汽車充電站關鍵技術研究

姜永豪

(黃岡職業(yè)技術學院，湖北 黃岡 438002)

汽車充電站關鍵技術研究

姜永豪

(黃岡職業(yè)技術學院，湖北 黃岡 438002)

近年來，我國加大了在新能源方面的管理力度，有關新能源方面的政策逐步制定、并投入實踐管理中，隨著新能源使用技術不斷發(fā)展，以電能為動力的汽車也逐步興起，如果想把電動汽車真正得到普及,關鍵是加大對充電設施的建設力度，政府部門、產業(yè)界和消費者都給予了高度重視。目前汽車充電站建設相關技術有了很大突破，產能釋放日益加快。各個相關部門對電動汽車充電設施標準化的重要性和緊迫性認識得到了進一步的強化。文中結合我國電動汽車充電設施現狀，對電動汽車充電設施供配電領域的一些關鍵技術問題，提出一些建議。

電動汽車；充電站；技術

1．我國電動汽車充電設施現狀

1.1 有關電動汽車及相關問題的論述

電動汽車是一種以新能源為動力的汽車，基本上依靠電能驅動電機，作為汽車的動力裝置。如果以電動汽車驅動的使用原理為依據，電動汽車細分還可以分為三種類型，即單純依靠電能驅動電機式汽車、有多種動力驅動的混合動力裝置汽車及燃料電池驅動力汽車；如果依據充電方式不同劃分，常見的電動汽車也可以被細分為三類：充電方式快充式充電、慢式充電、快速輪換式充電汽車。與之對應的充電設施，根據充電方式的差異可以劃分為三類，依次為充電樁、充電站及換電站。

電動汽車生產的整個環(huán)節(jié)中最為關鍵的部分是建設電動汽車充電設施。充電樁能夠為本身自帶充電機的電動汽車進行充電，充電樁設施所需要面積一般較小，可以靈活進行設計建設位置；充電站則除了充電樁外還需要多臺充電機。充電站建設需要占地面積較大，充電方式快充和慢充及快換都可以，此外，充電站還可以對一些動力設備進行有效的動態(tài)監(jiān)控；換電站是可以讓電動汽車車主最快捷地更換電池并為車主提供維護、修理服務的充電設施。

美國、日本等一些發(fā)達國家，電動汽車的發(fā)展已經有一段時期，這些充電汽車業(yè)較發(fā)達的國家都在大力推進充電站建設，形成一定的規(guī)模，對充電站的有效運營提供一定支持。現在一些國家已經在一些人流較大的地區(qū)建設一些免費的充電樁，電動車使用者只需要按年度繳納一定的管理費用，便可以在設立的充電樁進行不計次充電還可以免費享受停車服務；另外，有些國家對充電站采取特殊管理模式，即政府把充電站交予公司進行經營，充電站電池屬于公司、方便充電汽車進行電池的租換。

1.2 我國充電設施建設現狀

近年來，我國電動汽車生產方面取得了很大成就，充電汽車領域技術有了很大提高，逐漸跟上發(fā)達國家步伐。充電設施是充電汽車進行普及的關鍵，同時還是未來一段時期智能電網最重要的一部分。我國在充電設施建設方面經歷了大致以下發(fā)展階段：

比亞迪汽車公司在我國制造電動汽車充電設施，我國在電動汽車方面取得突破性進展；奧運會期間，我國又投入建設了集中式充電站，集中式充電站可以為50輛單純以電力為動力能源的大巴車提供充電；我國上海電力公司建設的電動汽車充電站，使我國電動汽車充電站走上商業(yè)運營道路。我國在電動汽車充電設施行業(yè)的又一新進展為國內已建設完成的智能充電站。南方電網在深圳建設第一批電動汽車充電站，現在已經開始運行，這批充電設施由2個充電站及100多個充電樁組成；我國在唐山建成第一座國家電網充電站，10臺電動汽車能夠分別按照快速充電和慢速充電這兩種充電方式對充電汽車進行充電。

現階段，我國在電動汽車充電設施建設方面正在快速發(fā)展，逐步實現從局部地區(qū)進行試運營到全國范圍內普及。據統(tǒng)計，我國建成且正在運營的充電站大概300座，充電樁也多于13000臺，我國在充換電站的建設運行方面已經取得很大突破。

2．我國充電設施存在的問題及措施

2.1 諧波抑制與治理技術措施

抑制和治理諧波最常見、最有效的技術手段是為充電機加裝濾波裝置。其次還可以增大整流裝置的脈波數，這種方法一般常用于容量比較大的負荷。此外，還可以利用容量比較大的供電系統(tǒng)進行電能供應，以此解決諧波問題或者限制電動汽車車載充電機產生的諧波。如果電動汽車的諧波值沒有達到規(guī)定標準，應該避免電動汽車進入電網享受充電服務。

2.2 安裝濾波裝置

對諧波進行抑制可以設置濾波裝置，一般我們常用的濾波裝置主要為有源濾波裝置和無源濾波裝置。經過兩種裝置優(yōu)缺點對比，發(fā)現APF消諧的主要技術性能比PF要高。近年來，我國在充電網絡建設方面取得很大進步，APF應用范圍越來越廣。因此，現在市場上電力容量相對較小并且成本比較高的設備會逐漸退出，有源濾波在未來消除、抑制濾波方面將是未來發(fā)展的趨勢。

2.3 安裝功率調控裝置

功率調控裝置可以有效地降低諧波的含量，充電設施功率調控裝置可以分為有源功率因數校正裝置和無源功率因數校正裝置兩種類型。經過實踐表明APFC在技術上有更加獨特的優(yōu)點，在技術編制中我們選取APFC裝置作為消諧電流最為高效的設計方案。

3.充電設施對電擊的防治措施

我國一般按照組群式進行充電樁布置，電動汽車充電站一般在室內外停車場安裝，包括一個低壓線路和若干個充電樁組成。每個充電樁樁體內部都安裝有低壓斷路器，低壓電路器是剩余電流保護裝置，能夠有效地保證充電樁樁體及使用者的安全，如果低壓斷路器發(fā)生故障，充電樁樁體的低壓電路器將無法正常工作。如果低壓電路器解出電壓過高，超出安全值，則會給充電設施使用者造成安全威脅。

一般在環(huán)境比較干燥的時候，根據人體電阻安全值，需要設置變壓器低壓側中性點接地電阻值。設置在室外的充電樁，由于受到潮濕、雨水積水等因素的影響，需要采取12v安全電壓值進行設防。室外潮濕環(huán)境會使得人體的電阻值降低，因此，充電設施充電樁樁體外殼在建造時應該采取絕緣材料制作，以保證充電設施使用者人身安全。如果充電樁外殼采取絕緣材料，那么這類充電樁屬于二級類設備，基本有雙層絕緣材料進行絕緣。

4．諧波對一般的配電變壓器降容的影響

目前我國制造諧波專用變壓器的規(guī)范還比較欠缺，如果我們進行的一項工程設計沒有設置濾波裝置，一般都是參照國際上慣例進行變壓降容系數的選擇。選擇的因數是用于確定諧波產生熱效應對變壓器輸出容量的影響，如果選擇的因數太高，充電設施會因為諧波而發(fā)熱。

5．我國充電設施發(fā)展趨勢

隨著時代的發(fā)展進程加快，以電能為動力的新型能源汽車正在成為我國汽車研制的主要方向。在較淺層的研發(fā)層面，我國主要研究電動汽車充電設施建設，并同時對其進行實時檢測評定，為研發(fā)出更加高效的電動車充電技術，在電動汽車充放電控制系統(tǒng)方面做了進一步的深入研究。我國在近幾年來一直在推動電動汽車的發(fā)展，在相關方面出臺了諸多優(yōu)惠政策，使電動汽車在國家的扶持下得到了更加快速的發(fā)展，同時，在相關的技術支持上增加了更高標準的需求，如標準化工作、充電技術基礎設施等。然而結合現在的實際情況來看，電動汽車的發(fā)展在技術支持方面還存在著缺陷，高標準的技術支持還需進一步研究開發(fā)，從而達到技術與發(fā)展更高層次的協(xié)調統(tǒng)一。目前我國電動汽車充電基礎設施方面存在著不足之處，我國還未能建立起與電動汽車充電技術相協(xié)調的體系，仍需總結以往的經驗及成果，加快核心內容走向協(xié)調一致的腳步。

6．小結

汽車充電站技術只有在科學的基礎上才能得到更好的發(fā)展，在國家政策的支持下，進一步研發(fā)高效的技術支持，根據其發(fā)展的實際情況制定出適應電動汽車充電技術進步的具體方案。

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TM910．6

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1671-5136(2014)03-0137-02

2014-07-18

姜永豪（1976—），男，湖北麻城人，黃岡職業(yè)技術學院講師。研究方向：高等職業(yè)教育及電力運行控制技術研究。