新能源汽車快速充電系統設計

林少芳

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新能源汽車快速充電系統設計

林少芳

（福州職業技術學院，福建福州 35000）

如何能夠設計出科學、可靠以及安全的充電系統，是現階段進一步加大新能源汽車普及度的關鍵，本文以新能源汽車快速充電系統設計原理為切入點，系統地闡述了新能源汽車快速充電系統的設計路徑，旨在進一步拓展新能源汽車快速充電系統的設計水平。

電動汽車；智能充電；充電樁

1 系統設計

現階段電動汽車的電力補充方式主要包括3種，第一種為220V交流慢充充電方式，第二種為直流快速充電方式，第三種為電池快換充電方式，以220V交流慢充充電方式為例，該種充電方式又被稱之為家庭式充電與充電樁充電的有機結合。[1]所謂家庭式充電主要是指充分利用家用供電插座所進行的充電，電動汽車運用該種方式充電通常要充3-6個小時，這一期間，我們就可以將電動車充滿電，該種充電方式能夠利用電力低谷時段進行充電，從而進一步降低為電動汽車充電的成本。當然這種方式并不是適用于所有的電動車的，其主要應用的電瓶車大多為那種電池容量比較小的乘用電動車，應用該種方式既可以延長電動車電池的使用壽命，還可以減少充電設備的數量。但是其還存在一定的缺點就是我們難以對其所應用的電量進行統計。

充電樁充電方式是通過利用220V/30A供電能力的充電樁進行充電的一種充電方式。該種充電方式所應用的時間與電動汽車220V交流慢充的充電方式相同，它可以有效應用于乘用電動車進行充電，并且要比220V交流慢充的充電方式更為靈活，且能夠實現對其所用電量科學計量。[2]但是值得注意的是，利用該種充電方式就必須為其增加充電設施，并在此基礎上，增加專用充電場以此來完成對電動車的充電任務。

與其他兩種充電方式不同，快速充電這種充電方式主要適用于大型商務車等，里程大于電池續駛里程的車輛。它能夠實現在短時期內為電動車電源充滿電，但是其對電池的影響往往是非常大的，其不利于電池使用壽命的延長。通常情下，下我們是在服務站進行電池快換的，車上的電池在卸下來之后，就必須馬上換上充滿電的電池，只有這樣做，才可以實現車輛的快速行駛。車上的電池在卸下之后就應當立刻充電，并為下一組到來的大型車輛提供電源，以這種方式我們可以確保大型車輛的有效行使?？偟膩碚f該種充電方式充電時間非常短，能夠實現規模化充電，并有效地降低了生產成本，對電池的維護也是非常方便及時的，能夠保障車輛在運行過程中的及時充電。該種充電方式也存在一些問題，例如，必須建設大型換電站，需要投入大量的人力物力資本，電池庫存管理與其它類型相比相對比較復雜，如果在充電的過程中我們發現電池存在損壞的現象，我們則難以將責任落實到人。

總的來說上述3種電池充電方式各有各的優點，也都存在一定的缺點，但究竟用哪種能源充電模式來實現電動車的有效運行，我們應當從實際出發，并以市場需求為導向。

2 新能源汽車快速充電系統的設計

2.1 充電站配電系統的設計

充電站配電系統往往包括兩個方面，一是測控系統，二是保護系統。這兩個方面主要是實現對充電站的保護和監控的，在充分利用充電站的后臺系統之后，我們可以實現電動車管理數據的交換，從而保障電動車的充電安全。配電系統的一體化主要由公用測控裝置以及微機保護測控一體化裝置共同組成，這些部分的主要作用就是對充電站配電系統進行實時監控，并實現充電站配電系統的自動化升級，從而降低人力投入，保障工作效率。

2.2 充電站控制功能的設計

設計充電站的控制功能應當從以下幾個方面入手：首先，應當確保充電站控制功能的唯一性，換句話說，就是在同一時間內，一個操作人員只能控制同一個對象，這樣做的意義在于確保充電站控制功能正常發揮作用。其次，采取相應的保護措施來保護機械設備，并通過云臺這種方式來控制相關設備，充分發揮機械設備的定制功能。其次，從多方面、多角度來調整攝像機，使操作人員能夠全方位的控制所有的計算機。如果控制功能中存在預先設置的功能，操作人員還可以根據相關規則對云臺進行控制。

2.3 充電站計費系統的設計

充電站計費系統的設計應當包括兩個部分，一是計費部分，二是計量部分，其中計費部分主要是以計費工作站為基礎，并在此基礎上同服務器結合在一起。計量系統則主要由關口電表以及充電計量管理機等構成。一般情況下，我們通過以太網以及計費工作站工作人員的工作時時進行數據交換，從而確保科學的計算總的充電兩，并將信息存入到相應的數據庫服務器上，從而有效確保上級系統能夠全面的獲得相關信息，實現數據的有效溝通。

2.4 充電站系統的交流電樁設計

交流電樁的主要作用是提供電源的裝置。該系統所占面積相對較小，且操作簡單，很容易安裝。因此，我們可以將其廣泛按章在停車場，調動汽車充電站等場所，能夠方便電動汽車及時充電，保障電動汽車的正常運行。值得注意的是，交流電樁的應用必須發揮以下功能（表1）。

2.5 充電站直流電機的設計

直流電機主要包括四個方面內容，即控制單元、功率單元、通信接口、電氣接口等等，通過利用整流設施我們可以進一步完善電動汽車的充電。通常情況下，直流充電機的電壓變化以及輸出電流與其他類型相比，都比較龐大，能夠以各類電動車的蓄電池進行充電。直流電機的分類如表2所示。

表1 交流電樁的功能

表2 直流最機分類表

在設計直流電機的時候，相關工作者可以從自身的實際情況出發，靈活的應用上述三種電機，不僅如此，還可以實現直流充電機的并聯適用，從而進一步提高輸出功率。

3 結束語

總而言之，現階段，在建立節約型社會和環境保護型社會的倡議下，筆者認為，我們應當對新能源汽車的充電設備進行深入的研究，以此來保障電動車的有效運行。但是，羅馬并非一日建成，充電系統的實際也并非一蹴而就的，在新時期下，我們必須加大相關科學研究力度，不斷加大資金的投入，從而確保新能源汽車的普遍應用。

[1]周念成,蒲松林,王強鋼,姜光學,曾憲平,肖松,陳敏,謝捷. 電動汽車快速充電站的儲能緩沖系統控制策略[J]. 電力系統保護與控制,2013,17:127-134.

[2]汪曉茜,黃越. 當前國際新能源汽車產業和充電設施規劃發展綜述及啟示[J]. 現代城市研究,2015,01:107-116.

Design of new energy vehicle fast charging system

(Fuzhou Vocational and Technical College, Fuzhou Fujian 35000)

How to design a scientific, reliable and safe charging system, is the present stage further increase the popularization of new energy vehicles, the key, this paper to new energy vehicle fast charging system design principle as the breakthrough point, systematically describes the new energy vehicle fast charging system design path, aims to further expand the new energy vehicle fast charging system design level.

Electric vehicle; Intelligent charging; Charging pile

（責任編輯：雷 君）

N945.2

A

10.3969/j.issn.1672-7304.2016.06.040

1672–7304(2016)06–0091–02

林少芳（1976-），女，福建莆田人，講師，研究方向：汽車技術。