电动汽车充电基础设施在汽车新技术应用中的重要性

电动汽车要广泛推广，必须有完善的社会化充电系统的支撑，因此公共场所用电动汽车充电系统是诸多相关技术中的关键技术；是电动汽车支撑体系中投资最多、系统最复杂、技术难度最大的项目工程。

1.电动汽车充电站结构

（1）电动汽车充电站建设现状

国外与国内已建立的充电站，主要利用晚间富裕电力对汽车的动力源（蓄电池）充电，还有部分充电站采用直接更换电源的模式。

充电系统设在室内或路边，配备有充电器和连接电缆。

法国目标：2020年前，生产200万辆新能源汽车、充电站充电插头达400万个。

我国的情况是上海首先建设运行了一个电动汽车充电站，是由比亚迪汽车项目部投资的。另外在一些大中城市开通了公共电动汽车示范线路。

真正面对普通用户的充电设施还没有普及，现仅有两座，即上海漕溪电动汽车示范充电站和南方电网投资的大运中心充电站。充电站采用的都是非车载充电方式。

（2）充电站所需功能、设备、设施要求

在交通线上按照一定的间距设置的充电站，应具备补充能源（主要为电能）和提供维修服务两大基本功能，并需配备专业的技术人员完成以上工作。

充电站的基础设备方面需求：配备电力输入输出设备（接口与缆线）、快速充电机、动力源性能检测诊断仪器及其他一些零配件和安全设施。

基础设施要求：在设计充电站时，应以电动汽车动力源充电功率需求基础。根据电动汽车类别与运行规律安排充电站的建设和对应的充电模式。

另外还备有更换需要的各类电动汽车动力源。

（3）电动汽车充电站构成、各系统的作用及特点

1）构成及各系统作用。

电动汽车充电站主要由配电系统、电池调度系统、充电系统、充电站监控系统和电能计量仪等构成。

配电系统：完成将高压交流电降压为380V（或220V）交流电，也可变为与充电装置相配置的低压直流电。

电池调度系统：用来服务可更换电池的电动汽车（电池储存、电池更换、电池维修）。

充电系统：通过总线与充电站监控系统相连，完成充电过程。

监控系统：实现对充电机控制和实时监控功能，记录充电机的运行及工作情况，即由管理人员在监控中心对充电机的运行参数进行查看、修改及启动或停止充电过程。

电能计量仪：独立于其他系统，用于对充电机输入输出电量、电动汽车充电量进行测量，以此进行用电计费、电费结算和成本核算等工作。

电能计量仪既可由监控中心管理，也可由充电系统管理。

2）特点。

电动汽车充电站是将电能从电网传输到电动汽车的“中转站”，可对多辆不同车辆充电。所以充电机要具备以下特点：

①指示功能。

②记录功能。

③自动计费功能。

④监测功能。

⑤工作保护和报警功能。

2.充电技术的技术要求

（1）充电系统的组成部分

目前的充电站主要为泊车充电系统，能够为各种电动汽车充电。一个完整的电动汽车充电系统主要由以下几部分组成：(www.xing528.com)

1）高压输电线路和设备。

由于电动汽车的动力电池容量、充电时的电压和电流设置、车辆数量等数据的不同，充电系统总容量可能达到兆伏安级以上，所以需采用高压供电方式为充电系统供电。

2）低压配电效率和设备。

高压电转换成低压380V或220V动力电源，再分配给充电机及其他辅助设备，以完成对汽车的充电及其他辅助功能。

3）谐波抑制与无功功率补偿装置。

采用的大功率充电机是非线性的用电设备，功率因数较低，而且会对供电系统产生严重的谐波污染，需要为汽车充电系统配置相应的谐波抑制与无功功率补偿装置。

4）辅助设备。

包括电动汽车充电系统的监控系统等辅助设备，可以为充电系统的安全可靠运行提供各种辅助功能。

5）大功率充电机。

它是电动汽车充电系统的核心设备，主要是将交流电源转换为能够满足电动汽车充电要求的直流电源，并按照一定的充电控制方式完成对电动汽车的充电操作。

（2）充电机基本性能和技术要求

1）安全性：电动汽车充电时，保证人员的人身安全和蓄电池组的安全至关重要。涉及多个环节，如充电时电动汽车与电网的连接，结束时断开的操作，充电时人员与车身的接触、环境条件的变化、充电机发生故障等，必须保证各个环节的正常，才能保证人员和电动汽车的安全。

2）易于使用：充电机要具有较高的智能性，不需要操作人员过多地干预充电过程。

3）成本经济：价格低廉、成本经济的充电机有助于降低整个电动汽车的成本，以提高运行效率，促进电动汽车的发展。

4）高效率：效率高对整个电动汽车能量效率有巨大的影响，是对现代充电机最重要的要求之一。

3.充电站监控网络

（1）计算机监控网络作用

1）对充电桩的监控：监视充电桩的交流输出接口的状态（电流、电压、开关状态、保护状态），采集与充电桩相连的电动汽车基本信息，控制充电桩交流输出接口的开断。

2）对充电机的监控：充电机作为被监控对象，传送给监控系统的主要有两类数据，即充电状态信息：输入输出电压、电流、电量、功率因数、充电时间、当前充电模式、充电机工作状态等；电池状态信息：电池单体电压、温度、故障状态、管理系统设置信息、电池组信息等。

充电系统监控系统的主要功能：监控所有充电机运行数据、故障报警信号；监控所有电池组电池的温度、电压、充电容量等数据；提供充电机远程控制功能；设置运行参数，开关机，修改电池管理系统参数、编号；提供所有充电机紧急停机功能。

（2）配电监控功能

实现对电动汽车充电站配电设备的监控，即实现对整站各类数据状态的监控。

（3）烟感监视功能

在一些充电站中，为了保障电池充电安全，除了通过电池管理系统监视电池的电压、电流、温度之外，在电池充电架中还安装了烟雾传感器，用于探测锂离子电池因过充电导致电池自燃而释放的烟雾。

（4）电池维护监控功能

在大型综合充电站中，当电池使用了一段时间后，电池会出现一些问题，需要通过专用的电池维护设备对电池进行维护、评估，并决定是否对电池进行重新配组。

（5）快速更换设备监控功能

在具备快速更换设备的充电站中，通过充电站监控系统对设备下达更换电池的指令，让快速更换设备在指定轨道位置更换电池架上指定位置的电池组。

（6）系统数据交换与转发系统

随着市区充电站的增多，充电站要与上级集中监控系统进行数据交换，以便对电池数据进行集中分析和评估。