電動汽車充電設施的設計與探討

何嘉程

摘要：電動汽車是解決當前大氣污染的重要手段，電動汽車充電站則是發展電動汽車的重要基礎設施，其科學合理的設計能夠有效提升充電效率，對電動汽車的發展提供重要的基礎保障，正是如此本文研究的重點就是通過分析電動汽車充電設施的基本思路，以及起基本的組成，從而提出相應的設計，從而提升充電設施設計的科學性。

關鍵詞：電動汽車；充電設施；設計思路

1.設計思路

當前電動汽車能源補給模式主要有充電模式和換電模式兩種。而充電模式又分為普通模式和快充模式。普通模式通常要求蓄電池放電終止后開始充電，并采用15A左右小電流充電，時間大概在5到8小時。這種方式充電成本低，而且電池壽命也會更長。而快充模式則主要采用100到200A的大電流充電，這種模式能夠在10分鐘左右完成七成的充電規模，這種模式對電池壽命會產生一定的負面影響，而且充電成本也相對較高。而換電模式簡而言之就是更換電池，但是由于不同汽車品牌的電池大小和規格不一致，因此選擇科學的設計思路應該是選擇充電模式進行建設，并提供快充模式和普通模式，滿足不同用戶的需求。

2.充電設施的組成

一般電動汽車充電設施的基本組成有充電系統、配電監控系統以及安防系統、計量計費系統和有源濾波裝置等系統構成，具體如圖1所示。

圖1：充電設施主要構成

由于充電設施的用電負荷較大，所以對于傳統的加油站需要增加中壓外線電源，同時還需要增加中壓環網柜以及配電變壓器等變配電設備。其中變壓器和環網柜都屬于箱式變壓器設計，其供貨主要有電力公司提供。其他如低壓開關柜以及計量計費設備等配電設備需要安裝到撬裝式充電空間中。而所謂撬裝式充電空間則主要根據充電設施的建設需求，將新增有關的充電設備以及監控系統、濾波裝置等都集中不知道箱式殼體中。然后提前進行預制，并完成內部設備安裝調試。

電動汽車充電設備還包羅了充電機和充電樁，其中充電機也是安裝在撬裝式充電空間中，而充電樁則需要安裝在固定的室外充電車棚下。因為不同品牌的電動汽車所使用的電池型號不同，而且充電接口標準也不統一，所以在設計之初就需要充分調查當前市場上充電汽車品牌及對應的充電接口和相關的參數，從而滿足絕大多數電動汽車的充電需求。

3.充電設施的設計

傳統加油站的充電設施主要包括箱式變壓器以及撬裝式充電屋以及充電樁和充電為以及車棚等。對于這些充電設施的空間布置要緊密根據具體的加油加氣站的空間繼續擰布置，比如某加油加氣站的等級為2級，并設置了30m3的汽油罐有2座，另外還有兩座30m3柴油罐，加油機共四部，整體占地面積約為2000米。并且布置了站房、油罐區以及加油島和罩棚等。現在需要在這個傳統的加油站增設電動汽車充電設施，而這些設施主要布置在這個加油站的東邊。包括了撬裝式充電屋以及直流和交流充電樁等。根據規劃這個充電設備主要為幾種主流品牌如比亞迪等車廂進行充電，具體的相關技術數據如下所示：

第一，整車和電池。整車外形尺寸為4853×1788×1525，單位是毫米。整車的質量為1.8噸，該車型的動力電池標稱電壓為336 VDC，電池組則是60Ah/336V，而磷酸鐵鋰電池則有105串。

第二，各種充電設備的參數。其中直流充電機的參數主要包括額定輸出功率為50kW，最高輸出電壓則為500V。最大輸出電流達到了400A。總有效率大于92%，輸出穩壓精度則小于等于1%。而輸出穩流精度同樣小于等于1%。充電的環境溫度主要在20℃到40℃之間。

第三，直流充電樁的相關參數。首先是額定電壓為500V，額定輸出電流則是100A，額定功率達到了50kW。其工作環境則控制在20℃到50℃之間，其工作區域的濕度則要小于93%。

第四，交流充電樁的相關參數。首先是額定電壓則是在200V/50Hz，最大的輸出電流則是在16A，其工作環境和直流充電樁的工作環境要求一樣，都需要控制20℃到50℃之間，其工作區域的濕度則要小于93%。

根據該傳統加油站的具體不知，在輔助服務區域增設6個充電車位，并且設置1座箱式變壓器，同時還要增設1座撬裝式充電屋。這6個充電車位，其中有4個是直流充電樁，另外2個則是交流充電樁。這些充電樁都統一安裝到室外充電車棚之下。而各種充電設備包括直流充電機和抵押開關柜以及監控系統等都要安裝到撬裝式充電屋之內。由于是4個直流充電樁，因此在撬裝式充電屋中就需要配置4臺50kW的直流充電機，并且每兩臺直流充電機集中到組柜中。另外還包括2臺抵押開關柜和1臺監控系統控制柜。

在設計這個充電設施時需要重點考慮充電設施的安全性，也就是說所有的充電設施需要放置在危險區域3米之外。通常來說一個加油站中的汽油加油機，其危險區域就是以汽油加油機為圓心，其半徑4.5m的區域之內都是危險區域，所以充電設備要距離汽油加油機要超過7.5米以上。只有這樣才能夠符合國家的相關安全規定，滿足GB50156-2012規范要求。

4.結語

總而言之，從發展的眼光來看，為了解決空氣污染，推進電動汽車行業的發展已經成為必然趨勢，所以未來很多傳統的加油站就會面臨增設電動汽車充電設施，對此本文提供的設計思路和方法對于提升充電設施的工作效率和安全性，顯然具有一定的參考作用。

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