網友問題:
電池快充的原理是什么?
網友回答:
電動汽車的電池快充,是有一套完善的標準的,并不是隨隨便便就直接給電池充電(如果大家隨便用電、接線來進行充電,通用性差不說,還存在比較大的風險),目前我國的電動汽車的充電相關標準如下圖所示,是國標的GBT 18487、GBT 20234以及 GBT 27930。
中國所有的電動車,都需要按照圖中所示的國標要求,進行充電協議方面的設計(其實這個標準,在2011年有過第一版,圖片展示的是2015年發布的第二版國標)。
當然,上述標準中包括了快充和慢充,應題主的要求,今天只回答電池快充的原理。下面展示一部分和快充原理相關的東西:吶,下面這幅圖呢,就是快充的原理電路結構圖了。就不展開詳細講了,大概意思就是,規定了快充樁內部電路和車輛端的內部電路,及其連接方式 (不做過多的詳細解釋,要細說能說上一整天啊……捂臉,可以自己查查國標文檔去)
嗯,下面這兩幅圖呢,就是快充的接口造型結構圖了。包括了 充電槍的接口(插頭端),和車輛端(插座端)的插座接口圖(也不詳細描述了,看圖看圖,要說也能說很久……)
再上兩張實物圖,左圖是國標的快充接口。右圖是特斯拉中國版的充電接口,美國車要在中國使用快充,得改成中國的國標接口…由于特斯拉的快充和慢充的充電口是在一起的,到中國后,要適應中國的標準,不得不把充電口區分出快充和慢充。因為設計空間已經不足,特斯拉只能在原來充電口的位置旁新增一個中國國標接口,導致了不少問題,比如充電時另一個口裸露,還有就是防水幾乎完全沒有…
最后再介紹一下充電時序流程控制圖,參考下面幾張從簡單到復雜的幾張流程圖,我們可以大致了解整個控制流程的方案。不要認為這是機密,因為全中國生產的電動汽車和快充樁都是按照這個標準的流程去設計開發的。畢竟中國那么多電動車廠家,如果沒有一個統一的標準,那么多的電動車和充電樁怎么相互通用匹配嘛。當然,細節方面,各廠家還是會有一點點差異,比如絕緣檢測時間、等待反饋周期等,這些在國標的文件里都會有一定的余量。
OK,實物插頭插座、充電電路、充電控制時序,三個部分都湊齊了,我們就可以開始正式充電了。進入到充電這個過程的時候,就開始考驗廠家的業務水平了,什么30min充電80%啊,最大200A充電啊,超級充電啊等等。
要指出的是,這里的業務水平,不僅僅是指整車廠,還有充電樁廠家。充電效率這件事,需要雙方配合,才能達到最完美的結果。
從車輛方面來說,快充有多完美,取決于電池和電池管理系統(以下簡稱BMS)。當然,本質上還是電芯的能力,電芯的材料、容量、溫升等性能,再結合電池包的結構(影響電芯數量,散熱等)。BMS根據電芯狀態及電池包結構等特性,計算出電池的充電需求,并把這些需求發送給充電樁(以下簡稱CHM)。這些需求,也是有固定的一些報文的,參考國標 GBT 27930(微笑),主要包含充電功率,電壓,電流,還包括一些監控的信號,比如溫度,單體電壓,絕緣阻值等等……以保證整個充電過程處于可監控的狀態。
從充電樁方面來說,快充有多完美,取決于充電樁的輸出能力。我們繼續上面的描述,CHM收到BMS發送的充電需求之后,是否能滿足BMS的需求。比如說,BMS發送充電功率是100kw,而充電樁的最大輸出能力才60kw,不好意思,那么呈現出來的充電功率最多只能是60kw,這也就是經常市場上出現的一種情況:
“明明廠家告訴我30min可以充滿,這都充了1小時了還沒到80%…”
其實,車有這個能力,樁卻支持不了啊。更何況市面上很多充電樁都是早期的快充樁,設計能力甚至比60kw還要小,所以,目前各大充電樁廠家(如果沒有倒閉的話)也都在做充電樁升級的工作,以適應發展越來越迅猛的新能源汽車市場。