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纯电动汽车充电过程演示实验

  
实验七 纯电动汽车充电过程演示

一、 实验目的

1. 正确认识纯电动汽车充电系统的作用。
2. 了解纯电动汽车充电的操作。
3. 对纯电动汽车充电过程演示,观察其结构,分析其工作原理与过程,熟悉其部件。
4. 对纯电动汽车充电系统有一个初步的认识及掌握纯汽车充电的操作。

二、 实验原理及说明

1.万用表功能使用介绍.
2.动态检测时直接在面板上检测;
3.电源说明:实验台安装电源总开关点火开关控制;
4.简易型车载充器模块外观图;直流充电器就是把电网电源经过整流滤波后,并经一系列调控后,输出DC电源,供给动力电池组进行充电。 目前使用最多的直流充电器是高频开关电源充电器。

6.车载充电系统
充电系统是新能源汽车主要的能源补给系统。

交流充电桩只提供电力输出,没有充电功能,需连接车载充电器为电动汽车充电,相当于只是起了一个控制电源的作用。
直流充电桩,如图4所示为直流电动汽车充电桩,俗称“快充”,固定安装在电动汽车外,与交流电网连接,可以为非车载电动汽车动力电池提供直流电源的供电装置。直流充电桩的输入电压采用三相四线AC 380V±15%,频率50Hz,输出为可调直流电,直接为电动汽车的动力电池充电。

车载充电器,车载充电器(On-board Charger,也称车载充电机)。车载充电器是充电系统的重要组成部件,将220V交流电转化为动力电池的直流电,实现电池电量的补给。车载充电器内部结构,如图5所示。

7.充电的方法及特点
新能源汽车动力电池充电的方法主要有快速充电(直流快充)和常规充电(交流慢充)以及更换电池的方式等。
直流快充和交流慢充方式的区别是:
直流充电(快充)主要是通过充电站的充电桩将直流高压电直接通过直流充电口给动力电池充电。
交流充电(慢充)主要是通过家用电源插头和交流充电桩接入交流充电口,通过车载充电器将220V交流电转为330V直流电(比如比亚迪E6)给动力电池进行充电。
1)快速充电
常规蓄电池的充电方法一般时间较长,给实际使用带来诸多不便。快速充电电池的出现,为纯电动汽车的商业化提供了技术支持。
快速充电又称直流快充或应急充电,是以较大直流电流在电动汽车停车的20min~2h的短时间内,为其提供充电服务,一般充电电流为150~400A。
快速充电模式的优点是充电时间短。但是,相对常规充电模式,快速充电也存在一定的缺点:
(1)“快充”实际并不快,而且降低动力电池使用寿命。
电动汽车充电快慢与充电器功率、电池充电特性和温度等紧密相关。当前电池技术水平下,即使快充也需要30min才能充电到电池容量的80%,超过80%后,为保护电池安全,充电电流必须变小,充到100%的时间将较长。此外,在冬天气温较低时,电池要求充电电流变小,充电时间会变得更长些。
2)常规充电
蓄电池在放电终止后,应立即充电(在特殊情况下也不应超过24h)。常规充电电流相当低,约为15A,这种充电叫作常规充电(交流慢充或慢速充电)。常规蓄电池的充电方法都采用小电流的恒压或恒流充电,一般充电时间为5~8h,甚至长达10~20h。这种充电方式是利用车载充电器,接220V交流电即可。
常规慢充方式的适用情况主要有:
(1)用户对电动汽车的行驶里程要求相对较低,车辆行驶里程能满足用户1天的使用需要,利用晚间停运时间可以完成充电。
(2)由于常规慢充充电电流和充电功率比较小,因此在居民区、停车场和公共充电站都可以进行充电。如图6所示。
(3)规模较大的集中充电站,能够同时为多辆电动汽车提供停车场地并进行充电。

8.慢充和快充控制策略
快充和慢充的流程均为:采用恒流—恒压充电方法,在不同温度范围内以恒定电流充电至动力电池组总电压达到或最高单体电压达到此温度条件下的规定电压值,以恒定电压充电至电流小于0.8A后停止充电。

9.动力电池组的充电要求
充电模式采用“限流、限压”两阶段充电模式。充电开始阶段,一般采用最佳充电倍率(锂离子电池为0.3CA)进行限流充电。在这一阶段,由于电池的电动势较低,即使电池充电电压不高,电池的充电流也会很大,必须对充电电流加以限制。所以,这一阶段的充电叫 “限流”充电,充电电流保持在限流值。随着充电的延续,电池电动势不断上升,电池的充电压也不断上升。当电池电压上升到允许的最高充电电压时,保持恒压充电。在这一阶段,由于电池电动势还在不断上升,而充电电压又保持不变,所以电池的充电流呈双曲线趋势不断下降,一直下降到零。但在实际充电过程中,当充电电流减小到0.015CA时就可停止充电。这一阶段的充电叫恒“恒压”充电,这一阶段的充电电压:U=E+IR=恒压值。 充电过程及充电电压、电流的变化如图7所示。

图7 充电过程及充电电压、电流的变化

三、 实验仪器
实验仪器,包括仪器设备条件、物质条件、相关文献资料等。

序号 名称 数量 主要用途
1 纯电动汽车动力系统实训平台
2 汽车电工绝缘工具组
3 高压万用表
4 绝缘手套
5 绝缘拆装工具
6 220V 电源插座
7 充电线束


四、 实验内容和步骤

(一)纯电动汽车车载充电器模块认识
1.观摩纯电动汽车动力系统实训台,识别车载充电器部件安装位置。
2.观摩纯电动汽车动力系统实训台,识别车载充电器模块各引线功能。

(二)充电过程演示
1.闭合电源总开关。
2.关闭点火开关。
3.充电线束一侧插上车载侧的充电口,另一侧插上220V的插座。
4.充电器提供DC电源给电池充电,电池内部设置充电保护装置以控制充电最佳电流。
5.万用表测量电池电压。
6.实训实验完毕后,关闭点火开关,断开电源开关,整理好充电线束与设备。

五、 实验报告
1.如何测试车载充电器模块?
2.简述车载充电器模块原理与功能?
3.记录且分析实测数据结果。
4.简述快充与慢充的区别?

六、 预习与思考题
1.纯电动汽车组成结构与工作原理。
2.纯电动汽车车载充电器结构与原理。

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