电动汽车充电技术

电动汽车直流母线式充电装置技术条件

1. 引言

随着电动汽车的普及和发展，充电设施的建设成为推广电动汽车的重要环节。直流母线式充电装置作为一种高效、快速充电技术，具有广泛应用前景。本文将探讨直流母线式充电装置的技术条件，包括其基本原理、主要组成部分、技术指标等。

2. 基本原理

直流母线式充电装置是一种通过直流母线进行能量传输的充电技术。其基本原理是利用直流母线将来自外部供电源的直流电能传输到电动汽车中进行充电。

3. 主要组成部分

直流母线式充电装置主要由以下几个组成部分构成：

3.1 直流母线系统

直流母线系统是整个充电装置的核心部分，负责将来自外部供电源的直流功率传输到车辆中进行充电。它包括直流母线、连接器、接触器等。

3.2 充电机

充电机是将来自交流供电源的交流功率转换为直流功率的设备。它包括整流器、滤波器、控制器等。

3.3 车辆端接口

车辆端接口是连接充电装置和电动汽车的部分，负责实现电能传输和通信功能。它包括插头、插座、通信接口等。

4. 技术指标

直流母线式充电装置的技术指标对于其性能和安全性具有重要意义。下面是一些常见的技术指标：

4.1 输出功率

输出功率是指充电装置向电动汽车提供的最大充电功率，通常以千瓦（kW）为单位。

4.2 充电效率

充电效率是指充电装置将输入的电能转换为输出的充电能量的比例。一般来说，充电效率应尽可能高，以提高能源利用效率。 4.3 充电时间

充电时间是指将一个空载状态下的电动汽车从零到满充所需的时间。较短的充电时间可以提高用户体验和使用便利性。

4.4 安全性能

直流母线式充电装置在使用过程中需要具备良好的安全性能，包括过流、过压、过温等保护功能，以及对电动汽车进行安全识别和通信的能力。

5. 应用前景

直流母线式充电装置具有快速充电、高效能转换等优点，逐渐成为电动汽车充电设施建设的重要选择。其应用前景主要体现在以下几个方面：

5.1 充电速度

奇妙科普圆　氐碳出行　

近日，英国ＨａｌｏｌＰＴ公司在伦敦利用最新研发　

的感应式电能传输技术，成功实现为电动汽车无线　充电。在展示过程中，该公司将电能接收垫安装于　雪铁龙电动汽车车身下侧，电池就可以通过无线充　

电系统进行无线充电。　目前的一些电动汽车，如日产聆风和三菱的充　

电，必须要通过一根电线将汽车与街边汽车充电站　或家庭插头相连。而感应式电能传输技术则是利用　

厂］　感应电荷的原理，电源板埋藏于道路的沥青之下，　

彬　既可以得到有效保护，又不会受到恶劣天气的影　响。感应式电能传输系统让汽车驾驶员根本无须担　心有时会忘记为电动汽车充电。　

该公司表示，感应式电能传输技术将于２０１２　年实现商业规模应用。　

…一　ｌ－ｌ　－．．－－　Ｉ．．＿ｌ＿－．－．‘…－．．－－…　－．．－－．　…－．．．．．＿．＿　…　’‘…‘１．“－－．　－．．－－＿　ｒ．－“　…“．．　“．．－．．“　推广电动汽车可　ｌ减少尾气排放，节能环；　侏，净化环境。但是最大的问题是充电，解决了　

充电问题，电动汽车就能迅速得到推广　‘’’　．＇…”・‘‘’“　・‘’’’’。●‘‘’　‘．．’…’．＇　。　‘．＇。’。。　．．…　。・。‘’“‘・　’‘　・。’’”‘・‘‘’　。．．”　’・‘‘’“‘・‘‘。“’・‘‘’”‘．＿…。‘・。　。”。・‘’。　’、　

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电动汽车无线充电技术

电动汽车普通充电方式及优缺点

目前市面上对电动汽车充电主要有两种方式，一种是使用车载充电机，另一种是使用外置充电桩。这两种方式的区别是车载充电机可以接入220V的家用工频电，功率较小，可以进行慢速充电；而充电桩一般接入的是380V的三相电，功率较大，理论上可以实现快速充电。相同之处是他们都采用插入式连接器的方式进行充电。

电动汽车普遍采用的充电方式是利用充电粧或充电站通过导线与电网进行有线连接（即电缆连接），从电网获取电能为电动汽车进行常规充电、快速充电和换电，然而上述充电方式存在诸多弊端；①电池的充电需在人为情况下对插头进行插拔，存在安全隐患；

②充电全程均需人工操作，自动化程度低；

③在温度低、天气恶劣的条件下无法对电动汽车进行室外充电。

④插电容易产生火花、容易产生磨损、不容易维护、不够美观、不够灵活、不够安全

不同充电模式优缺点对比

充电模式 优点 缺点

整车慢充 1、充电功率小，设备成本低

2、利用电力低谷时段充电或有序充电能力强，充电成本低

3、可有效延长电池使用寿命 充电时间相对较长，需要建设专门停车场地

整车快充 1、充电时间较短，效率高

2、相较慢充方式占土地面积较小 1、大规模直流快充会对电网产生相应的影响

2、工作和安装成本相对较高

3、充电电流大，对电池的使用寿命和性能有很大影响

电池更换 1、电动汽车与动力电池相分离，降低购车成本

2、便于电力调控峰谷差，实现V2G功能

3、便于电池维护，有利于提高电池的寿命 1、电池与电动乘用车的标准难于统一

2、不适应电动汽车灵活多样的需要

3、换电站初期投资成本大，成本风险高

无线充电技术分类及特点

WPT技术主要分为三种：射频或微波WPT、电磁感应式WPT以及电磁共振式WPT，下面分别予以介绍。

所谓微波WPT，就是以微波（频率在300MHz–300GHz之间的电磁波）为载体在自由空间无线传输电磁能量的技术[16]。由于工作频率高、系统效率较低，微波WPT并不适合于EV这种能量传输距离较短的应用场合。系统能量变换效率仅有38%。 电磁感应式WPT是基于电磁感应原理，利用一次、二次分离的变压器，在较近距离条件下进行无线电能传输的技术。目前较成熟的无线供电方式均采用该技术。然而，电磁感应式WPT仍存在一系列问题：传输距离较短，距离增大时效率急剧下降；传输效率对非接触变压器的一次、二次的错位非常敏感等。

Telecom Power Technology

·　１５０　·Ｏｃｔ． ２５，２０１９，Ｖｏｌ．　３６　Ｎｏ．　１０ 2019年10月25日第36卷第10期设计应用ｄｏｉ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０１９．１０．０６４电动汽车充电技术及应用研究谢倩媛，徐　倩（山东爱普电气设备有限公司，山东 济南 250101）摘要：我国的生态环境问题随着我国社会经济不断发展而逐渐恶化，主要包括能源危机和二氧化碳排放造成的环境污染。因此，电动汽车被人们广泛应用。电动汽车的充电方式包括有线充电插头的充电方式和无线充电方式。主要对电动汽车的充电方式进行了分析，深入研究了电动汽车无线充电技术的具体应用情况，以保障我国电动汽车无线充电技术得到更好的发展。关键词：电动汽车；充电技术；污染Electric Vehicle Charging Technology and Application ResearchXIE Qian-yuan，XU Qian（Shandong Aipu Electric Equipment Co.，Ltd.，Jinan 250101，China）Abstract：Chinese ecological environment problems are gradually deteriorating with the rapid development of Chinese social economy，mainly including the energy crisis and the environmental pollution caused by carbon dioxide emissions. At present，electric vehicles have been widely concerned by the public. The charging method of electric vehicles，in addition to the current charging method of wired charging plugs，the wireless charging method of electric vehicles has also been included in the research focus by researchers at home and abroad. This paper analyzes and analyzes the charging methods of electric vehicles，and deeply studies and analyzes the specific application of electric vehicle wireless charging technology，so as to provide more favorable technical guarantees for the better development of wireless charging technology for electric vehicles in China.Key words：electric vehicle；charging technology；pollute0　引　言现阶段，我国正发展低碳经济，新能源技术和节能减排技术是重中之重。因此，本文重点研究了电动汽车无线充电技术。1　电动汽车无线充电技术1.1　感应式充电技术目前，众多电动汽车充电技术中，感应式无线充电设计得到了广泛的应用。感应式无线供电技术具有很多特点，如工作频率低，通常在几十到几百赫兹之间，千瓦级功率的无线传输可以更好地实现，实际进行近距离传输时，输出功率可以达到95%以上。1.2　谐振式无线充电技术系统主要吸收的是电网中的电力能源，通过高频逆变和整流滤波，工频交流电可以产生高频交流电，然后通过功率放大电路和阻抗匹配电路，将其传送到发射线圈，当出现了相同的发射线圈系统频率和自谐振频率时，发射线圈会产生十分大的电流能源，进而使磁场的电流不断增强。可以利用整流滤波和接收线圈中存在的电能对负载电池进行充电。同时，为更好地保证整个系统的稳定性和高效性，可以使用反馈控制环节。2　电动汽车无线充电技术的特点2.1　远场区远场区是距离场源2D2/l+l以外的区域，其中D为发射圈最大的直径，1为电磁波波长。辐射场在远场区起主导作用，电磁波可以看做是平面波，实际工作频率要高于300 MHz，可以使用Maxwell方程分析这种类型的系统，但由于波长和天线的实际尺寸几乎相同，所以整个工作工程不能使用集总参数方式进行分析。由于具有不相同的原理，所以微波式无线电能传输技术能够实现远距离传输。但是由于辐射功率与传输的距离为反比，并且远场区大功率的传输受法律规定的制约，所以这项技术只能被使用到小型的设备中。激光式无线电能的传输技术可以进行长距离电力传输，同时其尺寸较小，受周围环境电磁的干扰也较小，但其转化率还需提高，且大气散射和吸收会出现额外的损耗。2.2　近场区距离场源2D2/l+l以内的区域，称作近场区，整个区域主要包含感应近场区和辐射近场区，30.62Dl是其分界边界。10～100 MHz为近场区的工作频率范围，此系统可以通过法拉第电磁感应定律进行分析。因为接收设备和发射设备的尺寸一般都小于1/10，所以更加适合集总参数法。近场无线电力传输技术根据耦合方式存在的差异主要分为电场耦合式和磁场耦合式两种类型。根据是否会产生谐振，还可以将磁场耦合式分为磁谐振耦合式和感应耦合式两种类型，现阶段，近场电能传输技术被广泛应用于汽车无线充电系统。各类无线电能传输技术性能对比如表1所示。3　无线充电技术在电动汽车中的应用3.1　无线充电技术工作原理电网中，获取电能后，电源侧发射端电源经过整流滤波可以获得直流电，通过逆变器进行高频逆变，收稿日期：2019-07-09作者简介：谢倩媛（1981-），女，山东菏泽人，本科，工程师，主要研究方向为电气工程。