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电动汽车充电设备根据不同的分类标准可分为不同类型。按安装位置,可分为车载充电机和充电桩;按输出电源,可分为直流充电桩、交流充电桩(单相、三相);按连接方式,可分为传导式充电和感应式充电。

(1)交流充电

交流充电是以三相或单相交流电源向电动汽车提供充电电源,其特征是充电机为车载系统。由于受到车载充电机空间和散热条件的限制,交流充电功率较小,充电时间长。

国内外对交流充电的技术标准差异较大。其中美国和日本采用SAEJ标准,规定单相充电的最大额定充电功率为8kW;德国采用IEC-2标准,规定单相充电的最大功率为17kW,三相充电的最大功率为52kW;我国采用GB/T.2标准,规定单相充电的额定功率为3.5/7kW,三相充电的额定功率为10.5/21kW。由于我国现有标准为推荐标准,部分电动汽车和充电机生产厂家并未严格执行该标准,造成目前充电设备额定功率差异较大,如比亚迪采用的交流V充电,最大输出电流63A,充电功率达到40kW。国内外电动汽车交流充电标准情况如下表所示

各类标准中关于交流充电额定电压和电流

车载充电机主要有两种电路结构:不可控整流加高频逆变的DC/DC变换器,其对电网谐波影响大,功率因数低;若前级加入功率因数校正(PFC)电路,则对电网谐波影响小,功率因数高。电路基本原理结构如下图所示

普通型车载充电机原理接线图PFC电路原理接线图

(2)直流充电

直流充电是以充电机输出的可控直流电源直接对动力电池进行充电。车载充电机的空间和散热问题使交流充电功率受到一定限制,直流充电将整流设备做在充电桩内,可提供较高充电功率,缩短充电时间。

与交流充电标准情况相似,国际上主要直流充电桩标准也可分为三类。美国采用SAEJ标准,规定直流充电最大功率为kW;我国采用GB/T.3标准,规定最大充电功率为93/kW。国内外电动汽车直流充电标准情况,如下表所示

各类标准关于直流充电电流和电压的规定

直流充电桩由整流滤波电路、DC/DC功率变换器、保护控制电路和输出显示单元等组成,如下图所示。

直流充电机结构框图

采用的整流技术主要包括三相不可控整流和PWM整流。三相不可控整流价格低,但谐波电流大,需加装谐波治理装置;PWM整流功率变换效率高,谐波电流小,但成本高。

(3)无线充电

无线充电技术有电磁感应式、磁场共振式、无线电波式三种。电磁感应式使用两个互感线圈进行无线充电,当输入端线圈中的电流发生变化时,输出端线圈的磁场即会随之发生改变,从而产生感应电流,将能量从输入端转换到输出端。电磁感应无线充电传输距离短,但能量转换率高。磁场共振式原理与声波共振类似,只要两个介质具有相同的共振频率,就能够传递能量,磁场共振式无线充电能够同时对多个设备进行充电,但损耗较高。无线电波方式是通过接收无线电波进行充电,传输功率非常小,且充电效率很低。因此,电动汽车无线充电技术可采用电磁感应式和磁场共振式。

三种无线充电技术工作原理对比

国外车企如特斯拉、沃尔沃、奥迪、宝马、奔驰等已开始研发或测试旗下电动汽车的无线充电系统。中兴通信在国内无线充电领域具有技术领先优势,其充电过程简单,可靠性高,维护成本低。目前,中兴通讯无线充电技术已在部分城市示范应用,与东风汽车合作在襄阳启动全球首条无线充电公交商用示范线,成都路微循环无线充电公交也将正式投运,北京、郑州、云南等地也意向引入无线充电。




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