摘要
随着近些年的全球能源供应枯竭与全球环境卫生安全问题的不断出现,导致每一个发达国家都已经开始高度重视并起步于新能源电动汽车的产业发展。目前,市面上多数的新能源汽车是纯电动汽车,但动力电池的充电系统,不可否认的成为了纯电动汽车不可缺少的一个子系统。电动充电桩也逐渐的出现在汽车加油站和一些停车场,新能源汽车的动力电池，因为充电桩的不同，填充技术需求也是不同的,充电机的种类、充电方式的不同、充电系统的故障与排除等等,毋庸置疑的成为纯电动汽车发展的重中之重。
关键词：纯电动汽车；充电系统；故障；维修
引言
自1885年卡尔.奔驰发明的第一辆汽车开始到现在,汽车的发展变了很多很多,从以前的动力汽油,再到现在的纯电动等等其他的新能源汽车。市面上的新能源汽车大多都是纯电动汽车。自19世纪的第一辆混合电动汽车的正式面世,其中,可充电的锂电池已经是混合动力汽车电池组的主要动力源。由此可见,纯电动能源汽车的采用充电电池技术,是如何实现高效快速充电的关键问题。电池的最大充电量和技术特性关系影响到电动充电器的最大容量和充电性能以及混合动力电池的最大承载能力。但是随着现在信息科技的不断飞速发展,动力电池本身的自动充电处理速度不断得到提高,充电处理技术及其系统的综合性能也在不断得到提高,现已可以满足许多不同类型应用以及场合快速进行充电的应用需要。目前不少的加油站,停车场都已经安装了快冲充电桩。
一、新能源汽车充电系统介绍
（一）新能源汽车充电的类型
新能源汽车由于充电不同，导致充电的类型也大不相同，具体的有位置、方式、时间等等。
1、按设备分类
（1）车载充电机
车载充电器主要是泛指汽车安装纯电动能源汽车,利用位于地面上的交流电力供电系统网络和利用车辆移动电源对蓄电池各种装置车辆进行自动充电(汽车配有安装汽车动力充电器,汽车动力充电能量发生器和汽车能量充电回收器等充电器的多种操作),载充电机装置具有一个可以转换为纯能源电动汽车的过充动力电池,安全和自动执行充电管理功能。它允许汽车充电器根据动力电池电量管理控制系统(bms)系统提供的充电数据进行动态设定调整汽车充电电流或过充电压控制参数,并自动执行车辆相应的充电动作以便于执行汽车充电管理过程。你可以完成。因为电荷时间很小,因为车辆充电器本身的充电率小(通常为5-8小时),所以纯电动汽车本身限制在主体的重量和体积,因此车载充电器的体积也耗尽。你会。小巧轻便(小于约5千克)是可能的。但由于接口与电池管理的设备都安装在车内,所以它们可以利用汽车内部自身的总线进行联络通信。
（2）非车载充电机
非汽车充电器是今天在许多停车场发现的表面充电器。充电场所和充电工具有不同的需求，主要适用于的场地有家庭、充电站及各个不同类型的公共场所。非车载充电机则具有很高的充电速度,所以充电机在体积与负载下的重量会比较高。由于整个地面式充电机和动力电池管理系统的每个位置都基本上是完全分开的,所以他们之间必须经过有线或者无线才能进行联网。
2、按充电方式分类
（1）传导型充电
传导充电，也就是市面上大部分相同的接触充电，是目前市售最常见的将充电电源端子(插头)直接连接在一辆汽车(插座)上的一种方式,利用金属性进行接触而实现导电。该种充电模式的主要优点之处在于其技术成熟,工艺操作简便,而且成本不高。然而,缺点之处就是由于导体暴露于外部,这会造成不安全,并且多次插入和去除操作会因磨损和撕裂,导致接触件松动,这导致电能的有效传输。
（2）无线型充电
目前纯电动汽车无线充电的主要研究方向是感应充电，这也是一种非接触充电。它使用感应耦合，允许电力在没有接触的情况下传输，使充电更安全。
3、按充电模式分类
（1）通常的充电方式
在正常的充电方法中,使用小电流或中电流以恒定电压或恒定电流进行充电。这种充电方式的持续时间相对较长(5~8h,有时甚至会达到10~12h),虽然这种充电方式的充电持续的时间比较长，但在功率较低的时候也能很好地进行充电,降低了成本,也就是说提高了它们的充电效率与延长了蓄电池的寿命。一般来说,常规充电模式的主要优势之一就是充电持续时间太久,如果发生了紧急情况,则很有可能会得到适应。
（2）快速充电
快速充电，它就是可以在极短的时间内，在停车场里可以快速的，极短时间内由大功率电流进行充电的一种服务（时长大约为20min-2h）。这种快速充电模式的优势在于充电时间会缩短，相比于传统汽车的加油时间不是太长,但是由于是快速充电对于电池和地面电网来说,伤害比较大,还有其他的比如成本大等等。，以至于快速充电只能使用专门的充电站。
（3）动力电池组快速更换
动力电池组被更快更换,直接更换纯电动车动力电池,因此可以达到填充的效果。这种模式的更换时间与充电火车油(约5-10分钟)的时间非常相似。动力电池组的快速替代相较于其他两种快速充电方式来说,在于快速充电的时间上来说,是大大的减短了充电时间,然而,这种充电方法具有更高的要求。需要提供具有原始强度电池组的相同标准电动电池组。此外,该操作需要专业的能量来利用专业的机械仪器快速更换电源包,这非常昂贵。
（二）充电接口
充电接口主要指用于连接各种可移动电缆和纯粹用于电动汽车的充电元件,通常包括两个主要的部分:充电插座和充电插头,是采用传导型充电方法使用的所需要设备。由于应国家标准,由于额定充电电流需要为16A或更大,因此纯电动车辆需要温度监测和过热保护功能。不仅如此,必须在电源插座和车辆插座上安装电子锁定装置。同时充电接口分为慢充接口和快充接口。
1、慢充接口
慢充接口的位置,一般不同，不同车型的慢充接口的位置可能有所不同。当然慢充接口的定义都是一样的,如图1所示。
触头标识功能定义：
L交流电源
NC1备用触头
NC2备用触头
N中线
PE保护接地（PE），连接供电设备地线和车辆车身地线
CC充电连接确认
CP控制确认
2、快充接口
目前大多车型的快充接口，都是安装在前中网后面，在更早一些的车型中，快充接口也是直接通过气缸罩安装到前机舱内,所以我们在进行快充工作时总是需要先打开前机舱内的气缸罩。下面是一个为了提供速度快充容量的接口定义的示意图。快充端子的接口结构如下文图2所示。
（三）连接方式与充电模式
1、连接方式
新能源汽车连接电网分为A、B、C三类。
a类:在与新能源汽车的自身的电网之间进行连接，使用的是永久性的互联网连接以及新能源汽车充电插头。
b类:与纯电动汽车或者是交流输送电网相连接时,车辆在使用一个带有插头和配电器的单片机等电缆元件的情况下进行独立运转。
C类:在新能源汽车连接到交流电网时，使用的的必须是与电源相连接电缆和插头。
2、充电模式
根据国家相关标准和规定,为纯能源电动汽车提供的电网(水力)连接有四种模式,具体如下:
模型一:当连接一个纯粹的类型的无刷电动汽车交流(支持)网络,电源侧应配备一个插头和一个无刷电源插座,满足要求GB2099.1GB1002,和权力方面应该配备一个半导体高阶段,中性和地面保护。缺点是需要单相交流供电，但不允许输出大于8A和250V。
模式二:在电源保护方面，插座和接地导体的使用应符合GB299.1和GB1002的要求。在电源保护方面，采用相保护、中性线和接地导体。在负载连接中使用电缆控制和保护装置。采用单相直流供电时，电源端子接在满足电源要求的16a配电插座上时，输出功率不应超过13a。当电源端子接在10a且满足电源要求的配电插座上时，输出功率不应超过8A。
模式三:将纯电动汽车连接到交流网络(电源)时，使用专用的电源设备。纯电动汽车直接连接交流电网，控制和引导装置安装在专用供电设备上。具有剩余电流保护，适用于A、B、c三种连接方式，使用单相电源时，电流不大于32A;适用于三相电源，电流超过32A时的C模式。
（四）充电桩的作用和类型
纯电动车辆的充电功率非常大(电流相对较大)。如果使用平民220V插头和插座,它将导致充电线和插头插座承受如此大的电流,这将导致插头和电线燃烧,所以纯电动汽车需要一个特殊的充电桩,它可以承受大电流。众所周知,充电桩是纯电动车辆的充电站。目前,充电桩通常固定在路边,加油站或停车场。可以使用硬币或购买专用IC卡充电纯电动车辆。充电桩在两个或多个纯电动车辆同时充电,并且从没有电费到满充电的时间约为6-8小时。然而,考虑到进一步改善和提高公交收费桩的工作效率及其实用性,我国将会为未来纯电动自行车开发中增加更多的充电和补偿功能。
（五）车载充电机
板载充电器系统采用高频开关电源技术,其主要的功能之一就是将ac220v直流电转换成高压直流电,充电,以有效地确保驾驶员和车辆的正常驱动。与此同时,板载充电器还可以提供相应的保护功能,包括过电压,低压,过流,电流不足和其他保护措施。但是当充电系统发生异常情况时,它将暂时停止进行充电。它与我们传统的工业用电源,它同样具有效率和功耗较低。在充电过程中,充电器之间需要协调充电桩,BMS和其他部件。具有高速can网络与bms通讯功能。获得了全部和所有在进行充电前、进行充电时间中、进行充电后的全部和所有单一锂离子电池系统的参数,全部和所有单一锂离子电池的实时信息。
（六）不同充放电对蓄电池续驰里程和寿命的影响
而汽车最脆弱的莫过于电池了。如果电池的使用寿命比之前的能够连续延长30%以上,按照每组单位的电池售价6000元进行计算,如果单位的电池已经使用后维护得当,则每组单位的电池售价最多可以达到1500元;一组锂离子动力电池的正常使用寿命约5年。如果其电池的使用寿命尽量能够比前期提高30%以上,按照每组电池的售价6.5万元进行计算,如果每组电池的日常使用和保养得当,每组电池至少可以节省6500元,体现了电池日常保养的社会经济效益。过充、过度放电及大功率电流的放电都是太阳能蓄电池最忌讳的。过充电是一个充电的问题,过度释放的电流则是在骑行中应该特别注意的一个问题:1。过充:从技术和理论上讲,充电电压一直都是我们所研究和讨论的内容核心,理论上我们可以肯定,但在实际的生产中,由于设备制造过程工艺及仪器的误差等各种原因,并不尽如人意。我们到底怎样能够避免这个问题?我们绿色充电装置就可以解决。该装置可以能在充电时实现对电池的运行进行实时监测,在确保电池完全充满后,充分地保证电池不会被过度充电。充电性能的问题还反映到了电池放电性能的程度。经测量,电动汽车的满载起步启动电流远远超出了运行起步启动电流的3-5倍。我们可以很清楚地看到,电池受损的原因是明显的。如此巨大的工作电流不但会给电池产生极大的破坏,而且对于控制器来说也将会是一个很重要的考验。同时,上坡亦是大电流放电的主要原因,特别是对于较长陡坡,应尽量避免高速起动或者低速。三对于一般纯电动汽车的安全驾驶,需要专业的技术人才。司机们不但需要持有相关驾驶执照,还必须接受电动汽车的使用技能培训。经培训考评,取得培训单位部门出具的上岗证后方能作业。在驾驶一辆电动汽车时,时刻警惕前方行人的情况、汽车及其他路况。如果在道路中行人及其他车辆比较多,路况差,十字路口、弯道处,应提起放电开关,使车辆滑转制动一次,使其能降低至少30m以上。
（七）充电时间
新能源汽车的工作方式对于充电时间也有不同的限制，因此，只有不同的充电方式才能满足不同的充电要求。另外,不同类型的电池也具有它们最佳的充放电电压、容量及所占的充放电时间。在我们传统的充电模式下,电池会花费比较长的充电周期,一般都需要8-12小时乃至更多的充电周期。由于二次电池没有记忆效应,汽车电池能源的补偿主要是依靠电网,也就是说利用电网的电能为二次电池提供充电。这样,充电质量的高低直接决定了车辆动力电池运行工况下能源供应、储藏及其使用寿命的高低,并且会直接影响到电动汽车的利用率。因此,在实际的应用中,可以考虑采用快速充电的方式,减少充电时间,也就是我们可以考虑采用正常充电的方式,进行短时补充充电。电动汽车的充电处理技术作为维持电动汽车正常运行的必须技术手段,对于电动汽车整个寿命都有着很大的影响。
前面介绍了不同区域在日常使用的过程中的充电方式,这些的充电方式、充电时间的差异,主要的差异表现在:
常规充电方式主要是在晚间：当天的电动车正常运行后,会在专区内的一个充电站里对其进行较短时间的夜间充电,一般需要等待到第二天才能正常运行。夜间充电的主要特征之一就是充分利用了供电系统的低谷,平衡了这个地区白天和夜间的使用量。此外,充电站位于人口稠密的地区,使纯能源电动汽车从发往旅客起点距离大大缩短。
补充充电一般在白天进行：对新能源汽车而言,夜间充电时所产生的锂离子蓄电池功率和容量基本上都可以满足一日每天的使用要求,但当停车任务太大或负载持续时间太长时,电动汽车必须尽量充分利用在停车等待期间补充能源。由于二次电池具有无记忆特点,对电池的使用寿命没有明显的影响,更重要的一点就是对电池日间工作没有任何影响。
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