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电池快充的原理是什么?

浏览次数:114 发布日期:2019-10-09

网友问题:

电池快充的原理是什么?


网友回答:

电动汽车的电池快充,是有一套完善的标准的,并不是随随便便就直接给电池充电(如果大家随便用电、接线来进行充电,通用性差不说,还存在比较大的风险),目前我国的电动汽车的充电相关标准如下图所示,是国标的GBT 18487、GBT 20234以及 GBT 27930。

中国所有的电动车,都需要按照图中所示的国标要求,进行充电协议方面的设计(其实这个标准,在2011年有过第一版,图片展示的是2015年发布的第二版国标)

当然,上述标准中包括了快充和慢充,应题主的要求,今天只回答电池快充的原理。下面展示一部分和快充原理相关的东西:呐,下面这幅图呢,就是快充的原理电路结构图了。就不展开详细讲了,大概意思就是,规定了快充桩内部电路和车辆端的内部电路,及其连接方式 (不做过多的详细解释,要细说能说上一整天啊……捂脸,可以自己查查国标文档去)

嗯,下面这两幅图呢,就是快充的接口造型结构图了。包括了 充电枪的接口(插头端),和车辆端(插座端)的插座接口图(也不详细描述了,看图看图,要说也能说很久……)

再上两张实物图,左图是国标的快充接口。右图是特斯拉中国版的充电接口,美国车要在中国使用快充,得改成中国的国标接口…由于特斯拉的快充和慢充的充电口是在一起的,到中国后,要适应中国的标准,不得不把充电口区分出快充和慢充。因为设计空间已经不足,特斯拉只能在原来充电口的位置旁新增一个中国国标接口,导致了不少问题,比如充电时另一个口裸露,还有就是防水几乎完全没有…

最后再介绍一下充电时序流程控制图,参考下面几张从简单到复杂的几张流程图,我们可以大致了解整个控制流程的方案。不要认为这是机密,因为全中国生产的电动汽车和快充桩都是按照这个标准的流程去设计开发的。毕竟中国那么多电动车厂家,如果没有一个统一的标准,那么多的电动车和充电桩怎么相互通用匹配嘛。当然,细节方面,各厂家还是会有一点点差异,比如绝缘检测时间、等待反馈周期等,这些在国标的文件里都会有一定的余量。

OK,实物插头插座、充电电路、充电控制时序,三个部分都凑齐了,我们就可以开始正式充电了。进入到充电这个过程的时候,就开始考验厂家的业务水平了,什么30min充电80%啊,最大200A充电啊,超级充电啊等等。

要指出的是,这里的业务水平,不仅仅是指整车厂,还有充电桩厂家。充电效率这件事,需要双方配合,才能达到最完美的结果。

从车辆方面来说,快充有多完美,取决于电池和电池管理系统(以下简称BMS)。当然,本质上还是电芯的能力,电芯的材料、容量、温升等性能,再结合电池包的结构(影响电芯数量,散热等)。BMS根据电芯状态及电池包结构等特性,计算出电池的充电需求,并把这些需求发送给充电桩(以下简称CHM)。这些需求,也是有固定的一些报文的,参考国标 GBT 27930(微笑),主要包含充电功率,电压,电流,还包括一些监控的信号,比如温度,单体电压,绝缘阻值等等……以保证整个充电过程处于可监控的状态。

从充电桩方面来说,快充有多完美,取决于充电桩的输出能力。我们继续上面的描述,CHM收到BMS发送的充电需求之后,是否能满足BMS的需求。比如说,BMS发送充电功率是100kw,而充电桩的最大输出能力才60kw,不好意思,那么呈现出来的充电功率最多只能是60kw,这也就是经常市场上出现的一种情况:

“明明厂家告诉我30min可以充满,这都充了1小时了还没到80%…”

其实,车有这个能力,桩却支持不了啊。更何况市面上很多充电桩都是早期的快充桩,设计能力甚至比60kw还要小,所以,目前各大充电桩厂家(如果没有倒闭的话)也都在做充电桩升级的工作,以适应发展越来越迅猛的新能源汽车市场。

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