首页 > 应用 > 汽车电子

电动汽车充电标准和基础设施

Erik Johnson 2019-09-10

电动汽车的时代正式到来。以下是对电动汽车充电的一些现状的概述,包括交流和直流充电器、标准连接器和充电站的可用性。GNl电子头条

 GNl电子头条

交流与直流电动汽车充电器:住宅和公共应用GNl电子头条

 GNl电子头条

电动车辆需要AC或DC电源来为其电池充电,电池通常由电网供电。住宅充电通常在120V和12A(1.5kW)或240V和20-50A(5kW到12kW)下进行。电动车辆通常配备有AC 电动汽车SE或电动车辆供电设备,其一端具有车辆插头而另一端具有住宅墙壁插头。硬接线AC充电器也可用于住宅安装,但更常见于工作场所或公共停车场。另一方面,直流快速充电器通常可以在专用的电动汽车充电平台上找到,例如特斯拉的增压器,并且通常提供50kW至400kW或更大的功率。 GNl电子头条

 GNl电子头条

电动汽车充电标准和基础设施GNl电子头条

特斯拉增压器。图片由JakobHärter提供GNl电子头条

 GNl电子头条

直流快速充电器的充电功率通常会受到车辆电池能够接受而非供电侧的限制。由于设备的复杂性和所需的电量,直流快速充电器很少出现在住宅或工作场所停车区。GNl电子头条

 GNl电子头条

电动汽车充电连接器标准GNl电子头条

 GNl电子头条

在北美,车辆通常会配备SAE J1772/CCS组合连接器,该连接器将交流和直流充电结合到一个连接器中。GNl电子头条

 GNl电子头条

电动汽车充电标准和基础设施GNl电子头条

用于为电动汽车充电的J1772连接器。图片使用Michael Hicks提供[CC-BY 2.0]GNl电子头条

 GNl电子头条

此外可能会遇到CHAdeMO连接器。GNl电子头条

 GNl电子头条

电动汽车充电标准和基础设施GNl电子头条

充电站的CHAdeMO连接器。图片由KārlisDambrāns提供 GNl电子头条

 GNl电子头条

在世界其他地方,IEC Type 2/mennekes是主流标准,有时也会发现CHAdeMO。尽管存在不同的物理差异,但所有电荷入口标准都具有相同的基本特征:大规格电力输送线、保护性接地连接、某种双向信号系统以及用于将连接器固定在端口中的闩锁。IEC和SAE标准连接器都使用称为Charge Pilot和Proximity Pilot的一对导线进行通信和信号传输,而CHAdeMO标准使用更复杂的信号集以及CAN总线来实现供电设备和车辆之间的通信。GNl电子头条

 GNl电子头条

电源与车辆电池和车载充电器之间的通信对于确保用户的安全以及电池和充电连接器的使用寿命至关重要。允许车辆检测插头何时完全插入允许车载充电器和供电设备确保连接的两侧始终可以安全地接触。在拔下连接器之前,车辆必须检测何时按下连接器上的闩锁,以使车辆停止通电,以防发生电弧。车辆必须能够传达它可以接受的电压和电流,以及是否需要通风以防止过热。此外,供电设备必须持续监控接地故障,以确保车辆底盘与电池保持隔离。GNl电子头条

 GNl电子头条

车载充电器GNl电子头条

 GNl电子头条

车载充电器可以处理所有交流充电,如果需要电压转换,也可以处理直流充电(例如,当从400V充电器为800V汽车充电时)。它将与电池管理系统配合使用,将电源电压整流并提升至电池所需的电压,执行恒流和恒压充电,如果检测到蓄电池或电源设备中存在任何故障,则停止充电。GNl电子头条

 GNl电子头条

电动汽车充电标准和基础设施GNl电子头条

BorgWarner板载电池充电器。图片由BorgWarner提供GNl电子头条

 GNl电子头条

车载充电器还将提供一些调度系统,允许驱动程序插入但延迟充电直到特定时间。当电费在一天中变化时,这是有用的,以便在电费最低时(通常在深夜和早上)进行大部分或完全充电。GNl电子头条

 GNl电子头条

充电站基础设施GNl电子头条

 GNl电子头条

充电站是电动汽车相当于加油站的原因,使电动汽车车主能够在一次充电中行驶很远的距离。充电标准允许大多数车辆在大多数公共充电器上充电。特斯拉目前使用专有的充电连接器和协议来防止其他人使用他们的公共充电器,尽管由于特斯拉可以轻松创建适配器以允许其他车辆充电,因此有可能在未来某个时候进行更改。充电最快在20%到80%的充电状态之间,因此充电时间经常被引用。GNl电子头条

 GNl电子头条

最理想的情况是,每当接近20%的剩余电量时,你会在路线上找到一个充电站,然后在你达到80%的电量后继续前进。大多数电动车辆在其信息娱乐导航系统中具有解决此问题的能力,并且将计划在制造商预先编程的充电站沿着路线停靠。通常会考虑海拔变化和天气,以及环境温度和使用暖气和空调。所有这些因素都将对车辆的总范围产生重大影响。GNl电子头条

 GNl电子头条

该系统的唯一缺点是需要更新相关数据库并确保包括所有主要的充电网络。在北美,一些最广泛的充电网络由ChargePoint、Blink和电动汽车go运营。每个都要求驾驶员携带RFID会员卡,该会员卡解锁充电站并允许充电器向驾驶员收取在车站使用的能量和/或时间的费用。由于电动汽车充电器的需求已经超过了充电基础设施的增长,如果完成充电后车辆仍然插电,大多数公共车站也会收取罚款,以鼓励驾驶员移动车辆,允许另一辆电动汽车使用充电站。GNl电子头条

 GNl电子头条

住宅充电:V2G技术GNl电子头条

 GNl电子头条

住宅充电为公用事业提供商提供独特的挑战和机遇。电动汽车充电主要发生在家中,并在电网上持续充电数小时。为了鼓励电动汽车车主在需求最低的时候充电,公用事业公司通常会在非高峰时段(通常是从晚上11点到上午9点)提供大幅的电力折扣,以换取高峰时段(通常是下午中旬)的更高电价。GNl电子头条

 GNl电子头条

然而,下一代电网的诱人前景被称为车辆到电网或V2G。V2G设置充当电网中的能量缓冲器,在非高峰时段存储能量并在高峰时间将其返回到电网。这允许电动车车主在不使用时将车辆插入并减少能源费用。V2G技术目前正在使用电力线通信协议和下一代电动汽车的双向充电器进行开发。GNl电子头条

 GNl电子头条

电动汽车充电标准和基础设施GNl电子头条

图片由Motor Verso提供GNl电子头条

 GNl电子头条

目前,电动汽车的远程行驶需要一些仔细的计划和更长的停车时间,这比汽油动力汽车通常需要的加油时间要长。 然而,电池技术不断发展,每一代新电动汽车的充电速度都比以前快。在电动汽车加满之前,仅仅是时间问题,它的速度和加油一样快。GNl电子头条