四、对电池充电实际上“电”能转换成“化学”能过程
对电池充电必须配备充电设备——充电器。充电器就是把交流电网电源经过整流滤波后,并经一系列调控后,输出DC电源,供给动力电池组进行充电,即电池组接受的直流电。充电器分为三类:
a)早期使用最多的充电器是采用可控硅作整流控制元件的工频充电器。必须配置一个庞大而笨重的工频变压器。而且效率低、功率因数低、容易对电网造成污染。
b)高频开关电源充电器。它具有体积小,重量轻,工作可靠,效率高,功率因数高、不怕电网波动和不造成电网波动、既不怕电网干扰又不干扰电网、功率可小可大,容易实现智能化等优点。特别适合做小功率到大功率、特大功率的高频开关电源充电器。可以通过模块的串联,做成高压充电器;也可以通过模块的并联,做成大电流充电器;还可以通过模块的串联和并联,做成高电压、大电流的大功率充电器。该开关电源充电器还具有根据电池管理系统(BMS)的信息,自动调节充电参数和自动保护电池的功能。
c)种脉冲充电器,结构比较复朵,技术难度较大。脉冲充电可以减少电池在充电时产生的极化现象,从而提高电池的充电效率,减少充电时间,实现快速充电。
以上说明,电能变成化学能是一个十分复杂的过程,必须有充电器和BMS协同工作,才能完成这一工作。
五、充电时间长是电动汽车推广应用的一个难题
1)难题之一:按最佳充电要求对电动汽车充电的充电时间,至少要3个小时。因此,电动汽车的充电方式不能像燃油汽车在加油站加油那样,在像加油站那样的充电站进行充电。
2)难题之二:电动汽车的充电系统是各自独立的。它不可能在充电站里并联充电。也就是说不能几辆电动汽车共用一台充电器。
六、电池快充(快换)是市场对电动汽车的必然要求
1)电池快充的技术难点:能做到20分钟充满电,电动汽车的市场竞争力将会明显提升。其难点是:
a)要有能接受快充的电池。前磷酸铁锂锂离子电池来说是可能的3CA的充电倍率进行充电,钛酸锂电池可以接受更高的10CA的充电倍率进行充电。
b)20分钟充满电,那至少要用3CA的充电倍率进行充电,电池组导线及接头的容量至少要增加5倍以上,如何解决?
c)充电设备所需的功率很大。以一辆电动大巴为例,它配置600Ah的电池120个。3CA的充电电流为1800A,充电电压510V。充电器的输出功率为918kw,电网提供的功率1150kw,如何解决?
2)电池快换的技术难点:换一次电池的时间大约需要10分钟,大众是满意度,但是其技术难点是:
a)用快速更换法时,要求电池组的容量减半。这样一来,电池的放电倍率增加一倍,会使电池的寿命减少。
b)用快速更换法时,对电池组的标准化设计和电池的一致性、充电控制要求更高,增加电动车的运行成本。
c)如果仍然保持电池合理的配置,那么也要增加一倍的电池储备,自然会增加电动车的运行成本。
七、观点及建议
1)电动汽车与燃油汽车相比,在一次性里程和能量加注的便捷性上,是没有办法比的。
2)对电动汽车的用途进行具体分析,进行综合考量,进行组合法,提高充(换)电的便捷性。基本原则是电动汽车是充电不是换电,规充电为主、快速补充充电为辅的充电方式为好。常规充电的时间约4小时。我们主张快速补充充电的充电倍率1CA左右,充电1小时,就可充电80%以上。
3)对于电动公交车而言,充电站就设在公交车总站内。在晚间下班后利用低谷电充电,可利用时间5~6小时。白天运行的车辆,续驶里程不够时,可利用中间休息待班时间进行补充充电。10米以上公交车以架空接触网充电位最佳,以枪充为辅。
4)其他车辆以枪充为主,配交流充电机和直流充电,两个模式应该是标配。
5)快速补充充电的充电倍率1CA,充电80%以上,最快不能超过3C,要有耐心等20分钟以上。
6)随车带15Kw以下便携的充电器,走到哪里充到哪里。