电动汽车充电插头在充电时的技术方法研究

常规充电制度是依据1940年前国际公认的经验法则设计的。其中最著名的就是“安培小时规则”：充电电流安培数，不应超过蓄电池待充电的安时数。实际上，常规充电的速度被蓄电池在充电过程中的温升和气体的产生所限制。这个现象对蓄电池充电所必须的最短时间具有重要意义。

恒流充电法

恒流充电法是用调整充电装置输出电压或改变与蓄电池串联电阻的方法，保持充电电流强度不变的充电方法。控制方法简单，但由于电池的可接受电流能力是随着充电过程的进行而逐渐下降的，到充电后期，充电电流多用于电解水，产生气体，使出气过甚，因此，常选用阶段充电法。

阶段充电法

此方法包括二阶段充电法和三阶段充电法

①二阶段法采用恒电流和恒电压相结合的快速充电方法，首先，以恒电流充电至预定的电压值，然后，改为恒电压完成剩余的充电。电动汽车充电插头两阶段之间的转换电压就是第二阶段的恒电压。

电动汽车充电站②三阶段充电法在充电开始和结束时采用恒电流充电，中间用恒电压充电。当电流衰减到预定值时，由第二阶段转换到第三阶段。这种方法可以将出气量减到最少，但作为一种快速充电方法使用，受到一定的限制。

恒压充电法

①机械充电站的规模

小型机械充电站可以结合常规充电站建设同时考虑，可以根据需要选择更大容量的变压器。大型机械充电站一般以80~100组充电电池同时充电配置一个大型机械充电站，主要适用于出租车行业或电池租赁行业，一天不间断充可以完成对400组电池的充电。

② 充电站电力配套的典型配置（大型机械充电站）

配电站2路10kv电缆进线（配3*240mm电缆），2台1600kva变压器， 10路380v出线（配4*240mm电缆、50m长、10回路）。

便携式充电

① 别墅

具备三相四线表计，独立的停车库，可以利用已有的住宅供电设施，从住宅配电箱专门放一路10mm2或16mm2的线路至车库的专用插座，来提供便携式充电电源。

② 一般住宅

充电电源的电压在全部充电时间里保持恒定的数值，随着蓄电池端电压的逐渐升高，电流逐渐减少。与恒流充电法相比，其充电过程更接近于最佳充电曲线。用恒定电压快速充电，由于充电初期蓄电池电动势较低，充电电流很大，随着充电的进行，电流将逐渐减少，因此，只需简易控制系统。

这种充电方法电解水很少，避免了蓄电池过充。但在充电初期电流过大，对蓄电池寿命造成很大影响，且容易使蓄电池极板弯曲，造成电池报废。鉴于这种缺点，恒压充电很少使用，只有在充电电源电压低而电流大时采用。例如，汽车运行过程中，蓄电池就是以恒压充电法充电的。

快速充电法

①脉冲式充电法，这种充电法不仅遵循蓄电池固有的充电接受率，而且能够提高电动汽车蓄电池充电接受率，从而打破了蓄电池指数充电接受曲线的限制，这也是蓄电池充电理论的新发展。

电动汽车充电站②2reflextm快速充电法，这种技术是美国的一项专利技术，它主要面对的充电对象是镍镉电池。由于它采用了新型的充电方法，解决了镍镉电池的记忆效应，因此，大大降低了蓄电池的快速充电的时间。铅酸蓄电池的充电方法和对充电状态的检测方法与镍镉电池有很大的不同，但它们之间可以相互借reflextm充电法的一个工作周期包括正向充电脉冲，反向瞬间放电脉冲，停充维持3个阶段。

③变电流间歇充电法，这种充电方法建立在恒流充电和脉冲充电的基础上，如图7所示。其特点是将恒流充电段改为限压变电流间歇充电段。充电前期的各段采用变电流间歇充电的方法，保证加大充电电流，获得绝大部分充电量。充电后期采用定电压充电段，获得过充电量，将电池恢复至完全充电态。通过间歇停充，使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，使蓄电池可以吸收更多的电量。

④变电压间歇充电法，在变电流间歇充电法的基础上又有人提出了变电压间歇充电法，如图8所示。与变电流间歇充电方法不同之处在于第一阶段的不是间歇恒流，而是间歇恒压。在每个恒电压充电阶段，由于是恒压充电，充电电流自然按照指数规律下降，符合电池电流可接受率随着充电的进行逐渐下降的特点。

⑤变电压变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法，合脉冲充电法、reflextm快速充电法、变电流间歇充电法及变电压间歇充电法的优点，变电压变电流波浪式正负零脉冲间歇快速充电法得到发展应用。脉冲充电法充电电路的控制一般有两种：

1）脉冲电流的幅值可变，而pwm（驱动充放电开关管）信号的频率是固定的；

2）脉冲电流幅值固定不变，pwm信号的频率可调。

脉冲电流幅值和pwm信号的频率均固定，pwm占空比可调，在此基础上加入间歇停充阶段，能够在较短的时间内充进更多的电量，提高蓄电池的充电接受能力。

① 典型常规充电站的规模

根据目前电动汽车充电插头常规充电的数据资料，一般以20~40辆电动汽车来配置一个充电站，这种配置是考虑充分利用晚间谷电进行充电，缺点是充电设备利用率低。在高峰时也考虑充电，则可以60~80辆电动来配制一个充电站，缺点是充电成本上升，增加高峰负荷。

② 充电站电力配套的典型配置（前提充电柜具有谐波等处理功能）

电动汽车充电站a方案：

建造配电站设计2路10kv电缆进线（配3*70mm电缆），2台500kva变压器，24路380v出线。其中二路为快速充电专用出线（配 4*120mm电缆、50m长、4回路），二路为机械充电或备用出线，其余为常规充电出线（配4*70mm电缆、50m长、20回路）

b方案：

设计2路10kv电缆线（配3*70mm电缆），设置2台500kva用户箱变，每台箱变配4路380v出线（配4*240mm电缆、20m长、8回路），每路出线设置一台4回路电缆分支箱向充电柜供电（配4*70mm电缆、50m长、24回路）。

快速充电

① 典型快速充电站的规模

根据目前电动汽车快速充电的数据资料，一般以同时向8辆电动汽车充电来配置一个充电站。

② 充电站电力配套的典型配置

a方案、建造配电站设计2路10kv电缆进线（配3*70mm电缆），2台500kva变压器，10路380v出线（配4*120mm电缆、50m长、 10回路）。

b方案、设计2路10kv电缆线（配3*70mm电缆），设置2台500kva用户箱变，每台箱变配4路380v出线，供充电站（配4*120mm电缆、 50m长、8回路）。

机械充电，电动汽车充电插头