淺析電動汽車充電樁建設

馬金雙 南京能瑞電力科技有限公司

導言：隨著人們生活水平的不斷提高和環境問題引起的疾病數量的增加，人們越來越重視環境保護。作為城市空氣的主要污染源，汽車尾氣已經開始受到廣泛關注。汽車尾氣產生的污染占據了城市空氣總的污染量的70%,汽車噪聲產生的污染占據了城市噪聲總的污染量的80%。這些污染會對人體產生極大的危害, 甚至會影響到市民的壽命,據可靠資料顯示,使用電動汽車可以使得空氣中的污染物降低98%以上,而且會在一定程度上降低噪聲污染。因此,為了人類賴以生存的家園,發展電動汽車很有必要,而電動汽車充電站是電動汽車發展的基礎,因此需要重點考慮。

1 充電樁相關內容的解釋

1.1 充電樁及其功能

充電樁 (Charging pile) 它通常安裝在公共場所和居民區的停車場或充電站，可以固定在墻壁或地板上，其功能類似于加油站的油罐車，可以根據不同的電壓水平對各種類型的電動汽車充電。它的輸入端直接連接到交流電網，輸出端連接到充電插頭給電動汽車充電。

1.2 充電樁的分類

按安裝方式分：可分為掛壁式充電樁、落地式充電樁。

按安裝地點分：可分為專用充電樁、公共充電樁。

按充電口數目分：可分為一樁多充、一樁一充。

按充電方式分：可分為交流充電樁、直流充電樁、交直流一體充電樁。

1.3 充電樁的技術實現

直流充電樁的工作原理：經整流濾波, 三相交流電變為直流電供給IGBT橋。通過控制器中的驅動電路，在作用于IGBT橋之后，直流電壓被轉換成交流電壓。然后，通過高頻變壓器的變換隔離交流電壓，再次整流和濾波以獲得直流脈沖，電池組可以充電。此過程中, 控制器可依據參數的變化 (電池的端電壓、電流大小) 實現動態控制, 實施修改充電參數。此外, 為保證系統運行過程中的安全性、可靠性, 設計有過熱、過流、過壓保護電路。

具體充電過程：充電時，將充電堆的充電手柄與電動汽車的充電插座連接，然后在刷卡區刷IC卡，按照屏幕上的提示選擇充電模式進行充電。在整個充電過程中，監控單元將實時監控充電接口的連接狀態、電壓和電流，并在出現異常時立即發出警報。為了保證充電樁的高效運行，采用模塊化的原則編寫了主程序。

主程序包括：IC卡識別模塊、中央控制模塊、顯示模塊、打印模塊、通訊模塊、檢測模塊等。激活充電樁時, 各模塊之間由主程序協調, 從而實現一整套的充電流程。多線程的處理方式可確保各模塊之間互不影響。

2 電動汽車充電站的規劃

隨著電動汽車產業化的普及，電動汽車的數量也在增加。此時，制約電動汽車發展的基礎設施是電動汽車充電站。因此，如果你想要電動汽車快速發展，你必須讓電動汽車充電站能夠大規模發展。在建設電動汽車充電站的過程中，有必要做出合理的規劃。如果沒有合理的規劃，充電站的建設將會更加混亂, 會產生很多的浪費,并且對環境也產生一定的負面影響, 這就違背了保護環境的初衷,因此, 電動汽車充電站的發展前提是形成規模化的產業。在建設之初, 應充分考慮電動汽車的規模、分布情況、用戶的出行習慣、城市的路網結構、車流情況以及電池特性等因素, 進行科學的充電設施選址和容量優化, 同時還應該預留一定的裕度, 為電動汽車的持續增長保留適當的空間, 進而形成較為完善的規劃方案。因此, 提前對電動汽車充電站進行規劃不僅可以滿足用戶的充電需求, 也能使得資源可以合理的配置。電動汽車充電站能夠正常運行離不開高功率的電力支持, 電動汽車充電與電動自行車充電的不同之處在于其充電速度必須得到保障。

3 關于充電樁建設的幾點建議

基于上文對充電樁建設的影響因素, 本文提出了幾點關于充電樁建設的建議。

3.1 科學選擇充電樁站點

首先，選擇合理的充電樁施工場地可以節省電動車用戶的充電成本。充電樁的建造應該有助于電動車輛的用戶獲得電力供應，例如在車輛可以方便進出的地方。其次，充電樁的建設應該適應城市道路、給排水、消防等市政基礎設施。與其他市政基礎設施配套。例如，灌注樁的施工應充分考慮環境保護和消防安全，并與建筑物保持合理的防火距離。同時，還應選擇充電樁的位置，以避免爆炸危險、強烈振動和高溫的地方。最后, 充電樁的布局要遠離浴室、廁所以及容易產生積水的地方。綜上所述, 充電樁的布局應當科學、合理, 滿足電動汽車的充電需求。因此充電樁一般布置在住宅小區、企事業單位、社會公用停車場等場所, 并應盡量靠近臨近的配電站。充電樁基礎底座四周應采取封閉措施, 防止小動物從底部進入箱體。

3.2 利用補貼等形式鼓勵多元主體建設充電樁

建造充電樁需要更高的成本，因此需要政府和行業組織的一些優惠政策。例如，設立了一個節能專項基金，以支持該地區企業的節能改造和節能產業的發展。同時，節能基金的設立也可以鼓勵企業進入充電樁行業，形成企業集群。對相關企業給予一定的投資補貼，如按投資的一定比例返還投資。如廣州出臺措施對于建設的非個人自用充電樁, 給予建設運營方按照不超過投資額20%的標準進行扶持。對提供3個以上固定車位給充電設施運營企業建設、運營快充充電站的停車場業主, 按照1個固定車位1萬元的標準進行扶持。另外還可以鼓勵停車場等車輛集聚較多的區域建設充電樁。

3.3 計量與監控系統的設計

測量和監測包括電氣和非電氣量。電量測量的主要目的是確保充電電能的質量、正確充電和安全保護。因此，需要不同規格的電能質量監測裝置、單相或三相電能表以及霍爾傳感器來測量電壓和電流。對于大功率充電樁，還應配置一個特殊的剩余電流繼電器，當剩余電流超過設定值時，發出報警信號或控制斷路器斷開，以避免剩余電流對人員和設備造成傷害。非電氣量的監測主要是電氣火災監測中的溫度信號, 通過安裝剩余電流式電氣火災監控裝置, 通過對溫度信號的監測, 結合剩余電流, 發出報警信號或者控制信號, 防止火災發生。

4 電動汽車充電站的發展趨勢

隨著汽車消耗越來越多的能源并對環境造成巨大污染，電動汽車的發展是不可避免的，電動汽車充電站的發展也是汽車工業發展的主要方向之一。國家也給予汽車制造商越來越多的支持，從而促進了電動汽車充電站的發展。隨著電動汽車的普及，電動汽車充電站將會越來越受歡迎。此時，電動汽車充電站的規劃必須提前進行。

結束語：通過對電動汽車充電站發展趨勢的分析，可以發現它是當今世界經濟發展不可缺少的一部分。因此，如何沿著正確的道路發展電動汽車充電站將變得非常有意義。通過分析發現，電動汽車充電站的發展必須解決以下問題：針對電動汽車的充電特性建立合適的充電需求預測模型、針對不同區域的電動汽車充電樁的不同情況進行合理的規劃、研究不同約束條件下的充電站站點建設規劃問題等, 在接下來的研究中, 將針對這些問題進行更加深入的分析。