- 電動(dòng)汽車(chē)充電模式比較研究
- 電動(dòng)汽車(chē)充電方案解析
- 公用充電站
- 私家車(chē)庫充電
電動(dòng)汽車(chē)充電站是電動(dòng)汽車(chē)的重要基礎支撐系統，也是電動(dòng)汽車(chē)商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中的重要環(huán)節。建設電動(dòng)汽車(chē)充電站是電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)推廣的前提和基石，在拓展電力市場(chǎng)需求的同時(shí)，完善高效的能源供給網(wǎng)絡(luò )是電動(dòng)汽車(chē)廣泛應用的必要條件之一。電動(dòng)汽車(chē)的充電系統是發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)的重要基礎支撐系統，也是電動(dòng)汽車(chē)商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中的重要環(huán)節。充電站的建設需要根據電動(dòng)汽車(chē)的充電需求，結合電動(dòng)汽車(chē)充電模式進(jìn)行相應的規劃和設計。
1電動(dòng)汽車(chē)充電模式比較研究
根據電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組的技術(shù)和使用特性，電動(dòng)汽車(chē)的充電模式存在一定的差別。對于充電方案的選擇，現今普遍存在常規充電、快速充電和電池組快速更換系統3種模式。
1.1 常規充電
蓄電池在放電終止后，應立即充電(在特殊情況下也不應超過(guò)24h)，充電電流相當低，大小約為15A，這種充電叫做常規充電(普通充電)。常規蓄電池的充電方法都采用小電流的恒壓或恒流充電，一般充電時(shí)間為5~8h，甚至10~20h。
(1)優(yōu)缺點(diǎn)分析
常規充電模式的優(yōu)點(diǎn)為：盡管充電時(shí)間較長(cháng)，但因為所用功率和電流的額定值并不關(guān)鍵，因此充電器和安裝成本比較低；可充分利用電力低谷時(shí)段進(jìn)行充電，降低充電成本；可提高充電效率和延長(cháng)電池的使用壽命。常規充電模式的主要缺點(diǎn)為充電時(shí)間過(guò)長(cháng)，當車(chē)輛有緊急運行需求時(shí)難以滿(mǎn)足。
(2)適用范圍
設計電動(dòng)汽車(chē)的續駛里程盡可能大，需滿(mǎn)足車(chē)輛一天運營(yíng)需要僅僅利用晚間停運時(shí)間充電由于常規充電以相當低的電流為蓄電池充電，因此在家里、停車(chē)場(chǎng)和公共充電站都可以進(jìn)行；常規充電站一般規模較大，以便能夠同時(shí)為多輛電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電。
1.2 快速充電
常規蓄電池的充電方法一般時(shí)間較長(cháng)，給實(shí)際使用帶來(lái)許多不便?？焖俪潆婋姵氐某霈F，為純電動(dòng)汽車(chē)的商業(yè)化提供了技術(shù)支持?？焖俪潆娪址Q(chēng)應急充電，是以較大電流短時(shí)
間在電動(dòng)汽車(chē)停車(chē)的20min~2h內，為其提供短時(shí)充電服務(wù)，一般充電電流為150~400A。
(1)優(yōu)缺點(diǎn)分析
快速充電模式的優(yōu)點(diǎn)為：充電時(shí)間短；充電電池壽命長(cháng)(可充電2000次以上)；沒(méi)有記憶性，可以大容量充電及放電，在幾min內就可充70%~80%的電；由于充電在短時(shí)間內(約為10~15min)就能使電池儲電量達到80%~90%，與加油時(shí)間相仿，因此，建設相應充電站時(shí)可不配備大面積停車(chē)場(chǎng)。缺點(diǎn)在于：充電器充電效率較低，且相應的工作和安裝成本較高；由于采用快速充電，充電電流大，這就對充電技術(shù)方法以及充電的安全性提出了更高的要求，同時(shí)計量收費設計也需特別考慮
(2)適用范圍
電動(dòng)汽車(chē)續駛里程適中，即在車(chē)輛運行的間隙進(jìn)行快速補充電，來(lái)滿(mǎn)足運營(yíng)需要；由于相應的大電流需求可能會(huì )對公用電網(wǎng)產(chǎn)生有害的影響，因而快速充電模式只適用于專(zhuān)用的充電站。
1.3 機械充電
機械充電即電池組快速更換系統，是通過(guò)直接更換電動(dòng)汽車(chē)的電池組來(lái)達到為其充電的目的。由于電池組重量較大，更換電池的專(zhuān)業(yè)化要求較強，需配備專(zhuān)業(yè)人員借助專(zhuān)業(yè)機械來(lái)快速完成電池的更換、充電和維護。
(1)優(yōu)缺點(diǎn)
采用這種模式，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1)電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)可租用充滿(mǎn)電的蓄電池，更換已經(jīng)耗盡的蓄電池，有利于提高車(chē)輛使用效率，也提高了用戶(hù)使用的方便性和快捷性；[page]
2)對更換下來(lái)的蓄電池可以利用低谷時(shí)段進(jìn)行充電，降低了充電成本，提高了車(chē)輛運行經(jīng)濟性；
3)從另一個(gè)側面來(lái)看，也解決了充電時(shí)間乃至蓄存電荷量、電池質(zhì)量、續駛里程長(cháng)及價(jià)格等難題；
4)可以及時(shí)發(fā)現電池組中單電池的問(wèn)題，進(jìn)行維修工作，對于電池的維護工作將具有積極意義，電池組放電深度的降低也將有利于提高電池的壽命。這種模式應用面臨的幾個(gè)主要問(wèn)題是：電池與電動(dòng)汽車(chē)的標準化；電動(dòng)汽車(chē)的設計改進(jìn)、充電站的建設和管理，以及電池的流通管理等。
(2)適用范圍
車(chē)輛電池組設計標準化和易更換；車(chē)輛運營(yíng)中需要及時(shí)更換電池來(lái)滿(mǎn)足運行，充電站中電池充電和車(chē)輛可實(shí)現專(zhuān)業(yè)化快速分開(kāi)；由于電池組快速更換需要專(zhuān)業(yè)化進(jìn)行，因而電池組快速更換模式只適用于專(zhuān)用的充電站。
綜上所述，以上3種充電模式各有自身的特點(diǎn)和適用范圍。因此，在應用中，可以將上述3種方法進(jìn)行有機結合，以達到實(shí)際的行駛要求。
2電動(dòng)汽車(chē)充電方案
電動(dòng)汽車(chē)要上路，首先要解決充電的問(wèn)題。目前充電方式按實(shí)際使用情況來(lái)分可分為兩大類(lèi)，一種是采用公用充電站來(lái)充電，另一種則是通過(guò)家用充電設施進(jìn)行私家車(chē)的充電。
2.1公用充電站
公用的電動(dòng)汽車(chē)充電站是指為電動(dòng)汽車(chē)充電的站點(diǎn)，與現在的加油站相似。電動(dòng)汽車(chē)充電站是電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的主要環(huán)節之一，必須與電動(dòng)汽車(chē)其他領(lǐng)域實(shí)現共同協(xié)調發(fā)展。同時(shí)還應該從長(cháng)遠發(fā)展來(lái)充分考慮多方面的因素。如：充電站的布局規劃和路網(wǎng)規劃，預測充電負荷，充電站周?chē)斍半娋W(wǎng)狀況以及未來(lái)發(fā)展趨勢，考慮其選址與其他相關(guān)配套設施的狀況。
今年4月，日產(chǎn)汽車(chē)與中國工信部合作，日產(chǎn)汽車(chē)將為工信部提供電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的相關(guān)信息，制定包括電池充電網(wǎng)絡(luò )建立和維護等技術(shù)準則的綜合規劃，以推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的大規模使用。國家電網(wǎng)公司已經(jīng)發(fā)文，明確支持在上海、北京、天津等大城市加快電動(dòng)汽車(chē)充電站建設。首批充電站在幾大城市建成后，將成為“示范運行”的純電動(dòng)汽車(chē)補充電力的基站。據悉，比亞迪公司已經(jīng)在深圳建設一批充電樁來(lái)解決電動(dòng)車(chē)充電難題，范圍僅限于深圳主城區。這類(lèi)自建充電站的局限是無(wú)法兼容其它品牌電動(dòng)車(chē)。以動(dòng)力補給為特性的新能源配套設施是電動(dòng)汽車(chē)普及的最大攔路虎。要推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)的發(fā)展，充電站的建設速度必須與電動(dòng)車(chē)推廣相匹配。
國外在充電站的建設方面走在前列，已形成政府主導，車(chē)企、電廠(chǎng)合力開(kāi)發(fā)的景象。在日本，日本最大電力公司東電與各汽車(chē)廠(chǎng)商建立了密切伙伴合作關(guān)系。該電力公司在不久前成功地開(kāi)發(fā)了大型快速充電站，使得充電時(shí)間大大縮短，每10min完整充電，所能行駛的路程為60km。同時(shí)計劃通過(guò)一項大型基礎設備建設工程，在超市停車(chē)場(chǎng)、便利店及郵政局等公共場(chǎng)所附近陸續建設充電站。使人們在下車(chē)購物、辦事之余完成為汽車(chē)補充能源的任務(wù)。這些都大大推動(dòng)了電動(dòng)車(chē)的普及。在法國，以法國電力公司為主導的電力公司每年編制超過(guò)1.1億法郎的預算(占該公司營(yíng)業(yè)收入0.05%)，投入電池、充電裝置的研發(fā)。在巴黎設有幾百個(gè)充電站，凡重要停車(chē)場(chǎng)都設有充電站，配置電動(dòng)汽車(chē)充電的專(zhuān)用插頭。
2.2私家車(chē)庫充電
在私家車(chē)庫里使用普通插座慢速充電，利用夜間電，持續7～8h。夜間給電動(dòng)車(chē)充電可以享受用電量低谷期的電價(jià)折扣，既省時(shí)又經(jīng)濟；慢速充電還能延長(cháng)電池壽命。據專(zhuān)家測算，目前中國的低谷電足夠供應3000萬(wàn)輛以上純電動(dòng)轎車(chē)的能耗，根本不需要為純電動(dòng)汽車(chē)增設額外的發(fā)電設施，獲得圍家和個(gè)人的雙贏(yíng)。公共場(chǎng)所和大型住宅停車(chē)庫充電站可設置快慢兩種充電模式，但充電站設施應當智能化，解決峰谷分時(shí)段計費，安全報警，防盜等問(wèn)題。
3充電站的結構
3.1充電站組成部分
(1)停車(chē)場(chǎng)及電源插頭。為滿(mǎn)足使用自帶電池和不急于更換電池的顧客充電需要，應開(kāi)辟車(chē)輛充電停放地圾相應電源插頭。同樣，在其它各地停車(chē)場(chǎng)也應設置帶電表計費的充電接頭，使用后交付停車(chē)費及電費，這種電費要比換電池電費略便宜些.
(2)電池更換及周轉接待處.蓄電池沉重，更換須用半自動(dòng)小型吊車(chē)或吊架裝置，可由現有汽車(chē)修配廠(chǎng)等處常用的類(lèi)似設備改裝或專(zhuān)門(mén)設計批量生產(chǎn).電池須用專(zhuān)門(mén)的(多層)周轉車(chē)或傳送帶進(jìn)出充電庫房，在專(zhuān)門(mén)臺架上或周轉車(chē)上接上電源充電。
(3)電池充電及存放的庫房。充電站內可采用電腦控制的大型充電設備，可同時(shí)為幾十至幾百個(gè)不同型號電池按各自最佳的標準化電流程序同時(shí)充電，手動(dòng)或自動(dòng)識別電池種類(lèi)，按電荷量計費。小型充電站可采用較簡(jiǎn)單的充電設備，但必須保證能對各類(lèi)型電池充足電.
(4)工作人員休息和操作監控室及車(chē)輛檢修站。由于電池的易取放也使充電與修車(chē)能很方便地分開(kāi)同時(shí)進(jìn)行。
(5)維護車(chē)間。維護車(chē)間包括篩選和維護、充電間以及備用電池庫。電池進(jìn)入維護車(chē)間后，首先進(jìn)行電池的篩選.確定電池的好壞。不能使用的電池進(jìn)行恰當處理，避免污染環(huán)境：可以繼續使用的電池進(jìn)行維護和活化。維護完的電池送充電間充滿(mǎn)電后，進(jìn)行裝箱，為編組準備電池。
3.2充電站主體結構
充電站的主體是一封閉式充電間。充電間的主要部分及功能如下：
(1)配電站。充電站的配電站包括高壓配電和照明及其它用電配電兩部分。前者將10kV供電電網(wǎng)通過(guò)變壓器等設備供給充電機充電；后者用于滿(mǎn)足照明、控制設備的供電。配電站配備計量設備。計量輸入電量。
(2)監控室。監控室用于監控充電機的運行情況、數據庫管理、報表打印等。
(3)充電機。充電機完成電池能量的補給。既可以滿(mǎn)足應急性整車(chē)充電要求，也支持日常地面補充充電。
(4)充電平臺。用于擺放卸載下來(lái)的電池。內有充電插座、電池管理系統供電、電池管理系統內部網(wǎng)絡(luò )、與充電機之間的通訊網(wǎng)絡(luò )等接口。
電動(dòng)汽車(chē)是未來(lái)新能源汽車(chē)的主要發(fā)展方而充電體系的建立是其發(fā)展的前提和基礎。而充電站的建設剛剛起步，因而明確充電站的充電模式和充電站的內部結構對于未來(lái)規劃和建設充電站有一定的實(shí)際應用價(jià)值。本文只討論了充電站的外部結構，對于內部電路系統分析設計將在后續工作中進(jìn)一步研究。
