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純電動汽車充電過程演示實驗

  
實驗七 純電動汽車充電過程演示

一、 實驗目的

1. 正確認識純電動汽車充電系統的作用。
2. 了解純電動汽車充電的操作。
3. 對純電動汽車充電過程演示,觀察其結構,分析其工作原理與過程,熟悉其部件。
4. 對純電動汽車充電系統有一個初步的認識及掌握純汽車充電的操作。

二、 實驗原理及說明

1.萬用表功能使用介紹.
2.動態檢測時直接在面板上檢測;
3.電源說明:實驗臺安裝電源總開關點火開關控制;
4.簡易型車載充器模塊外觀圖;直流充電器就是把電網電源經過整流濾波后,并經一系列調控后,輸出DC電源,供給動力電池組進行充電。 目前使用最多的直流充電器是高頻開關電源充電器。

6.車載充電系統
充電系統是新能源汽車主要的能源補給系統。

交流充電樁只提供電力輸出,沒有充電功能,需連接車載充電器為電動汽車充電,相當于只是起了一個控制電源的作用。
直流充電樁,如圖4所示為直流電動汽車充電樁,俗稱“快充”,固定安裝在電動汽車外,與交流電網連接,可以為非車載電動汽車動力電池提供直流電源的供電裝置。直流充電樁的輸入電壓采用三相四線AC 380V±15%,頻率50Hz,輸出為可調直流電,直接為電動汽車的動力電池充電。

車載充電器,車載充電器(On-board Charger,也稱車載充電機)。車載充電器是充電系統的重要組成部件,將220V交流電轉化為動力電池的直流電,實現電池電量的補給。車載充電器內部結構,如圖5所示。

7.充電的方法及特點
新能源汽車動力電池充電的方法主要有快速充電(直流快充)和常規充電(交流慢充)以及更換電池的方式等。
直流快充和交流慢充方式的區別是:
直流充電(快充)主要是通過充電站的充電樁將直流高壓電直接通過直流充電口給動力電池充電。
交流充電(慢充)主要是通過家用電源插頭和交流充電樁接入交流充電口,通過車載充電器將220V交流電轉為330V直流電(比如比亞迪E6)給動力電池進行充電。
1)快速充電
常規蓄電池的充電方法一般時間較長,給實際使用帶來諸多不便?焖俪潆婋姵氐某霈F,為純電動汽車的商業化提供了技術支持。
快速充電又稱直流快充或應急充電,是以較大直流電流在電動汽車停車的20min~2h的短時間內,為其提供充電服務,一般充電電流為150~400A。
快速充電模式的優點是充電時間短。但是,相對常規充電模式,快速充電也存在一定的缺點:
(1)“快充”實際并不快,而且降低動力電池使用壽命。
電動汽車充電快慢與充電器功率、電池充電特性和溫度等緊密相關。當前電池技術水平下,即使快充也需要30min才能充電到電池容量的80%,超過80%后,為保護電池安全,充電電流必須變小,充到100%的時間將較長。此外,在冬天氣溫較低時,電池要求充電電流變小,充電時間會變得更長些。
2)常規充電
蓄電池在放電終止后,應立即充電(在特殊情況下也不應超過24h)。常規充電電流相當低,約為15A,這種充電叫作常規充電(交流慢充或慢速充電)。常規蓄電池的充電方法都采用小電流的恒壓或恒流充電,一般充電時間為5~8h,甚至長達10~20h。這種充電方式是利用車載充電器,接220V交流電即可。
常規慢充方式的適用情況主要有:
(1)用戶對電動汽車的行駛里程要求相對較低,車輛行駛里程能滿足用戶1天的使用需要,利用晚間停運時間可以完成充電。
(2)由于常規慢充充電電流和充電功率比較小,因此在居民區、停車場和公共充電站都可以進行充電。如圖6所示。
(3)規模較大的集中充電站,能夠同時為多輛電動汽車提供停車場地并進行充電。

8.慢充和快充控制策略
快充和慢充的流程均為:采用恒流—恒壓充電方法,在不同溫度范圍內以恒定電流充電至動力電池組總電壓達到或最高單體電壓達到此溫度條件下的規定電壓值,以恒定電壓充電至電流小于0.8A后停止充電。

9.動力電池組的充電要求
充電模式采用“限流、限壓”兩階段充電模式。充電開始階段,一般采用最佳充電倍率(鋰離子電池為0.3CA)進行限流充電。在這一階段,由于電池的電動勢較低,即使電池充電電壓不高,電池的充電流也會很大,必須對充電電流加以限制。所以,這一階段的充電叫 “限流”充電,充電電流保持在限流值。隨著充電的延續,電池電動勢不斷上升,電池的充電壓也不斷上升。當電池電壓上升到允許的最高充電電壓時,保持恒壓充電。在這一階段,由于電池電動勢還在不斷上升,而充電電壓又保持不變,所以電池的充電流呈雙曲線趨勢不斷下降,一直下降到零。但在實際充電過程中,當充電電流減小到0.015CA時就可停止充電。這一階段的充電叫恒“恒壓”充電,這一階段的充電電壓:U=E+IR=恒壓值。 充電過程及充電電壓、電流的變化如圖7所示。

圖7 充電過程及充電電壓、電流的變化

三、 實驗儀器
實驗儀器,包括儀器設備條件、物質條件、相關文獻資料等。

序號 名稱 數量 主要用途
1 純電動汽車動力系統實訓平臺
2 汽車電工絕緣工具組
3 高壓萬用表
4 絕緣手套
5 絕緣拆裝工具
6 220V 電源插座
7 充電線束


四、 實驗內容和步驟

(一)純電動汽車車載充電器模塊認識
1.觀摩純電動汽車動力系統實訓臺,識別車載充電器部件安裝位置。
2.觀摩純電動汽車動力系統實訓臺,識別車載充電器模塊各引線功能。

(二)充電過程演示
1.閉合電源總開關。
2.關閉點火開關。
3.充電線束一側插上車載側的充電口,另一側插上220V的插座。
4.充電器提供DC電源給電池充電,電池內部設置充電保護裝置以控制充電最佳電流。
5.萬用表測量電池電壓。
6.實訓實驗完畢后,關閉點火開關,斷開電源開關,整理好充電線束與設備。

五、 實驗報告
1.如何測試車載充電器模塊?
2.簡述車載充電器模塊原理與功能?
3.記錄且分析實測數據結果。
4.簡述快充與慢充的區別?

六、 預習與思考題
1.純電動汽車組成結構與工作原理。
2.純電動汽車車載充電器結構與原理。

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