充電樁工作原理 

交流充電樁電氣系統設計如圖5所示，主回路由輸入保護斷路器、交流智能電能表、交流控制接觸器和充電接口連接器組成；二次回路由控制繼電器、急停按鈕、運行狀態指示燈、充電樁智能控制器和人機交互設備（顯示、輸入與刷卡）組成。 

主回路輸入斷路器具備過載、短路和漏電保護功能；交流接觸器控制電源的通斷；連接器提供與電動汽車連接的充電接口，具備鎖緊裝置和防誤操作功能。

二次回路提供“啟停”控制與“急停”操作；信號燈提供“待機”、“充電”與“充滿”狀態指示；交流智能電能表進行交流充電計量；人機交互設備則提供刷卡、充電方式設置與啟停控制操作。

 

交流充電樁的刷卡交易工作流程如圖6所示。

 

 

 

整體系統由四部分組成：電動汽車充電樁、集中器、電池管理系統系統(BMS)、充電管理服務平臺。

電動汽車充電樁的控制電路主要由嵌入式ARM處理器完成，用戶可自助刷卡進行用戶鑒權、余額查詢、計費查詢等功能，也可提供語音輸出接口，實現語音交互。用戶可根據液晶顯示屏指示選擇4種充電模式：包括按時計費充電、按電量充電、自動充滿、按里程充電等。

　　電動汽車充電機控制器與集中器利用CAN總線進行數據交互，集中器與服務器平臺利用有線互聯網或無線GPRS網絡進行數據交互，為了安全起見，電量計費和金額數據實現安全加密。

　　電池管理系統系統(BMS)的主要功能是監控電池的工作狀態(電池的電壓、電流和溫度)、預測動力電池的電池容量(SOC)和相應的剩余行駛里程，進行電池管理以避免出現過放電、過充、過熱和單體電池之間電壓嚴重不平衡現象，最大限度地利用電池存儲能力和循環壽命。

　　充電服務管理平臺主要有三個功能：充電管理、充電運營、綜合查詢。充電管理對系統涉及到的基礎數據進行集中式管理，如電動汽車信息、電池信息、用戶卡信息、充電樁信息;充電運營主要對用戶充電進行計費管理;綜合查詢指對管理及運營的數據進行綜合分析查詢。

連接方式見圖B2、圖B3、圖B4。
    圖中各部件的功能與特性見表B1。

 

概述

    發展電動汽車是國家新能源戰略的重要方向，電動汽車充電站的技術發展、布局、建設又是發展電動汽車必不可少的重要環節。浙江諧平科技股份有限公司依托浙江大學，憑借多年來對電力系統、電力電子技術、電池儲能技術的理解和積累推出基于V2G技術和儲能技術的電動汽車充電站電氣系統解決方案。該方案不但能提供電動汽車電池充電、換電，還能擴展為分布式儲能電站，開放、互動、智能的充放電管理，將使具有儲能電站功能的充電站成為智能電網的重要組成能部分。

X-EVR充電站電氣系統包括供電系統、充電設備、監控系統三大部分。

 

供電系統主要為充電設備提供電源，主要由一次設備（包括開關、變壓器及線路等）和二次設備（包括檢測、保護、控制裝置等）組成，專門配備有源濾波裝置消除諧波，穩定電網。

充電設備是整個充電站電氣系統的核心部分，一般分直流充電裝置和交流充電裝置（樁），直流充電裝置，即非車載充電機，實現電池快充功能，可按功率輸出分成大型、中型、小型，公司產品型號為X-DR。交流充電裝置（樁）提供電池慢充功能，公司產品型號X-AR。

   X-DR型非車載充電機采用V2G技術，通過進口高頻IGBT整流逆變模塊，不僅能對動力電池進行安全、快速地充電，而且依靠控制器與后臺系統的通訊，能將動力電池的能量回饋到電網，完成電網與電池之間的雙向能量交換。X-DR型非車載充電機采用高速CAN總線，保證通訊連接的快速、可靠。具體原理圖、實物圖如下：

 

   交流充電樁主要提供車輛慢充的功能，輸出為交流電，連接車載充電器。具體原理圖、實物圖如下：

 

充電監控系統由一臺或多臺工作站或服務器組成，可以包括監控工作站、數據服務器等，這些計算機通過網絡聯結。監控工作站提供充電監控人機交互界面，實現充電機的監控和數據收集、查詢等工作；數據服務器存儲整個充電系統的原始數據和統計分析數據等，提供數據服務及其他應用服務。

 

 技術優勢

諧平科技的充電站電氣建設方案的主要技術優勢：
1. 安全、高效、智能、互動的充放電管理系統，將使充電站真正成為堅強智能電網的重要組成部分，
2. 成熟的輸配電技術和優化的電能質量控制技術保證充電站安全、可靠的并網運行。
3. 先進V2G技術、電力電子技術和對動力電池的長期研究既保證動力電池高效的充電效率，也充分考慮電網的高效穩定運行。
 

直流充電機：指采用直流充電模式為電動汽車動力蓄電池總成進行充電的充電機。直流充電模式是以充電機輸出的可控直流電源直接對動力蓄電池總成進行充電的模式。

　　交流充電機：指采用交流充電模式為電動汽車動力蓄電池總成進行充電的充電機。交流充電模式是以三相或單相交流電源向電動汽車提供充電電源的模式。交流充電模式的特征是：充電機為車載系統。

充電機適應電池類型：充電機至少能為以下三種類型動力蓄電池中的一種充電：鋰離子蓄電池、鉛酸蓄電池、鎳氫蓄電池。

電動汽車充電機詳細參數

恒壓恒流充電模式，自動完成整個充電過程。使整個充電過程更貼近電池原有特性，避免采用機車原充電方式所造成的蓄電池欠充、過充等問題，有效延長蓄電池使用壽命。機車蓄電池充電機工作時無需人工值守，超長時間充電，無過充危險

　　1．采用已非常成熟的Buck---Boost Converter電路拓撲和技術，使得電路可靠性提高。

　　2．由于充電機電路工作在開關狀態，其轉換效率高，整個工作期間效率都在90%以上，不影響機車直流發電機原有工作狀態，對機車其它設備不構成影響。

　　3．采用獨特的控制技術，使升降壓過渡平穩。

　　4．電壓模式、電流模式雙環路控制，工作更穩定。

　　5．保護電路齊全，各單元電路逐級保護，使充電機工作更加可靠。

　　6．獨特的電路布局和構架，使自身輻射小，不對機車其它設備構成干擾，同時抗干擾能力強，自身工作更穩定。

　　1. 該充電機具有手動、自動和短接三種狀態控制，使用操作更加靈活。

　　a) 自動狀態----充電機可根據內燃機工作情況，自動切換工作狀態，自動完成電池的接入（短接狀態）、斷開充電的全過程，不增加工作人員的工作強度。

　　b) 手動狀態----無論是否啟動發電機，均可強制充電機工作在充電狀態，此功能便于在機車保養維護期間，對其電池的保養和維護時，不需使用其它額外充電設備，通過保養檢修時所用110V外接供電線路，就可完成電池的充電保養。

　　c) 短接狀態----在充電機發生故障或不需要充電機工作時，隔離充電機，恢復機車原有線路，無論充電機發生任何情況，均能保證機車正常工作狀態

　　2. 自帶LED電壓和電流顯示，便于監視充電機工作狀態。

　　3. 體積小巧、便于安裝。

　　（1）直流充電機輸入為額定線電壓380V±10%、50±1Hz的三相交流電；

　　（2）對于容量小于（等于）5kW的交流充電機，輸入為額定電壓220V±10%、50±1Hz的單相交流電；

　　（3）對于容量大于5kW的交流充電機，輸入為額定線電壓380V±10%、50±1Hz的三相交流電。

　　（1）充電機沒有與動力蓄電池總成建立連接時，充電機經過自檢后自動初始化為常規控制充電方式（可選擇手動、IC卡或充電機監控系統操作方式）。充電機采用手動操作時，應具有明確的操作指導信息。

　　（2）充電機與動力蓄電池總成建立連接后，通過通信獲得動力蓄電池總成的充電信息，自動初始化為動力蓄電池總成ECU自動控制方式（簡稱自動控制充電方式）。

　　充電機的充電效率和功率因數

　　交流輸入隔離型AC-DC充電機的輸出電壓為額定電壓的50%～100%，并且輸出電流為額定電流時，功率因數應大于0.85，效率應大于等于90%。直流輸入非隔離型DC-DC充電機的效率待定。

　　充電機接口：充電機與電動汽車之間的連接應包括以下幾部分：高壓充電線路、充電控制導引線、充電控制電源線、充電監控通信連接線、接地保護線。同時，充電機應預留與充電站監控系統連接的通信接口。

　　充電機通信要求：推薦采用CAN總線以及CAN2.0協議作為充電機的通信總線形式和通信協議。

　　通信內容包括：動力蓄電池單體、模塊和總成的相關技術參數，充電過程中電池的狀態參數，充電機工作狀態參數，車輛基本信息等。

　　① 交流電源插座必須與充電機的交流電源插頭相匹配。

　　② 交流電壓應較穩定，變化不應超過220V±10﹪范圍。

　　③ 充電操作程序：a、開車輛的電源鎖開關b、充電插頭與車身充電插座c、電源插頭與市電插座相連。

　　④ 充電器接通電源后，當接線正確時電源指示燈亮，1-30A充電電流指示燈亮一路恒充、二路恒充指示燈亮。充電時間虧電狀態下10小時以上為好。

　　⑤ 充電過程變化如下：第一階段恒流25A充電6小時左右；第二階段恒壓充電3小時左右；最后進入浮充階段，這時，浮充燈會亮，充電電流指示燈只亮1-2只，風扇停止轉動。包合燈亮進入浮充階段說明電池電量已經充足。

　　⑥ 待電池充滿電后，或任何需要關機時，必須先斷開電器輸入端電源，然后再斷開充電器與電池之間的連接。