電動汽車充電站

電動汽車充電站是為電動汽車充電的站點。隨著電動汽車的普及，電動汽車充電站必將成為汽車工業和能源產業發展的重點。電動汽車充電站能較好的解決快速充電問題，節能減排。

基本介紹

• 中文名：電動汽車充電站
• 功能：汽車充電
• 服務：電動汽車
• 特點：綠色

背景

在中國電動汽車充電站的發展是必然的，搶占先機也是企業的制勝之道。在目前的情況下，國家雖有大力倡導，各企業又蠢蠢欲動，但電動汽車走入尋常百姓家不是短期內容易做到的。國家政策可以給（購車補償、上路等），而電動汽車充電站網則無法短期建，主要原因是給電動汽車快速充電需要瞬時強大的功率電力，常規電網無法滿足，必須要建專用充電網路，這涉及整個國家電網改造，國家電網大改造不是小事，耗資巨大，從討論、立項到成網，非一朝一夕能實現。

能較好的解決快速充電問題的方案是-換電站-利用給汽車更換電池的方法代替漫長的充電過程。一輛汽車需要配備兩塊電池，當一塊電池用完後自動切換到另一塊，此時可到換電站將用完的電池換下，裝上滿電的電池。而換下的電池由電站統一充電和維護，前提是充電站要有相當數量的備用電池。這個方法優點是快速，用戶換完電池就可以上路，比加油都快。用這種方法再加上停車場充電樁等輔助手段，相信電動汽車的普及就近在眼前。

配置

常規充電

① 典型常規充電站的規模

根據目前電動汽車常規充電的數據資料，一般以20~40輛電動汽車來配置一個充電站，這種配置是考慮充分利用晚間谷電進行充電，缺點是充電設備利用率低。在高峰時也考慮充電，則可以60~80輛電動來配製一個充電站，缺點是充電成本上升，增加高峰負荷。

② 充電站電力配套的典型配置（前提充電櫃具有諧波等處理功能）

電動汽車充電站

a方案：

建造配電站設計2路10KV電纜進線（配3*70mm電纜），2台500KVA變壓器，24路380V出線。其中二路為快速充電專用出線（配 4*120mm電纜、50M長、4迴路），二路為機械充電或備用出線，其餘為常規充電出線（配4*70mm電纜、50M長、20迴路）

b方案：

設計2路10KV電纜線（配3*70mm電纜），設定2台500KVA用戶箱變，每台箱變配4路380V出線（配4*240mm電纜、20M長、8迴路），每路出線設定一台4迴路電纜分支箱向充電櫃供電（配4*70mm電纜、50M長、24迴路）。

快速充電

① 典型快速充電站的規模

根據目前電動汽車快速充電的數據資料，一般以同時向8輛電動汽車充電來配置一個充電站。

② 充電站電力配套的典型配置

a方案、建造配電站設計2路10KV電纜進線（配3*70mm電纜），2台500KVA變壓器，10路380V出線（配4*120mm電纜、50M長、 10迴路）。

b方案、設計2路10KV電纜線（配3*70mm電纜），設定2台500KVA用戶箱變，每台箱變配4路380V出線，供充電站（配4*120mm電纜、 50M長、8迴路）。

機械充電

①機械充電站的規模

小型機械充電站可以結合常規充電站建設同時考慮，可以根據需要選擇更大容量的變壓器。大型機械充電站一般以80~100組充電電池同時充電配置一個大型機械充電站，主要適用於計程車行業或電池租賃行業，一天不間斷充可以完成對400組電池的充電。

② 充電站電力配套的典型配置（大型機械充電站）

配電站2路10KV電纜進線（配3*240mm電纜），2台1600KVA變壓器， 10路380V出線（配4*240mm電纜、50M長、10迴路）。

攜帶型充電

① 別墅

具備三相四線表計，獨立的停車庫，可以利用已有的住宅供電設施，從住宅配電箱專門放一路10mm2或16mm2的線路至車庫的專用插座，來提供攜帶型充電電源。

② 一般住宅

具有固定的集中停車庫，一般要求地下停車庫（充電安全考慮），可以利用小區原有的供電配套設施進行改造，必須根據小區已有的負荷容量來考慮，包括谷電的負荷。具體方案應根據小區的供電設施、方案以及小區的建築環境具體來確定。

充電方法

電動汽車蓄電池放電後，用直流電按與放電電流相反的方向通過蓄電池，使它恢復工作能力，這個過程稱為蓄電池充電。蓄電池充電時，電池正極與電源正極相聯，電池負極與電源負極相聯，充電電源電壓必須高於電池的總電動勢。充電方式有恆電流充電和恆電壓充電兩種。

電動汽車充電技術充電方法的研究：

常規充電制度是依據1940年前國際公認的經驗法則設計的。其中最著名的就是“安培小時規則”：充電電流安培數，不應超過蓄電池待充電的安時數。實際上，常規充電的速度被蓄電池在充電過程中的溫升和氣體的產生所限制。這個現象對蓄電池充電所必須的最短時間具有重要意義。

恆流充電法

恆流充電法是用調整充電裝置輸出電壓或改變與蓄電池串聯電阻的方法，保持充電電流強度不變的充電方法。控制方法簡單，但由於電池的可接受電流能力是隨著充電過程的進行而逐漸下降的，到充電後期，充電電流多用於電解水，產生氣體，使出氣過甚，因此，常選用階段充電法。

階段充電法

此方法包括二階段充電法和三階段充電法

①二階段法採用恆電流和恆電壓相結合的快速充電方法，首先，以恆電流充電至預定的電壓值，然後，改為恆電壓完成剩餘的充電。一般兩階段之間的轉換電壓就是第二階段的恆電壓。

電動汽車充電站

②三階段充電法在充電開始和結束時採用恆電流充電，中間用恆電壓充電。當電流衰減到預定值時，由第二階段轉換到第三階段。這種方法可以將出氣量減到最少，但作為一種快速充電方法使用，受到一定的限制。

恆壓充電法

充電電源的電壓在全部充電時間裡保持恆定的數值，隨著蓄電池端電壓的逐漸升高，電流逐漸減少。與恆流充電法相比，其充電過程更接近於最佳充電曲線。用恆定電壓快速充電，由於充電初期蓄電池電動勢較低，充電電流很大，隨著充電的進行，電流將逐漸減少，因此，只需簡易控制系統。

這種充電方法電解水很少，避免了蓄電池過充。但在充電初期電流過大，對蓄電池壽命造成很大影響，且容易使蓄電池極板彎曲，造成電池報廢。鑒於這種缺點，恆壓充電很少使用，只有在充電電源電壓低而電流大時採用。例如，汽車運行過程中，蓄電池就是以恆壓充電法充電的。

快速充電法

①脈衝式充電法，這種充電法不僅遵循蓄電池固有的充電接受率，而且能夠提高電動汽車蓄電池充電接受率，從而打破了蓄電池指數充電接受曲線的限制，這也是蓄電池充電理論的新發展。

電動汽車充電站

②2REFLEXTM快速充電法，這種技術是美國的一項專利技術，它主要面對的充電對象是鎳鎘電池。由於它採用了新型的充電方法，解決了鎳鎘電池的記憶效應，因此，大大降低了蓄電池的快速充電的時間。鉛酸蓄電池的充電方法和對充電狀態的檢測方法與鎳鎘電池有很大的不同，但它們之間可以相互借REFLEXTM充電法的一個工作周期包括正向充電脈衝，反向瞬間放電脈衝，停充維持3個階段。

③變電流間歇充電法，這種充電方法建立在恆流充電和脈衝充電的基礎上，如圖7所示。其特點是將恆流充電段改為限壓變電流間歇充電段。充電前期的各段採用變電流間歇充電的方法，保證加大充電電流，獲得絕大部分充電量。充電後期採用定電壓充電段，獲得過充電量，將電池恢復至完全充電態。通過間歇停充，使蓄電池經化學反應產生的氧氣和氫氣有時間重新化合而被吸收掉，使濃差極化和歐姆極化自然而然地得到消除，從而減輕了蓄電池的內壓，使下一輪的恆流充電能夠更加順利地進行，使蓄電池可以吸收更多的電量。

④變電壓間歇充電法，在變電流間歇充電法的基礎上又有人提出了變電壓間歇充電法，如圖8所示。與變電流間歇充電方法不同之處在於第一階段的不是間歇恆流，而是間歇恆壓。在每個恆電壓充電階段，由於是恆壓充電，充電電流自然按照指數規律下降，符合電池電流可接受率隨著充電的進行逐漸下降的特點。

⑤變電壓變電流波浪式間歇正負零脈衝快速充電法，合脈衝充電法、ReflexTM快速充電法、變電流間歇充電法及變電壓間歇充電法的優點，變電壓變電流波浪式正負零脈衝間歇快速充電法得到發展套用。脈衝充電法充電電路的控制一般有兩種：

1）脈衝電流的幅值可變，而PWM（驅動充放電開關管）信號的頻率是固定的；

2）脈衝電流幅值固定不變，PWM信號的頻率可調。

脈衝電流幅值和PWM信號的頻率均固定，PWM占空比可調，在此基礎上加入間歇停充階段，能夠在較短的時間內充進更多的電量，提高蓄電池的充電接受能力。

設計

業務模式

充電業務模式是指電動汽車用戶在汽車電能將要耗盡的時候選擇到固定地點的充電站和充站樁為汽車的電池進行直接充電的模型。這是電動汽車充電站最先考慮的業務模式，在這種業務模式下，電動汽車用戶通過在充電站/充電樁直接為汽車充電，即時消費電力產品並通過現場付費的模式支付費用，完成交易。為此，建設相應的電動汽車充電計費系統，引入集中式的信息管理平台，是開展電動汽車充放電站建設工作的重要組成部分。

系統結構

充電站按照功能可以劃分為四個子模組：配電系統、充電系統、電池調度系統、充電站監控系統。充電站給汽車充電一般分為三種方式：普通充電、快速充電、電池更換。普通充電多為交流充電，可以使用220V或380V的電壓。快速充電多為直流充電。充電站主要設備包括充電機、充電樁、有源濾波裝置、電能監控系統。

建設電動汽車充電計費系統，系統的實現由三部分組成，下面分別進行介紹：

1、建設充電計費系統管理平台，對系統涉及到的基礎數據進行集中式管理，例如電動汽車信息、購電用戶信息、資產信息等。

2、建設充電計費系統運營平台，用於對電動汽車的充放電及購電用戶的充值進行運營管理。

3、建設充電計費系統查詢平台，用於對管理平台及運營平台產生的相關數據進行綜合查詢

發展

修建充電站和小型充電樁等設施，也可以把現有一些分布過密的加油站改建成充電站。這種充電站外形類似加油站，但投資成本僅為普通加油站的10%，並且安全要求比加油站低。

日本

在日本，與各汽車廠商產生密切夥伴關係的是日本最大電力公司東電。不久前，它成功開發大型快速充電器，使得充電時間大大縮短，進一步提高了日本普及使用電動車的可能性。東電指出，每10分鐘完整充電，所能行駛的路程是60公里。為了方便駕駛人上街時也能充電，就必須通過一項大型的基礎設備建設工程來推動。與此同時，東電也宣布基於“環保”、“經濟”等考慮，將引進3000輛電動車作為營業、服務用途。
每設立一個充電器所需費用是400萬日元。該公司準備在日本的超市停車場、便利店及郵政局等公共場所內陸續建設充電器設備。使得人們在下車購物，辦事時就可讓汽車補充電源。日本汽車業界認為，電動車適合都市型駕駛，預計只要充電基礎設備齊全，很快就會被一般消費者接受。

歐洲

法國資助電動汽車及其零部件長期創新，以法國電力公司為主導電力公司每年編制1.1億以上法郎預算(占該公司營業收入0.05%)，投入電池、充電器的研發，在巴黎設有幾百個充電器，凡重要停車場都設有充電器，配置電動汽車充電的專用插頭。
德國也規劃在5年內免除電動汽車稅及重量稅；企業研製電動汽車可享受5年免稅大部分充電站(68%)完全免費，少部分收取充電費或停車費。

中國

2009年4月，日產汽車與中國工信部建成合作關係。日產汽車將為工信部提供電動汽車發展的相關信息，制定包括電池充電網路建立和維護、促進電動汽車大規模使用的綜合規劃。武漢將成為日產汽車在國內推行其零排放汽車計畫的首個試點，今後武漢必須沿用日產的標準，這將確立日產在電動車競爭中的主導地位。
2009年7月14日據深圳傳來的訊息，未來該市可能會採購比亞迪30輛雙模電動車作為計程車。根據此前比亞迪的介紹，這款F3雙模電動車的百公里耗電為16度，大約為9元。比亞迪一位負責人士表示，比亞迪已經在深圳建設一批充電樁來解決電動車充電難題，但是範圍只限於深圳主城區附近。
安徽省地方性政策也指出，未來城市新增公車和計程車一律購買安徽省產混合動力汽車和純電動汽車，對符合機動車運行安全技術條件的新能源汽車實行登記管理，減免新能源汽車的各種稅費，對電動汽車充電站建設用地和配套資金給予支持。

2015年7月，青海首座光儲一體化電動汽車充電站建成投運。據悉，光儲一體化電動汽車充電站為青海省科學技術廳2015年度科技支撐計畫項目，總投資約200萬元，為永久性充電站。該充電站集成了光伏發電、智慧型充電樁、儲能電池等多項先進技術，突破了光伏電站無法在夜間為電動汽車充電的瓶頸。

光儲一體化電動汽車充電站光伏裝機容量35千瓦，日發電量約200度，儲能裝機容量150千瓦時，有充電樁12座，可為國內外各主流品牌電動汽車提供直流快充、交流慢充服務。目前，國網青海省電力公司在西寧、海北、海南地區建成9個充電站，架設10千伏線路7.2千米，安裝高壓環網櫃一台、變壓器15台、7千瓦慢充電樁32台、40千瓦快充電樁36台，100千瓦快充電樁3台。

一、純電動汽車距離大規模推廣還有距離　純電動汽車還有許多技術難題有待解決。　首先，是純電動汽車的續航里程。專家認為：眾泰汽車的最高車速和百公里耗電量都是可性的，不過300公里的續航里程，可能只是理論計算或者以30-40公里/小時的車速勻速行駛時達到的指標，在實際工況中，純電動車很難達到300公里的續航里程。而短距離的續航里程給許多車主帶來很多不便，極大地限制了純電動汽車的推廣。　其次，純電動汽車的充電也是一個問題。目前純電動汽車充電時間一般需要7-8小時。雖然有的蓄電池可以實現短時間內充電，不過這極大地縮短了電池的使用壽命。而如此漫長的充電時間也成為也會阻礙電動車被大眾接受。而國內配套的基礎設施還很欠缺。如果要推廣純電動汽車，就需要大量的充電站，如同現在的加油站一樣能使汽車方便地充電。　最後，目前電池的壽命、成本也是產業化的一個阻礙。

二、目前公車是純電動汽車發展的一個方向

由於公車線路固定、管理統一、車速不高的特點，使其成為純電動汽車推廣的一個很好的平台。　一方面，公車線路固定，這樣就可以控制公車的行駛里程在蓄電池的續航里程內。而公車又能統一管理，可以在晚上集中給公車充電。這樣可以解決純電動車續航里程和充電不便的問題。　另一方面，由於公車的車速不高，蓄電池的性能可以滿足其動力性的要求。　同時，像短途固定的計程車也可以成為純電動汽車推廣的對象。

三、電動車發展的前景

純電動汽車具有不少優點。由於純電動比傳統汽車環保，而且純電動汽車的控制其實比混合動力汽車要簡單。混合動力汽車一方面需要控制發動機，另一方面需要控制電池、電機，並且使電機和發動機的工作很好地匹配，技術難度很高，相比之下，純電動汽車需要的電機轉矩、功率控制要簡單些，同時電機的回響速度也更快。　目前主要要解決的還是電池的問題，要提高電池的壽命、提高續航里程同時降低成本。電池的管理和報廢回收也是要考慮的。　同濟大學教授建議未來可以讓車主在充電站通過換一個蓄電池的方式進行電能的補充，這樣車主不需要等待充電的時間，方便快捷，而充電站也實現蓄電池的統一充電和管理，對提高電池壽命和方便舊電池的回收都是一個很好的解決方案。　隨著電池的性能進一步提高以及配套設施和管理方案的完善，純電動汽車還是有很廣闊的發展前景。

2014年6月27日《北京市電動汽車推廣套用行動計畫(2014－2017年)》27日在京發布。按照計畫，北京將加快公共場所快速充電樁建設，到2017年全市將有10000個快速充電樁亮相公共停車場等場所。

北京計畫建設10000個電動汽車快速充電樁將主要集中在公共停車場、交通樞紐停車場(含P+R)、大型商超停車場、高速公路服務區、電動汽車專業行銷(4S)店、具備條件的加油站等地，為電動汽車出行提供便利。

干擾源

電動汽車的電磁環境是指電動汽車在運行過程中，車上電子電器設備承受來自車內、車外各種各樣的電磁干擾，以及電動汽車、電子設備向外界輻射的電磁干擾。車上的電子電器設備在這樣的環境下應能維持正常工作，不發生性能下降甚至破壞等情況。由於電動汽車可以行使到各種地方，因此其電磁環境差異也很大。電動汽車電磁干擾大致可分為三類，即車載干擾源、自然干擾源和人為干擾源。

1、 車載干擾源

車載干擾源主要是指車上何種電子電器系統產生的電磁干擾。電動汽車電路中出現的各種瞬變電壓，或者電路開斷瞬間觸點之間產生的電火花和電弧等，都可能影響車上敏感設備的正常工作。車載干擾源主要有驅動系統、動力電池、功率變換器、繼電器、點輔助系統、開關、通信設備以及微處理器等電子設備。電壓和電流的快速暫態都會產生輻射和噪聲，距離這些設備較近的電子設備有可能產生故障，特別是電機驅動模組的快速整流、電機啟動、高壓輻射更會引起較高場強的傳導及符合騷擾。

電動汽車充電站

車載干擾源的電磁傳播模式很複雜，它有傳導干擾和輻射干擾兩種形式。傳導耦合要求在源於接受器之間有完整的電路連線，通常有3中耦合通路：公共電源、公共迴路和導線間的近場耦合，前兩種都屬於傳導耦合。

一般情況下，在電動汽車系統的輻射干擾中，共模高頻干涉占據著主導地位，而其他頻段干擾較小。驅動系統開關元件動作引起的噪聲通過共模和差模迴路進行傳播，蓄電池和變換器相連的直流母線或電纜記憶連線交流電機和變換器的交流電纜中流過較大的瞬變電流，電流流動時可通過長導線向外發動輻射或通過串擾對相鄰導線進行干擾。由於電動汽車空間及結構的原因，電動汽車高壓導線和抵押控制線不可避免地會出現耦合和串擾。

2、 自然干擾

自然干擾源是由於自然現象引起的電磁干擾。比較典型的自然界電磁現象產生的電磁噪聲有大氣噪聲、太陽噪聲、宇宙噪聲以及靜電放電等。大多數情況下，這種電磁噪聲非常複雜，並且對電動汽車的干擾影響可以忽略。但是，閃電和靜電放電可能會產生很大的瞬變場強。閃電式一個非常複雜的過程，其電流超過10kA，上升時間不到1 微秒。電動汽車上的直接點擊很少，但是閃電引起的場強很大，在200m處事100Kv/m在175 km處是4V/m。乘客和座椅之間的摩擦以及電動汽車車身在行駛過程中與空氣的摩擦都與積累行程靜電，高壓靜電在放電時會影響電子設備的工作，甚至造成永久性破壞。

3、 人為干擾源

人為干擾源是指由電動汽車外部人工裝置產生的電磁干擾，主要有其他車輛的輻射干擾，車外的雷達、無線電台發射機、移動通信設備等發射的電磁波干擾，以及高壓輸電線的電暈放電等。

將在航天橋、馬家樓、小營、四惠等地開建的電動汽車充電站有了技術依據。昨日，市質監局發布《電動汽車電能供給與保障技術規範充電站》標準化指導性技術檔案，規定了本市充電站的分級、功能、構成、技術要求以及選址要求。

該標準根據動力蓄電池存儲能量、充電服務能力將充電站分為四級。其中一級充電站的蓄電池存儲能量不小於6800千瓦時，或單路配電容量不小於5000千伏安，每天可以為200台次以上大中型商用車，或500台次以上乘用車提供電池更換或充電服務。而四級充電站的蓄電池存儲能量小於1700千瓦時，或單路配電容量小於1000千伏安，每天可以為40台次以下大中型商用車，或100台次以下乘用車提供電池更換或充電服務。

根據節約用地的原則和電動汽車的使用特點，標準提出充電站宜與現有公共服務設施合建，合建後不應影響原有設施的安全與使用功能。根據交通影響評價，城區內充電站宜靠近城市道路，但不宜設定在城市幹道的交叉路口和交通繁忙路段附近。其中，公交用電動汽車充電站宜設定在公交場站內，其它專用電動汽車充電站設定在相應的停靠站內。充電站不應設在有劇烈振動、高溫、地勢低洼和可能積水的場所。當充電站緊鄰多塵或有腐蝕性氣體的場所時，應設定在最小頻率風向的下風向。

充電站充電機附近應設防撞柱(欄)，其高度不低於0.8米。充電機的充電連線器放置處應有明顯的文字標識和警示標識。充電站要在醒目位置張貼安全警告標識、消防安全標誌和圖像採集區域標誌，並設定火災自動報警裝置。充電區、電池存儲區等場所還要設定可燃氣體報警系統。與加油加氣站共建的充電站，電池充電設備、電池更換設施與危險性設備爆炸危險區域邊界線、柴油設備外緣的距離均不得小於3米。

此外，該標準還對充電站的行車道和停車位作了規定。充電站的入口和出口應分開設定，從入口到出口至少有2條車道。充電站內車道寬度不小於4米，站內的道路轉彎半徑不宜小於9米。充電區、電池存儲區和更換區不得採用瀝青路面。