車輛行駛所需的動(dòng)力超過發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍或高效區(qū)時(shí)，由電機(jī)提供輔助動(dòng)力同發(fā)動(dòng)機(jī)一同驅(qū)動(dòng)車輛。若此時(shí)動(dòng)力電池的剩余電量較低，則轉(zhuǎn)換到純發(fā)動(dòng)機(jī)模式。(4) 行車充電模式。在車輛正常行駛等中低負(fù)荷時(shí)，若動(dòng)力電池的剩余電量較低，發(fā)動(dòng)機(jī)除了要提供驅(qū)動(dòng)車輛所需的動(dòng)力外，還要提供額外的功率通過電機(jī)發(fā)電以轉(zhuǎn)換成電能給動(dòng)力電池充電。(5) 再生制動(dòng)模式。當(dāng)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車減速/制動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)不工作，電機(jī)盡可能多地回收再生制動(dòng)能量，剩余部分由機(jī)械制動(dòng)器消

9、耗。(6) 怠速/停車模式。在怠速/停車模式中，通常關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)，但當(dāng)動(dòng)力電池剩余電量較低時(shí)，需要開啟發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作于高效區(qū)并拖動(dòng)電機(jī)為動(dòng)力電池充電。5.作業(yè)及小結(jié)并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車主要蘊(yùn)含幾種工作模式？第 22 講 第 5 章：電動(dòng)汽車能量管理與回收系統(tǒng)課前分析：1 .教學(xué)內(nèi)容及時(shí)間分配再制動(dòng)能量回收系統(tǒng)0.5 學(xué)時(shí)再制動(dòng)能量回收的方法和類型1.5 學(xué)時(shí)2 .教學(xué)目的通過本次教學(xué)，能夠掌握再制動(dòng)能量回收的方法和類型；理解其工作原理。3 .教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：再制動(dòng)能量回收系統(tǒng)工作原理。4 .教學(xué)方法本教學(xué)環(huán)節(jié)采用理論講授的方法。5 .板書布置詳見教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容：0.導(dǎo)入

10、通過回顧上一節(jié)課程導(dǎo)入本節(jié)課程。1. 電動(dòng)汽車再生制動(dòng)能量回收系統(tǒng)再生制動(dòng)是指電動(dòng)汽車在減速制動(dòng)（剎車或者下坡）時(shí)將汽車的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能， 轉(zhuǎn)化的電能儲(chǔ)存在儲(chǔ)存裝置中，如各種蓄電池、超級電容和超高速飛輪，最終增加電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。如果儲(chǔ)能器已經(jīng)被完全充滿，再生制動(dòng)就不能實(shí)現(xiàn)，所需的制動(dòng)力就只能由常規(guī)的制動(dòng)系統(tǒng)提供。2. 制動(dòng)能量回收的方法和類型制動(dòng)能量回收的基本原理是先將汽車制動(dòng)或減速時(shí)的一部分機(jī)械能（動(dòng)能）經(jīng)再生系統(tǒng)轉(zhuǎn)換（或轉(zhuǎn)移）為其它形式的能量（旋轉(zhuǎn)動(dòng)能、液壓能、化學(xué)能等），并儲(chǔ)存在儲(chǔ)能器中，同時(shí)產(chǎn)生一定的負(fù)荷阻力使汽車減速制動(dòng)；當(dāng)汽車再次啟動(dòng)或加速時(shí)，再生系統(tǒng)又將儲(chǔ)存在儲(chǔ)能器中的能

11、量再轉(zhuǎn)換為汽車行駛所需要的動(dòng)能（驅(qū)動(dòng)力）。1 ）制動(dòng)能量回收方法根據(jù)儲(chǔ)能機(jī)理不同，電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收的方法也不同，主要有3 種，即飛輪儲(chǔ)能、液壓儲(chǔ)能和電化學(xué)儲(chǔ)能。飛輪儲(chǔ)能是利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪來儲(chǔ)存和釋放能量，能量轉(zhuǎn)換過程如圖所示。當(dāng)汽車制動(dòng)或減速時(shí)，先將汽車在制動(dòng)或減速過程中的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成飛輪高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能；當(dāng)汽車再次啟動(dòng)或加速時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的飛輪又將存儲(chǔ)的動(dòng)能通過傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)化為汽車行駛的驅(qū)動(dòng)力。液壓儲(chǔ)能是先將汽車在制動(dòng)或減速過程中的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成液壓能，并將液壓能儲(chǔ)存在液壓蓄能器中；當(dāng)汽車再次啟動(dòng)或加速時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)又將蓄能器中的液壓能以機(jī)械能的形式反作用于汽車，以增加汽車的驅(qū)動(dòng)力。電化學(xué)儲(chǔ)能先將汽

12、車在制動(dòng)或減速過程中的動(dòng)能，通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能并以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存在儲(chǔ)能器中；當(dāng)汽車再次啟動(dòng)或加速時(shí)，再將儲(chǔ)能器中的化學(xué)能通過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為汽車行駛的動(dòng)能。儲(chǔ)能器可采用蓄電池或超級電容，由發(fā)電機(jī)/電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和電能之間的轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)還包括一個(gè)控制單元，用來控制蓄電池或超級電容的充放電狀態(tài)，并保證蓄電池的剩余電量在規(guī)定的范圍內(nèi)。2）制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的類型制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的類型因儲(chǔ)能方法不同而不同，主要有電能式、動(dòng)能式和液壓式。電能式主要由發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和蓄電池或超級電容組成，一般在電動(dòng)汽車上使用；動(dòng)能式主要由飛輪、無級變速器構(gòu)成，一般在公交汽車上使用；液壓式主要由液壓泵/液壓馬達(dá)、蓄能器組成，

13、一般在工程機(jī)械或大型車輛上使用。在電動(dòng)汽車上采取制動(dòng)能量回收方法，有如下作用：(1) 在目前電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能元件沒有大的突破與發(fā)展的實(shí)際情況下，制動(dòng)能量回收裝置可以提高電動(dòng)汽車的能量利用率，延長電動(dòng)汽車的行駛里程；(2) 電制動(dòng)與傳統(tǒng)主動(dòng)相結(jié)合，可以減輕傳統(tǒng)制動(dòng)器的磨損，增長其使用周期，達(dá)到降低成本的目的；(3) 可以減少汽車制動(dòng)器在制動(dòng)，尤其是緩速下長坡以及滑行過程中產(chǎn)生的熱量，降低汽車制動(dòng)器的熱衰退，提高汽車的安全性和可靠性。再生制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)輪、主減速器、變速器、電動(dòng)機(jī)、AC/DC 轉(zhuǎn)換器、 DC/DC 轉(zhuǎn)換器、能量儲(chǔ)存系統(tǒng)以及控制器組成。 Eco-Vehicle 制動(dòng)控制系統(tǒng)Eco

14、-Vehicle 是日本開發(fā)的一款電動(dòng)車，該車制動(dòng)系統(tǒng)使用了傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)不具有的制動(dòng)壓力控制閥單元，控制單元安裝在主缸和前后制動(dòng)器之間的液壓回路中， 同時(shí)壓力控制閥還包括主缸壓力傳感器和兩個(gè)由制動(dòng)控制器控制的電磁調(diào)節(jié)器。本田 EV Plus 制動(dòng)控制系統(tǒng)本田 EV Plus 的制動(dòng)控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的液壓(氣壓)制動(dòng)系統(tǒng)有所區(qū)別，它制動(dòng)過程中將回收能量傳遞到動(dòng)力電使用電動(dòng)真空泵給制動(dòng)助力器提供動(dòng)力源；池中。豐田 Prius 制動(dòng)控制系統(tǒng)豐田 Prius 是豐田汽車公司研制的一款混合動(dòng)力轎車，它的制動(dòng)系統(tǒng)包括能量回收制動(dòng)和液壓制動(dòng)，能量回收制動(dòng)由整車ECU 控制，液壓制動(dòng)則是由制動(dòng)控制器控制。再生

15、液壓混合制動(dòng)系統(tǒng)它只在前輪上進(jìn)行制動(dòng)能量回收，前輪上的總制動(dòng)力矩大小等于電機(jī)產(chǎn)生的再生制動(dòng)力矩與機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的摩擦制動(dòng)力矩的和。6.作業(yè)及小結(jié)電動(dòng)汽車上采取制動(dòng)能量回收方法有何作用？第 23 講 第 6 章：電動(dòng)汽車充電技術(shù)課前分析：1 .教學(xué)內(nèi)容及時(shí)間分配電動(dòng)汽車充電裝置0.5 學(xué)時(shí)電動(dòng)汽車充電方法和方式1.5 學(xué)時(shí)2 .教學(xué)目的通過本次教學(xué)，能夠掌握電動(dòng)汽車充電裝置的組成；并掌握各種充電方法和充電方式。3 .教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：充電方法和充電方式4 .教學(xué)方法本教學(xué)環(huán)節(jié)采用理論講授的方法。5 .板書布置詳見教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容：0.導(dǎo)入通過回顧上一節(jié)課程導(dǎo)入本節(jié)課程。1 . 電動(dòng)汽車充電裝置電

16、動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)能否得到快速發(fā)展，充電技術(shù)是關(guān)鍵因素之一。智能、快速的充電方式成為電動(dòng)汽車充電技術(shù)發(fā)展的趨勢。蓄電池充電裝置是電動(dòng)汽車不可缺少的系統(tǒng)之一，它的功能是將電網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)化為電動(dòng)車車載蓄電池的電能。2 .電動(dòng)汽車對充電裝置的要求（ 1）安全性。電動(dòng)汽車充電時(shí)，要確保人員的人身安全和蓄電池組的10安全。（ 2）使用方便。充電裝置應(yīng)具有較高的智能性，不需要操作人員過多干預(yù)充電過程。（ 3）成本經(jīng)濟(jì)。成本經(jīng)濟(jì)、價(jià)格低廉的充電設(shè)備有助于降低整個(gè)電動(dòng)汽車的成本，提高運(yùn)行效益，促進(jìn)電動(dòng)汽車的商業(yè)化推廣。（ 4）效率高。高效率是對現(xiàn)代充電裝置最重要的要求之一，效率的高低對整個(gè)電動(dòng)汽車的能量效率具有重大影響

17、。（ 5）對供電電源污染要小。采用電力電子技術(shù)的充電設(shè)備是一種高度非線性的設(shè)備，會(huì)對供電網(wǎng)及其它用電設(shè)備產(chǎn)生有害的諧波污染，而且由于充電設(shè)備功率因數(shù)低，在充電系統(tǒng)負(fù)載增加時(shí)，對其供電網(wǎng)的影響也不容忽視。3 .電動(dòng)汽車充電裝置的類型電動(dòng)汽車充電裝置的分類有不同的方法?？傮w上可分為車載充電裝置和非車載充電裝置。車載充電裝置是指安裝在電動(dòng)汽車上的采用地面交流電網(wǎng)或車載電源對電池組進(jìn)行充電的裝置。包括車載充電機(jī)、車載充電發(fā)電機(jī)組和運(yùn)行能量回收充電裝置。 它將一根帶插頭的交流動(dòng)力電纜線直接插到電動(dòng)汽車的插座中給電動(dòng)汽車充電。車載充電裝置通常使用結(jié)構(gòu)簡單、控制方便的接觸式充電器，也可以是感應(yīng)充電器。它完全

18、按照車載蓄電池的種類進(jìn)行設(shè)計(jì)，針對性較強(qiáng)。非車載充電裝置，即地面充電裝置，主要包括專用充電機(jī)、專用充電站、通用充電機(jī)、公共場所用充電站等。它可以滿足各種電池的各種充電方式。通常非車載充電器的功率、體積和重量均比較大，以便能夠適應(yīng)各種充電方式。另外，根據(jù)對電動(dòng)汽車蓄電池充電時(shí)的能量裝換的方式不同，充電裝置可以分為接觸式和感應(yīng)式。隨著電力電子技術(shù)和變流控制技術(shù)的飛速發(fā)展，高精度可控變流技術(shù)的成熟和普及， 分階段恒流充電模式已經(jīng)基本被充電電流和充電電壓連續(xù)變化的恒壓限流充電模式取代。直到目前，主導(dǎo)充電工藝的還是恒壓限流充電模式。接觸式充電的最大問題在于安全性和通用性，為了使它滿足嚴(yán)格的安全充電標(biāo)準(zhǔn)，

19、必須在電路上采用許多措施使充電設(shè)備能夠在各種環(huán)境下安全充電。恒壓限流充電和分階段恒流充電均屬于接觸式充電技術(shù)。近年來，新型的電動(dòng)汽車感應(yīng)充電技術(shù)發(fā)展很快。感應(yīng)充電器是利用高頻交流磁場的變壓器原理，將電能從離車的原方感應(yīng)到車載的副方，以達(dá)到給蓄電池充電的目的。感應(yīng)充電的最大優(yōu)點(diǎn)是安全，這是因?yàn)槌潆娖髋c電動(dòng)汽車之間并無直接的點(diǎn)接觸，使得即使電動(dòng)汽車在惡劣的氣候下，如雨雪天，進(jìn)行充電也無觸電的危險(xiǎn)。4 .電動(dòng)汽車充電方法電動(dòng)汽車蓄電池充電方法主要有恒（定）流充電、恒（定）壓充電和脈沖快速充電，可根據(jù)具體情況選擇一種充電方法或幾種方法的組合方法，現(xiàn)代智能型蓄電池充電器可設(shè)置不同的充電方法。1） 恒流充

20、電恒流充電是指充電過程中使充電電流保持不變的方法。恒流充電具有較大的適應(yīng)性，容易將蓄電池完全充足，有益于延長蓄電池的壽命。缺點(diǎn)是在充電過程中，需要根據(jù)逐漸升高的蓄電池電動(dòng)勢調(diào)節(jié)充電電壓，以保持電流不變，充電時(shí)間也較長。恒流充電是一種標(biāo)準(zhǔn)的充電方法，有如下4 種充電方法：5.電動(dòng)汽車充電方式（ 1）涓流充電，即維持電池的滿充電狀態(tài)，恰好能抵消電池自放電的一種充電方法，其充電電率對滿充電的電池長期充電無害，但對完全放電的電池充電，電流太小。（ 2）最小電流充電，是指在能使深度放電的電池有效恢復(fù)電池容量的前提下，把充電電流盡可能地調(diào)整到最小的方法。（ 3）標(biāo)準(zhǔn)充電，即采用標(biāo)準(zhǔn)速率充電，充電時(shí)間為14

21、h。（ 4）高速率（快速）充電，即在3h 內(nèi)就給蓄電池充滿電的方法，這種充電方法需要自動(dòng)控制電路保護(hù)電池不損壞。2）恒壓充電恒壓充電是指充電過程中保持充電電壓不變的充電方法，充電電流隨蓄電池電動(dòng)勢的升高而減小。合理的充電電壓，應(yīng)在蓄電池即將充足時(shí)使其充電電流趨于0。如果電壓過高會(huì)造成充電初期充電電流過大和過充電，如果電壓過低則會(huì)使蓄電池充電不足。充電初期若充電電流過大，則應(yīng)適當(dāng)調(diào)低充電電壓，待蓄電池電動(dòng)勢升高后再將充電電壓調(diào)整到規(guī)定值。恒壓充電的優(yōu)點(diǎn)是充電時(shí)間短，充電過程無需調(diào)整電壓，較適合于補(bǔ)充充電。缺點(diǎn)是不容易將蓄電池完全充足，充電初期大電流對極板會(huì)有不利影響。3）脈沖充電脈沖充電是先用脈

22、沖電流對電池充電，然后讓電池短時(shí)間、大脈沖放電，在整個(gè)充電過程中使電池反復(fù)充、放電。電動(dòng)汽車充電方式主要有常規(guī)充電方式、快速充電方式、無線充電方式、更換電池充電方式和移動(dòng)式充電方式。1） 常規(guī)充電方式常規(guī)充電方式采用恒壓、恒流的傳統(tǒng)充電方式對電動(dòng)汽車進(jìn)行充電。車載充電機(jī)是純電動(dòng)轎車的一種最基本的充電設(shè)備。小型充電站是電動(dòng)汽車的一種最重要的充電方式，如圖所示，充電機(jī)設(shè)置在街邊、超市、辦公樓、停車場等處。采用常規(guī)充電電流充電。2）快速充電方式快速充電方式以150400A的高充電電流在短時(shí)間內(nèi)為蓄電池充電，其目的是在短時(shí)間內(nèi)給電動(dòng)汽車充滿電，充電時(shí)間應(yīng)該與燃油車的加油時(shí)間接近。大型充電站（機(jī)）多采用

23、這種充電方式。3.）無線充電方式電動(dòng)汽車無線充電方式是近幾年國外的研究成果，其原理就像在車?yán)锸褂玫囊苿?dòng)電話，將電能轉(zhuǎn)換成一種符合現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的特殊的激光或微波束，在汽車頂上安裝一個(gè)專用天線接收即可。有了無線充電技術(shù)，公路上行駛的電動(dòng)汽車或雙能源汽車可通過安裝在電線桿或其它高層建筑上的發(fā)射器快速補(bǔ)充電能。電費(fèi)將從汽車上安裝的預(yù)付卡中扣除。4）更換電池充電方式除了以上幾種充電方式外，還可以采用更換電池組的方式，即在蓄電池電量耗盡時(shí)，用充滿電的電池組更換已經(jīng)耗盡的電池組。電動(dòng)汽車用戶把車停在一個(gè)特定的區(qū)域，然后用更換電池組的機(jī)器將耗盡的蓄電池取下，換上已充滿電的電池組。 由于電池更換過程包括機(jī)械

24、更換和蓄電池充電，因此有時(shí)也稱它為機(jī)械 “加油”或機(jī)械充電。電池更換站同時(shí)具備正常充電站和快速充電站的優(yōu)點(diǎn)，也就是說可以用低谷電給蓄電池充電，同時(shí)又能在很短的時(shí)間內(nèi)完成“加油”過程。通過使用機(jī)械設(shè)備，整個(gè)電池更換過程可以在10min 內(nèi)完成，與現(xiàn)有的燃油車加油 時(shí)間大致相當(dāng)。5)移動(dòng)式充電方式對電動(dòng)汽車蓄電池而言，最理想的情況是汽車在路上巡航時(shí)充電，即所謂的移動(dòng)式充電(MAC) 。這樣，電動(dòng)汽車用戶就沒有必要去尋找充電站、停放車輛并花費(fèi)時(shí)間去充電了。MAC 系統(tǒng)埋設(shè)在一段路面之下，即充電區(qū)，不需要額外的空間。接觸式和感應(yīng)式的MAC 系統(tǒng)都可實(shí)施。對接觸式的MAC 系統(tǒng)而言，需要在車體的底部裝一

25、個(gè)接觸拱，通過與嵌在路面上的充電元件相接觸，接觸拱便可獲得瞬時(shí)高電流。當(dāng)電動(dòng)汽車巡航通過MAC 區(qū)時(shí)，其充電過程為脈沖充電。對于感應(yīng)式的MAC 系統(tǒng)，車載式接觸拱由感應(yīng)線圈所取代，嵌在路面上的充電元件由可產(chǎn)生強(qiáng)磁場的高電流繞組所取代。很明顯，由于機(jī)械損耗和接觸拱的安裝位置等因素的影響，接觸式的MAC 對人們的吸引力不大。6. 作業(yè)及小結(jié)電動(dòng)汽車對充電裝置的要求有哪些？第 24 講 第 6 章：電動(dòng)汽車充電技術(shù)課前分析：1 .教學(xué)內(nèi)容及時(shí)間分配充電機(jī)類型及技術(shù)要求1.5 學(xué)時(shí)充電機(jī)實(shí)例分析0.5 學(xué)時(shí)2 .教學(xué)目的通過本次教學(xué)，能夠掌握充電機(jī)的類型結(jié)構(gòu)及其技術(shù)要求；了解充電機(jī)的實(shí)例分析。3 .教

26、學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：充電機(jī)類型及技術(shù)要求。4 .教學(xué)方法本教學(xué)環(huán)節(jié)采用理論講授的方法。5 .板書布置詳見教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容：0.導(dǎo)入通過回顧上一節(jié)課程導(dǎo)入本節(jié)課程。1. 電動(dòng)汽車充電機(jī)充電機(jī)是電動(dòng)汽車充電裝置最主要的設(shè)備，它的性能好壞直接影響電動(dòng)汽車的充電效果。本節(jié)參照電動(dòng)汽車有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，介紹電動(dòng)汽車用鋰離子電池充電的充電機(jī)。根據(jù)安裝位置不同，可以分為車載充電機(jī)和地面充電機(jī)；根據(jù)輸入電源不162.電動(dòng)汽車充電機(jī)類型同，可以分為單相充電機(jī)和多相充電機(jī)；根據(jù)連接方式不同，可以分為傳導(dǎo)式充電機(jī)和感應(yīng)式充電機(jī)；根據(jù)功能不同，可以分為普通充電機(jī)和多功能充電機(jī)。車載充電機(jī)是安裝在電動(dòng)汽車上，通過插頭和電纜與交流插座

27、連接，因此也稱為交流充電機(jī)。車載充電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是在蓄電池需要充電的任何時(shí)候，只要有可用的供電插座，就可以進(jìn)行充電。缺點(diǎn)是受車上空間的限制，因而功率處理能力有限，只能提供小電流慢速充電，充電時(shí)間較長。地面充電機(jī)一般安裝在固定的地點(diǎn)，已事先做好輸入電源的連接工作，直流輸出端與需要充電的電動(dòng)汽車相連接，所以也稱為直流充電機(jī)。地面充電機(jī)可以提供多達(dá)上百千瓦的功率處理能力，可以對電動(dòng)汽車進(jìn)行快速充電。傳導(dǎo)式充電機(jī)的輸出直接連接到電動(dòng)汽車上，兩者之間存在實(shí)際的物理連接，電動(dòng)汽車上不裝備電力電子電路。感應(yīng)式充電機(jī)是利用電磁感應(yīng)耦合方式向電動(dòng)汽車傳輸電能，兩者之間沒有實(shí)際的物理連接，充電機(jī)分為地面部分和車載部分

28、。普通充電機(jī)只提供對蓄電池的充電功能，多功能充電機(jī)除了提供對蓄電池的充電功能外，還能提供諸如對蓄電池進(jìn)行容量測試、對電網(wǎng)進(jìn)行諧波抑制、無功率補(bǔ)償和負(fù)載平衡等功能。當(dāng)前實(shí)際運(yùn)行的充電機(jī)基本上以交流電源作為輸入電源，因此，充電機(jī)的功率轉(zhuǎn)化單元實(shí)質(zhì)上是一個(gè)AC DC 變換器。目前，地面充電機(jī)使用的是傳導(dǎo)式大功率三相充電機(jī)。3 .電動(dòng)汽車充電機(jī)的電氣參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)電動(dòng)汽車充電機(jī)銘牌標(biāo)識的電氣參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)主要有：輸入電源：AC380V ；穩(wěn)流精度：1%穩(wěn)壓精度：1%；滿載效率：>91%滿載功率因數(shù)：>0.9；使用環(huán)境溫度：-2050 ；最高輸出電壓：串聯(lián)電池的個(gè)數(shù)X電池充電限制電壓Xk （

29、k為系數(shù)，由電池廠家提供）；最低輸出電壓：串聯(lián)電池的個(gè)數(shù)x電池放電限制電壓；最大輸出電流：按蓄電池廠家提供數(shù)據(jù)確定；最低充電電流：按蓄電池廠家提供數(shù)據(jù)確定；最大輸出功率：最高輸出電壓x最大輸出電流。4 .電動(dòng)汽車充電機(jī)的技術(shù)要求（ 1）充電機(jī)和電池管理系統(tǒng)之間能夠進(jìn)行通訊，接收電池?cái)?shù)據(jù)，充電過程中應(yīng)采用適當(dāng)方法保證串聯(lián)電池中的單體電池電壓不超過上限。（ 2）充電機(jī)應(yīng)具有面板操作和遠(yuǎn)程操作功能，充電機(jī)及其監(jiān)控系統(tǒng)相連，在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上能完成除閉合和切斷輸入電源外的所有功能。（ 3）充電機(jī)應(yīng)能通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)控計(jì)算機(jī)傳送對應(yīng)電池管理系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)。（ 4）充電機(jī)應(yīng)具有故障報(bào)警功能，能主動(dòng)向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)

30、送故障信息。（ 5）充電機(jī)應(yīng)具有輸入欠壓、輸入過壓、輸出短路、電池反接、輸出過壓、過溫、電池故障等保護(hù)功能。（ 6）在脫離電池管理系統(tǒng)的情況下，充電機(jī)應(yīng)停止充電。（ 7）充電機(jī)應(yīng)提供一條充電電纜連接確認(rèn)信號。一方面，在充電期間，當(dāng)充電插頭連接到汽車后，汽車控制邏輯可通過此信號來禁止在充電期間汽車驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)工作，保證充電安全；另一方面，此確認(rèn)線與充電線形成閉鎖，保證充電人員安全。（ 8）提供良好的人機(jī)界面，完成充電機(jī)充電過程的閉環(huán)控制，并顯示故障類型，提供一定的故障排除指示；提供開放式充電過程參數(shù)（包括充電模式、充電參數(shù)、階段數(shù)）設(shè)定功能，并按照參數(shù)完成對充電過程的自動(dòng)控制；當(dāng)充電機(jī)的保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作，引起充電過程中斷，此時(shí)應(yīng)能顯示故障類型，對比較容易排除的故障提供簡單的處理方法。（ 9）整車充電時(shí)要為電池管理系統(tǒng)提供所需的直流電源，目前一般取24V/50A 。（ 10 ）充電機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備事件記錄功能，為事故分析和運(yùn)行測試提供歷史數(shù)據(jù)。對于有多臺(tái)充電機(jī)的充電站，充電機(jī)還需要為充電站監(jiān)控系統(tǒng)提供事件記錄數(shù)據(jù)。（ 11 ）充電機(jī)的可靠性必須滿足一定的指標(biāo)，綜合考慮成本和利用率，建議充電機(jī)要保證5 年 7000080000h 的充電小時(shí)數(shù)。（ 12 ）充電機(jī)的設(shè)計(jì)必須充分保證人身安全，其帶電部分不可外露，同時(shí)保證車體和大地等電位；充電機(jī)與充電站接