一、目前推廣應(yīng)用的難點(diǎn)是一次持續(xù)里程短、充電時(shí)間長(zhǎng)

 

       1)一次持續(xù)里程短。目前電動(dòng)汽車一次持續(xù)里程比較合理的在200公里到300公里之間。但與燃油車相比還差一半以上。商家一而再三打廣告，說一次充電能跑500公里、800公里，是在誤導(dǎo)了消費(fèi)者。實(shí)際情況是，電動(dòng)汽車一次充電能跑多少公里，與車載電池多少是成線性有關(guān)的。要跑得越遠(yuǎn)，車載電池量必須裝越多。

 

       車載電池量在汽車工程設(shè)計(jì)值上，必須要考量其技術(shù)上可行性，經(jīng)濟(jì)性的合理性。與燃料車的油箱容積大小設(shè)計(jì)是一樣，不是可以任意地?zé)o限大的。目前電動(dòng)汽車的一次里程不能做到燃油車一樣的長(zhǎng)，主要理由是由于動(dòng)力電池的比能量與汽柴油相相比，還差100多倍。我們每天能聽到動(dòng)力電池技術(shù)在進(jìn)步，但是從科學(xué)上講，在短期內(nèi)，動(dòng)力電池新能源汽車一次里程上沒有可能趕上燃油汽車的。

 

       2)充電時(shí)間長(zhǎng)達(dá)6-8個(gè)小時(shí)，是比較科學(xué)的。也就是說，實(shí)際上電動(dòng)汽車充電的便捷性是大家不能接受的。一是用家里220V交流電來充電，充電時(shí)間要6-8小時(shí)；二是到充電站用直流充電，除了排隊(duì)外，充電過程要的時(shí)間也必須要在30分鐘以上；三是買換電池的車吧，基本上沒有賣的。

 

       二、提高充電方便性基本途徑

 

       1)如果能用民用交流電充電，如果充電時(shí)間少于要3小時(shí)能接受；

 

       2)如果到充電站用直流充電，充電時(shí)間少于1個(gè)小時(shí)能接受；

 

       3)如果換電池，必須電池是自己專用，是可以接受。

 

       三、鋰離子動(dòng)力電池組的充電模式

 

       下面是充電曲線，即充電模式采用“限流、限壓”兩階段充電模式。

 

       1)限流過程：

 

       這一階段的充電叫 “限流”充電，充電電流保持在限流值。隨著充電的延續(xù)，電池電動(dòng)勢(shì)不斷上升，電池的充電壓也不斷上升。當(dāng)電池電壓上升到允許的最高充電電壓時(shí)，保持恒壓充電。廠家建議：一般采用最佳充電倍率(鋰離子電池為0.3CA)進(jìn)行限流充電。

 

       2)限壓過程：

 

       在這一階段，由于電池電動(dòng)勢(shì)還在不斷上升，而充電電壓又保持不變，所以電池的充電流呈雙曲線趨勢(shì)不斷下降，一直下降到零。這一階段的充電叫恒“恒壓”充電，這一階段的充電電壓：U=E+IR=恒壓值。

 

       (實(shí)際做法：當(dāng)充電電流減小到0.015CA時(shí)就可停止充電。)

 

       三、對(duì)離子動(dòng)力電池組充電，實(shí)際是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程

 

       充電系統(tǒng)必須具有自動(dòng)調(diào)節(jié)充電參數(shù)、自動(dòng)控制和自動(dòng)保護(hù)功能：

 

       1)自動(dòng)調(diào)節(jié)充電參數(shù)

 

       a)例如，在充電時(shí)，尤其在恒壓充電階段，如果電池組中有某一個(gè)單體電池的充電電壓超過允許的充 電電壓(根據(jù)不同鋰電池的特性一般設(shè)定為3.9V～4.3V之間)時(shí)，充電系統(tǒng)應(yīng)會(huì)根據(jù)電池管理系統(tǒng)(BMS)輸出的信號(hào)，自動(dòng)減小充電電壓和電流，使該電池的充電電壓不超過允許的充電電壓，防止該電池過壓充電。

 

       b)再如，在充電開始時(shí)，經(jīng)電池管理系統(tǒng)(BMS)監(jiān)測(cè)到有某一個(gè)單體電池的電壓過低，充電系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)改小初始充電電流，待電池的電壓正常后，再轉(zhuǎn)入正常充電。

 

       所以，在充電過程中，充電系統(tǒng)必須能根據(jù)電池組的狀態(tài)、電池管理系統(tǒng)(BMS)輸出的信息和整車監(jiān)控輸出的信息，自動(dòng)調(diào)節(jié)充電參數(shù)和自動(dòng)控制充電。

 

       2)自動(dòng)控制和自動(dòng)保護(hù)功能

 

       在充電過程中，電池組和電動(dòng)車發(fā)生任何不正常情況時(shí)，如電池組短路、斷路、高溫、起火和有電池?fù)p壞時(shí)，充電系統(tǒng)應(yīng)能迅速切斷電源，停止充電。

 

       3) 與整車CAN總線通信

 

       在充電過程中，充電系統(tǒng)的信息可與整車CAN總線通信。

 

       四、對(duì)電池充電實(shí)際上“電”能轉(zhuǎn)換成“化學(xué)”能過程

 

       對(duì)電池充電必須配備充電設(shè)備——充電器。充電器就是把交流電網(wǎng)電源經(jīng)過整流濾波后，并經(jīng)一系列調(diào)控后，輸出DC電源，供給動(dòng)力電池組進(jìn)行充電，即電池組接受的直流電。充電器分為三類：

 

       a)早期使用最多的充電器是采用可控硅作整流控制元件的工頻充電器。必須配置一個(gè)龐大而笨重的工頻變壓器。而且效率低、功率因數(shù)低、容易對(duì)電網(wǎng)造成污染。

 

       b)高頻開關(guān)電源充電器。它具有體積小，重量輕，工作可靠，效率高，功率因數(shù)高、不怕電網(wǎng)波動(dòng)和不造成電網(wǎng)波動(dòng)、既不怕電網(wǎng)干擾又不干擾電網(wǎng)、功率可小可大，容易實(shí)現(xiàn)智能化等優(yōu)點(diǎn)。特別適合做小功率到大功率、特大功率的高頻開關(guān)電源充電器。可以通過模塊的串聯(lián)，做成高壓充電器；也可以通過模塊的并聯(lián)，做成大電流充電器；還可以通過模塊的串聯(lián)和并聯(lián)，做成高電壓、大電流的大功率充電器。該開關(guān)電源充電器還具有根據(jù)電池管理系統(tǒng)(BMS)的信息，自動(dòng)調(diào)節(jié)充電參數(shù)和自動(dòng)保護(hù)電池的功能。

 

       c )種脈沖充電器，結(jié)構(gòu)比較復(fù)朵，技術(shù)難度較大。脈沖充電可以減少電池在充電時(shí)產(chǎn)生的極化現(xiàn)象，從而提高電池的充電效率，減少充電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)快速充電。

 

       以上說明，電能變成化學(xué)能是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，必須有充電器和BMS協(xié)同工作，才能完成這一工作。

 

       五、充電時(shí)間長(zhǎng)是電動(dòng)汽車推廣應(yīng)用的一個(gè)難題

 

       1)難題之一：按最佳充電要求對(duì)電動(dòng)汽車充電的充電時(shí)間，至少要3個(gè)小時(shí)。因此，電動(dòng)汽車的充電方式不能像燃油汽車在加油站加油那樣，在像加油站那樣的充電站進(jìn)行充電。

 

       2)難題之二：電動(dòng)汽車的充電系統(tǒng)是各自獨(dú)立的。它不可能在充電站里并聯(lián)充電。也就是說不能幾輛電動(dòng)汽車共用一臺(tái)充電器。

 

       五、電池快充(快換)是市場(chǎng)對(duì)電動(dòng)汽車的必然要求

 

       1)電池快充的技術(shù)難點(diǎn)：能做到20分鐘充滿電，電動(dòng)汽車的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力將會(huì)明顯提升。其難點(diǎn)是：

 

       a)要有能接受快充的電池。前磷酸鐵鋰鋰離子電池來說是可能的3CA的充電倍率進(jìn)行充電，鈦酸鋰電池可以接受更高的10CA的充電倍率進(jìn)行充電。

 

       b)20分鐘充滿電，那至少要用3CA的充電倍率進(jìn)行充電，電池組導(dǎo)線及接頭的容量至少要增加5倍以上，如何解決？

 

       c)充電設(shè)備所需的功率很大。以一輛電動(dòng)大巴為例，它配置600Ah的電池120個(gè)。3CA的充電電流為1800A，充電電壓510V。充電器的輸出功率為918kw，電網(wǎng)提供的功率1150kw，如何解決？

 

       2)電池快換的技術(shù)難點(diǎn)：換一次電池的時(shí)間大約需要10分鐘，大眾是滿意度，但是其技術(shù)難點(diǎn)是：

 

       a)用快速更換法時(shí)，要求電池組的容量減半。這樣一來，電池的放電倍率增加一倍，會(huì)使電池的壽命減少。

 

       b)用快速更換法時(shí)，對(duì)電池組的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和電池的一致性、充電控制要求更高，增加電動(dòng)車的運(yùn)行成本。

 

       c )如果仍然保持電池合理的配置，那么也要增加一倍的電池儲(chǔ)備，自然會(huì)增加電動(dòng)車的運(yùn)行成本。

 

       六、觀點(diǎn)及建議

 

       1)電動(dòng)汽車與燃油汽車相比，在一次性里程和能量加注的便捷性上，是沒有辦法比的。

 

       2)對(duì)電動(dòng)汽車的用途進(jìn)行具體分析，進(jìn)行綜合考量，進(jìn)行組合法，提高充(換)電的便捷性。基本原則是電動(dòng)汽車是充電不是換電，規(guī)充電為主、快速補(bǔ)充充電為輔的充電方式為好。常規(guī)充電的時(shí)間約4小時(shí)。我們主張快速補(bǔ)充充電的充電倍率1CA左右，充電1小時(shí)，就可充電80%以上。

 

       3)對(duì)于電動(dòng)公交車而言，充電站就設(shè)在公交車總站內(nèi)。在晚間下班后利用低谷電充電，可利用時(shí)間5～6小時(shí)。白天運(yùn)行的車輛，續(xù)駛里程不夠時(shí)，可利用中間休息待班時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)充充電。10米以上公交車以架空接觸網(wǎng)充電位最佳，以槍充為輔。

 

       4)其他車輛以槍充為主，配交流充電機(jī)和直流充電，兩個(gè)模式應(yīng)該是標(biāo)配。

 

       5)快速補(bǔ)充充電的充電倍率1CA，充電80%以上，最快不能超過3C，要有耐心等20分鐘以上。

 

       6)隨車帶15Kw以下便攜的充電器，走到哪里充到哪里。

 

作者：雷洪鈞