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浅谈直流充电桩原理及未来

作者:admin 发布日期:2018/8/3 关注次数: 二维码分享

随着科技的进步,未来的汽车行业新能源的自动驾驶汽车肯定会是主流。既然是主角,那么作为它的动力提供者充电桩就是必不可少的一部分,充电桩作为电动汽车产业的基础设施建设越来越受到中央和地方政府的重视。今天小编就来分享一下它的原理是什么?又会有什么样的未来。


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关于直流充电桩的电气原理,总结如下:

1.单个的充电模块目前只有15kW,不能满足功率要求,需要多个充电模块并联在一起工作,需要有CAN总线来实现多个模块的均流;

2.充电模块的输入来自电网,是大功率供电,涉及到电网和人身安全,特别是人身安全,需要在输入端安装空气开关(学名是“塑壳断路器”),防雷开关甚至漏电开关;

3.充电桩的输出是高压、大电流,电池是电化学品,容易爆炸,要防止误操作的安全问题,输出要有熔断器;

4.安全问题是较高优先级的,除了有输入端的措施之外,机械锁和电子锁是一定要有的,绝缘检测是一定要有的,泄放电阻是一定要有的;

5.电池是否接受充电,这不是由充电桩决定的,是由电池的大脑、BMS决定的。BMS下发“是否允许充电,是否终止充电,可以接受多大电压,多大电流充电”的指令给控制器,控制器再下发给充电模块。因此,需要有实现控制器和BMS之间的CAN通信,控制器和充电模块之间的CAN通信;

6.充电桩还要接受监控管理,控制器需要通过WiFi或3G/4G等网络通讯模块和后台连接;

7.充电的电费不是免费的,需要安装电表,需要读卡器实现计费功能;

8.充电桩壳体上需要有一目了然的指示灯,通常是三个指示灯,分别表示充电、故障和电源;

9.直流充电桩的风道设计是关键。风道设计除了结构上的学问,需要在充电桩里面安装有风扇,虽然每个充电模块里面都有风扇。


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直流充电桩的技术发展趋势

关于直流充电桩的技术发展趋势,有5个方向值得关注:

1. 超大功率充电堆-功率动态分配-柔性充电

纯电动公交充电站集中停放、运营路线充电的特点决定了其充电解决方案可能朝超大功率充电堆的方向演进。纯电动出租车和物流车甚至也可能朝这个方向演进。30KW充电模块需求变得急迫,其主要推动力就是充电堆的需求正变得急迫。

功率动态分配较先是某公司提出来的,每两个模块后面用一个功率继电器,可以把这两个模块投在左枪也可以投在右枪使用;后来另外一家公司提出新的名词柔性充电,需要大功率充,电流很大的时候,将其它模块投过来使用,小车来的时候可以分开使用,这样做是有一定的道理;柔性在电网中有加大功率这样一层意思在里面,所以提出柔性充电概念也说的过去。不同叫法,实际上是同一意思。

对于180kW及以下的直流充电桩,谈功率动态分配和柔性充电是个伪需求,甚至分体式的意义都不大,但是双枪轮充和均充也许有点实际意义。

充电堆的应用场景是,可以根据当前待充电车辆数量来自动分配给每个车多大功率。这样确保将充电模块的功率用到极致,在车辆不多的时候,每辆车被分配的功率很大,可以更快速地充满。这种应用就需要更多的继电器切换充电模块的功率流向,这会增加一些硬件成本,可靠性难度也增加了一些,当然,也需要对充电控制器的软件进行升级。

2. 社区停车场环行智能充电

所谓环行智能充电,这是个很时髦的概念。具体应用场景是:在一个社区停车场停放了很多电动汽车,中央处理单元主动地巡回检测每台车的电池电量,在夜间自动地轮流将每台车充满。这其实也是一种柔性充电,也需要在社区停车场安装超级充电堆。这种做法的好处是:比交流充电的效率更高,比安装若干个直流充电桩,车主排队等待直流充电的灵活性大,成本也低很多。

3. 家用型壁挂式充电桩进家用电器卖场,进家庭

也许我们可以更加乐观,在解决了电力配送之后,就是将来有能力将中国过量的电力供应输送到每个居民小区的时候,消费者为了追求更快速的充电体验,个人可以自主决定是安装直流充电桩还是交流充电桩,直流充电桩将做得像家电产品一样小巧、漂亮。壁挂式直流充电桩将是一种刚需。这种产品的销售模式就像卖电热器这类商品一样,在商场里面卖,在JD,TMALL上面卖。这种像家电一样的产品将去掉直流充电桩组成中一些不太紧要的部件,将充电控制器和触摸屏功能做到一个充电模块大小的外壳里面,但模具会做得很精致。随着电力电子技术的进步,充电模块功率密度越来高,这个趋势将成为可能。

4. “光充储”充放电一体化

光伏、充电、储能三者组合在一起的概念已经有了具体的产品,就是PowerWall,将来PowerWall进一步发展,构成新型充电站形态,电能在光伏电池板、电动汽车、电网、储能电池四者之间自由地流动。直流充电桩既可以由电网提供电能给电动汽车充电,也可由光伏电池板提供,还可以由储能电池提供。储能电池,电池汽车电池和光伏电池板的电能也可以卖给电网。

5. 共享充电、免费充电

如果以互联网的共享思维来思考未来,任何个人安装的充电桩可以提供给任何其他车主充电,也就是说所有的充电桩都是可以随时开放的。通过互联网工具,车主很容易找到闲置的个人充电桩。

将来充电站可能在互联网的思维下做成了O2O的Off-Line的重要连接节点,只要有车主来充电,可能就要在充电站等待15分钟。充电站将作为重要的广告场地资源,这是不难想象的。

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