電動汽車快速充電站的設(shè)計措施

孔鮮龍　王勇

摘要：當前電動汽車市場正逐步受到人們的關(guān)注，由于其具有節(jié)省、環(huán)保等方面的優(yōu)點，在未來具有非常大的發(fā)展空間，但是在電動汽車使用的過程中，面臨的首要問題是車輛的續(xù)航能力不足。為了保證車輛的正常使用，就需要設(shè)計出可以快速充電的充電站。

關(guān)鍵詞：電動汽車；快速充電站；充電站設(shè)計

中圖分類號：U469 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）26-0013-02

在全世界的可用能源都在不斷損耗的背景下，具有綠色環(huán)保功能的電動汽車有了很大的發(fā)展空間。但是電動汽車要想大量的推廣使用，首先要解決的問題就是電動汽車的充電問題。一般情況下，使用普通的充電器進行充電，往往需要花費非常長的時間，無法滿足日常生活的需要。為了可以使得電動汽車被順利地推廣使用，就需要研制出可以快速充電的電動汽車充電站。

1 電動汽車充電站的發(fā)展概況

在美國和歐洲等國家，電動汽車已經(jīng)得到廣泛的使用，在全球范圍中電動汽車的銷量正在逐步提升。各種各樣的電動汽車快速充電站也相繼出現(xiàn)在人們的視野當中。而在國內(nèi)電動汽車行業(yè)有了很大的發(fā)展，國家電網(wǎng)單位也正在把電動汽車充電站作為重要的戰(zhàn)略要點進行布置，以此來實現(xiàn)充電站代替石油站的目的，使電能成為主要的能源使用巨頭。在一些停車場、商業(yè)中心等場所已經(jīng)投資建設(shè)短路充電樁和充電站，雖然目前來說我國電動汽車的使用率不高，電動汽車快速充電站的布局也在逐步的摸索當中。但是電動汽車是我國新能源結(jié)構(gòu)和未來戰(zhàn)略發(fā)展的主要方向，為了使未來電動汽車使用量得到爆發(fā)式的提高，首先要對電動汽車快速充電站進行布局。

2 電動汽車對快速充電站的設(shè)計要求

2.1 快速充電站要具有通用性

由于不同的電動汽車蓄電池的電壓等級和蓄電池等級是不同的，所以在公共場所使用的快速充電站需要使用各個電壓等級和蓄電池系統(tǒng)。要保證充電站充電的廣泛性，要可以根據(jù)不同類型的蓄電池使用不同的充電控制方法。所以在電動汽車商業(yè)化前期，首先要制定對充電裝置、充電接口、接口協(xié)議和充電規(guī)范制定相對應(yīng)的管理措施。

2.2 要具備較快的充電速度

傳統(tǒng)的鉛酸類蓄電池和發(fā)展前景比較好的鎳氫和鋰離子動力蓄電池對比，具有投入資金低、電池容量高、施工技術(shù)成熟、無記憶效應(yīng)、跟隨負荷輸出特性好等方面的優(yōu)點。但是鉛酸類蓄電池也存在著續(xù)航能力不高的缺點。為了延長電動汽車的行駛路程，就需要建設(shè)出可以快速充電的充電站來對此問題進行解決，進而使得電動汽車可以順利地推行使用。

2.3 對電能有比較高的轉(zhuǎn)化率

電動汽車的運行能源費用和電動汽車的能耗指標是有著非常密切的聯(lián)系的，如何有效地提高電動汽車的經(jīng)濟價值、建設(shè)電動汽車的能源消耗，是未來電動汽車產(chǎn)業(yè)順利發(fā)展的一個重要方面。在建設(shè)充電站的過程中，要對建設(shè)成本和電能的轉(zhuǎn)化率進行充分的考慮。要盡可能地選擇建設(shè)成本低廉、電能轉(zhuǎn)化率比較高的充電設(shè)施。

2.4 充電站要可以進行智能化充電

電動汽車蓄電池的應(yīng)用水平和電池性能對電動汽車的普及和發(fā)展造成了非常大的影響，推行充電站的智能化充電主要是為了實現(xiàn)可以對電池的放電狀態(tài)進行實時的監(jiān)控，防止出現(xiàn)過放電的情況，盡可能地在無損電池的情況下對電池進行充電，提高電池的使用年限。在充電站的建設(shè)過程中，充電智能化技術(shù)主要可以從以下三個方面體現(xiàn)出來，具體為：（1）要可以對電池的電量進行智能化管理，對電量進行指導(dǎo)和計算；（2）對充電機、充電技術(shù)和充電站進行優(yōu)化；（3）可以自動對蓄電池進行維護并可以自動診斷出電池的故障。

2.5 充電站要具有集成化的特點

在充電站的建設(shè)過程中，電動汽車的能力管理系統(tǒng)要可以和充電系統(tǒng)組成一個整體，要對電流檢測、集成傳輸晶體管、反向放電保護等功能進行集成。要盡可能地實現(xiàn)高度集成化的充電站建設(shè)，節(jié)省出電動汽車內(nèi)部零件，節(jié)省系統(tǒng)成本，對充電效果進行優(yōu)化，提高電池的使用

年限。

3 充電站的設(shè)計措施

3.1 充電站配電系統(tǒng)的設(shè)計

充電站的配電系統(tǒng)主要分為測控系統(tǒng)和保護系統(tǒng)兩個方面。主要是用來實現(xiàn)充電站配電系統(tǒng)監(jiān)控保護功能和監(jiān)控功能的實現(xiàn)，利用充電站后臺系統(tǒng)和通信管理機達到對數(shù)據(jù)進行交換的目的。

配電系統(tǒng)主要是由監(jiān)控屏、微機保護測控一體化裝置、公用測控裝置、通信管理裝置等裝置組成。其中微機保護功能裝置要具有對進線變開關(guān)的遙控功能、測量進線變的功能和進線變的保護功能。公用測控裝置是用來對充電站配電系統(tǒng)進行測控的，主要是用來收集出線開關(guān)的負荷電流和信號、0.5kV母線的電壓，同時還具備遙控聯(lián)絡(luò)開關(guān)和低壓進線開關(guān)的作用。一般情況下，會在0.5kV側(cè)配置分段安裝自投裝置，從而對配電系統(tǒng)的自動化進行提升，達到無人值守的目的。

3.2 充電站控制功能的設(shè)計措施

（1）要確保控制的唯一性，同一個操作人員在同一時間只可以對一個對象進行控制。（2）可以對機械設(shè)備采取控制的保護措施，可以通過云臺對相關(guān)設(shè)備進行控制，控制系統(tǒng)要具備時間定制功能。（3）為了可以從多個方面、多個視角對攝像機的焦距進行調(diào)整，所有的攝像機都可以被操作人員控制，如果云臺自身具有預(yù)置功能，操作人員可以對云臺進行操作和預(yù)制，要將景深和光圈進行調(diào)整。（4）要對職能設(shè)備和消防主機進行復(fù)歸。（5）需要安裝門禁系統(tǒng)，這樣可以方便具有相關(guān)權(quán)限的人員將門鎖打開和站內(nèi)刷卡開門。

3.3 充電站計費系統(tǒng)的設(shè)計

充電站的計費系統(tǒng)主要是由計費部分和計量部分組成，其中計費系統(tǒng)主要是由服務(wù)器和計費工作站構(gòu)成，計量系統(tǒng)主要是由直流電表、關(guān)口電表、充電計量管理機和交流電表構(gòu)成。在充電站上直流電表、管口電表、交流電表的電量信息是由采集終端進行收集。充電站的充電信息和充電站的總電量的數(shù)據(jù)是通過以太網(wǎng)和計費工作站進行數(shù)據(jù)信息的交換，后臺在對接收到的數(shù)據(jù)進行處理后，會把對應(yīng)的計費信息和電量信息保存到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上。為了保證上級系統(tǒng)可以及時地獲得充電站的電量信息，要使用用電信息收集系統(tǒng)和每次充電完成用電信息的收集系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的互通。

3.4 充電站系統(tǒng)交流電樁的設(shè)計

交流電樁主要是用來對電動汽車提供充電的交流電源。系統(tǒng)占地面積一般不大，也相對比較簡單、容易安裝，可以在居民居住區(qū)的小區(qū)停車廠、電動汽車充電站、公共的停車場、室外或室內(nèi)場所、大型商場的停車場等場所進行安裝，操作使用都非常的方便，是非常關(guān)鍵的電動汽車充電設(shè)備。一般情況下交流充電樁要具備下面六個方面的功能，具體為：（1）交流電樁要具有漏電、過流、短路、欠壓、過壓等方面的保護功效；（2）交流電樁要具有提供6kW/15kW，AC220V交流電的能力；（3）交流電樁上要安裝操作按鍵和急停開關(guān)等重要的操作接口；（4）為了清晰地顯示出點樁的運行狀態(tài)，交流電樁上要安裝觸摸屏和指示燈；（5）為了對交流充電量進行統(tǒng)計，要在交流電樁上安裝多功能交流電度表；（6）交流電樁要具有數(shù)據(jù)小票的打印功能，可以設(shè)置幾種不同類型的費用支付方法，并安裝打印機。

3.5 充電站直流電機的設(shè)計

直流充電機主要有控制單元、功率單元、通信接口、電氣接口四個方面的內(nèi)容，通過利用整流設(shè)施為電動汽車進行充電。一般情況下，直流充電機的電壓變化和輸出電流都比較大，可以為各種類型的電動汽車的蓄電池進行充電。一般情況下，直流電機分為三個種類：（1）可輸出最大電流為30A，輸出電壓為DC155～355V的小型電機，單臺電機的最大功率為10kW；（2）可輸出最大電流為220A，輸出電壓為DC350～550V的中型電機，單臺電機的最大功率為150kW；（3）可輸出最大電流為420A，輸出電壓為DC350～550V的大型電機，單臺電機的最大功率為250kW。在進行設(shè)計的過程中，可以根據(jù)實際需要進行選取，也可以將多個直流充電機進行并聯(lián)使用，來對輸出功率進行

提升。

4 結(jié)語

電動汽車作為一種綠色、無污染的新型動力設(shè)備，在未來有非常大的發(fā)展空間，但是由于其具有續(xù)航能力差等方面的缺點，電動汽車要想在市場上被順利地推廣開來，其中一個關(guān)鍵的因素就是快速充電站的布置。本文通過對快速充電站的設(shè)計措施進行簡單的分析，希望可以為快速充電站的設(shè)計起到一定的參考作用。

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作者簡介：孔鮮龍（1977—），男，山西陽城人，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心試驗技術(shù)部工程師，在職研究生，研究方向：航天測控；王勇（1965—），男，四川仁壽人，四川大學(xué)電子信息學(xué)院副教授，博士，研究方向：教學(xué)。