鉅大LARGE | 點擊量:860次 | 2019年12月31日
快速充電標準的國際動向
2010年3月,日本成立了名為CHAdeMO電動汽車快速充電器協會;今年5月,通用、大眾等8大車企聯合發表聲明,將共同推廣Combo快速充電系統。
我國電動汽車雖然已經起步多年,但標準未出、建設先行的中國特色,使電動車市場、充電建設面臨尷尬。和歐美日等發達國家相比,在國際標準舞臺上的角色并未受到重視。
一、從一杯茶即得談起
CHAdeMO是一個旨在推動電動汽車快速充電器實現國際標準化的組織。日語「茶でも」的發音是CHAdeMO,其諧音漢譯是一杯茶即得的意思,寓意追求電動汽車快速充電所需時間,僅需喝上一杯茶的功夫即可。
1.功率與時間的設定
充電輸出功率增大可使充電時間縮短,從而提高充電的便利性。CHAdeMO的研究結果表明,10分鐘可使電動汽車行駛50-60km最符合用戶實際需求,經濟性(充電器成本)和實用性(時間消耗)也最好。
▲充電器參數的設定
功率過大將導致充電基礎設施投資加大;大功率充電設備對安全性設計的要求更苛刻。由圖中黃色曲線和第二縱坐標可看出,縮短充電時間、提高充電功率,充電器成本將成倍增加,充電功率大于50kW以后,對縮短充電時間的影響也不明顯。根據實際運行及統計資料分析,設定電動車耗電量為7km/kWh最合理。若以此為依據確定充電10分鐘可行駛50-60km為設計目標,快速充電器輸出功率正好在40~50kW。
2.抑制電池老化對策
快速充電的技術焦點在于如何避免因快充導致的電池老化。造成電池容量降低的主因是高溫和過壓的影響與控制。高壓、高溫極易損壞電池極板,使電容量急速下降。所以,電動汽車必須設有電池管理裝置,以滿足對鋰離子電池在使用中對電壓、溫度等的管控要求。
由于電池性能會因材料特性、使用工況而發生變化,如果靠充電器的模擬一種標準來進行,避免電池老化的方法就只能以最壞的使用環境和最差的電池為前提,確定充電電流才最安全、最保險。如此,快充目的便不可能實現。即使將來電池性能提高了,快充效果同樣難以得到。車載電池受到電池管理系統對溫度的監測與管理,能夠自動將充電電流控制在符合電池溫度要求的范圍內,使溫度過高的問題得以回避。
CHAdeMO采用的快速充電方式如圖所示,電流受控于汽車的CAN總線信號。即在監視電池狀態的同時,實時計算充電所需電流值,通過通訊線向充電器發送通知;快速充電器及時接收來自汽車的電流命令,并按規定值提供電流。
▲CHAdeMO快速充電系統
通過電池管理系統一邊監視電池狀況,一邊實時控制電流,完全實現了快速、安全充電所需各項功能,確保充電不受電池通用性限制。即使未來電池性能提高,充電基礎設施也不會因電池升級換代而淘汰。
3.連接器與接口
作為快速充電的公共設施,需要通過標準化來實現充電器對電動車的通用性。除通訊協議外,連接器與接口須納入標準化范圍。由于安全設計必須以最大電壓和最大電流為前提,所以連接器必須有足夠安全系數,應對潛在風險。
CHAdeMO連接器與接口電路
CHAdeMO方式除了數據控制線外,還采用CAN總線作為通信接口,由于其抗噪性優越且檢錯能力高,通信穩定性、可靠性高,因此作為車載控制器的分散型網絡技術而被廣泛應用。快速充電采用CAN技術時,安全起見特意在網關與其他車載設備分離,使ECU和充電器控制單元實現1對1通信。
上一篇:高分子電池價格及市場供需分析