电动汽车快速充电站的设计措施

孔鲜龙　王勇

摘要：当前电动汽车市场正逐步受到人们的关注，由于其具有节省、环保等方面的优点，在未来具有非常大的发展空间，但是在电动汽车使用的过程中，面临的首要问题是车辆的续航能力不足。为了保证车辆的正常使用，就需要设计出可以快速充电的充电站。

关键词：电动汽车；快速充电站；充电站设计

中图分类号：U469 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）26-0013-02

在全世界的可用能源都在不断损耗的背景下，具有绿色环保功能的电动汽车有了很大的发展空间。但是电动汽车要想大量的推广使用，首先要解决的问题就是电动汽车的充电问题。一般情况下，使用普通的充电器进行充电，往往需要花费非常长的时间，无法满足日常生活的需要。为了可以使得电动汽车被顺利地推广使用，就需要研制出可以快速充电的电动汽车充电站。

1 电动汽车充电站的发展概况

在美国和欧洲等国家，电动汽车已经得到广泛的使用，在全球范围中电动汽车的销量正在逐步提升。各种各样的电动汽车快速充电站也相继出现在人们的视野当中。而在国内电动汽车行业有了很大的发展，国家电网单位也正在把电动汽车充电站作为重要的战略要点进行布置，以此来实现充电站代替石油站的目的，使电能成为主要的能源使用巨头。在一些停车场、商业中心等场所已经投资建设短路充电桩和充电站，虽然目前来说我国电动汽车的使用率不高，电动汽车快速充电站的布局也在逐步的摸索当中。但是电动汽车是我国新能源结构和未来战略发展的主要方向，为了使未来电动汽车使用量得到爆发式的提高，首先要对电动汽车快速充电站进行布局。

2 电动汽车对快速充电站的设计要求

2.1 快速充电站要具有通用性

由于不同的电动汽车蓄电池的电压等级和蓄电池等级是不同的，所以在公共场所使用的快速充电站需要使用各个电压等级和蓄电池系统。要保证充电站充电的广泛性，要可以根据不同类型的蓄电池使用不同的充电控制方法。所以在电动汽车商业化前期，首先要制定对充电装置、充电接口、接口协议和充电规范制定相对应的管理措施。

2.2 要具备较快的充电速度

传统的铅酸类蓄电池和发展前景比较好的镍氢和锂离子动力蓄电池对比，具有投入资金低、电池容量高、施工技术成熟、无记忆效应、跟随负荷输出特性好等方面的优点。但是铅酸类蓄电池也存在着续航能力不高的缺点。为了延长电动汽车的行驶路程，就需要建设出可以快速充电的充电站来对此问题进行解决，进而使得电动汽车可以顺利地推行使用。

2.3 对电能有比较高的转化率

电动汽车的运行能源费用和电动汽车的能耗指标是有着非常密切的联系的，如何有效地提高电动汽车的经济价值、建设电动汽车的能源消耗，是未来电动汽车产业顺利发展的一个重要方面。在建设充电站的过程中，要对建设成本和电能的转化率进行充分的考虑。要尽可能地选择建设成本低廉、电能转化率比较高的充电设施。

2.4 充电站要可以进行智能化充电

电动汽车蓄电池的应用水平和电池性能对电动汽车的普及和发展造成了非常大的影响，推行充电站的智能化充电主要是为了实现可以对电池的放电状态进行实时的监控，防止出现过放电的情况，尽可能地在无损电池的情况下对电池进行充电，提高电池的使用年限。在充电站的建设过程中，充电智能化技术主要可以从以下三个方面体现出来，具体为：（1）要可以对电池的电量进行智能化管理，对电量进行指导和计算；（2）对充电机、充电技术和充电站进行优化；（3）可以自动对蓄电池进行维护并可以自动诊断出电池的故障。

2.5 充电站要具有集成化的特点

在充电站的建设过程中，电动汽车的能力管理系统要可以和充电系统组成一个整体，要对电流检测、集成传输晶体管、反向放电保护等功能进行集成。要尽可能地实现高度集成化的充电站建设，节省出电动汽车内部零件，节省系统成本，对充电效果进行优化，提高电池的使用

年限。

3 充电站的设计措施

3.1 充电站配电系统的设计

充电站的配电系统主要分为测控系统和保护系统两个方面。主要是用来实现充电站配电系统监控保护功能和监控功能的实现，利用充电站后台系统和通信管理机达到对数据进行交换的目的。

配电系统主要是由监控屏、微机保护测控一体化装置、公用测控装置、通信管理装置等装置组成。其中微机保护功能装置要具有对进线变开关的遥控功能、测量进线变的功能和进线变的保护功能。公用测控装置是用来对充电站配电系统进行测控的，主要是用来收集出线开关的负荷电流和信号、0.5kV母线的电压，同时还具备遥控联络开关和低压进线开关的作用。一般情况下，会在0.5kV侧配置分段安装自投装置，从而对配电系统的自动化进行提升，达到无人值守的目的。

3.2 充电站控制功能的设计措施

（1）要确保控制的唯一性，同一个操作人员在同一时间只可以对一个对象进行控制。（2）可以对机械设备采取控制的保护措施，可以通过云台对相关设备进行控制，控制系统要具备时间定制功能。（3）为了可以从多个方面、多个视角对摄像机的焦距进行调整，所有的摄像机都可以被操作人员控制，如果云台自身具有预置功能，操作人员可以对云台进行操作和预制，要将景深和光圈进行调整。（4）要对职能设备和消防主机进行复归。（5）需要安装门禁系统，这样可以方便具有相关权限的人员将门锁打开和站内刷卡开门。

3.3 充电站计费系统的设计

充电站的计费系统主要是由计费部分和计量部分组成，其中计费系统主要是由服务器和计费工作站构成，计量系统主要是由直流电表、关口电表、充电计量管理机和交流电表构成。在充电站上直流电表、管口电表、交流电表的电量信息是由采集终端进行收集。充电站的充电信息和充电站的总电量的数据是通过以太网和计费工作站进行数据信息的交换，后台在对接收到的数据进行处理后，会把对应的计费信息和电量信息保存到数据库服务器上。为了保证上级系统可以及时地获得充电站的电量信息，要使用用电信息收集系统和每次充电完成用电信息的收集系统进行数据的互通。

3.4 充电站系统交流电桩的设计

交流电桩主要是用来对电动汽车提供充电的交流电源。系统占地面积一般不大，也相对比较简单、容易安装，可以在居民居住区的小区停车厂、电动汽车充电站、公共的停车场、室外或室内场所、大型商场的停车场等场所进行安装，操作使用都非常的方便，是非常关键的电动汽车充电设备。一般情况下交流充电桩要具备下面六个方面的功能，具体为：（1）交流电桩要具有漏电、过流、短路、欠压、过压等方面的保护功效；（2）交流电桩要具有提供6kW/15kW，AC220V交流电的能力；（3）交流电桩上要安装操作按键和急停开关等重要的操作接口；（4）为了清晰地显示出点桩的运行状态，交流电桩上要安装触摸屏和指示灯；（5）为了对交流充电量进行统计，要在交流电桩上安装多功能交流电度表；（6）交流电桩要具有数据小票的打印功能，可以设置几种不同类型的费用支付方法，并安装打印机。

3.5 充电站直流电机的设计

直流充电机主要有控制单元、功率单元、通信接口、电气接口四个方面的内容，通过利用整流设施为电动汽车进行充电。一般情况下，直流充电机的电压变化和输出电流都比较大，可以为各种类型的电动汽车的蓄电池进行充电。一般情况下，直流电机分为三个种类：（1）可输出最大电流为30A，输出电压为DC155～355V的小型电机，单台电机的最大功率为10kW；（2）可输出最大电流为220A，输出电压为DC350～550V的中型电机，单台电机的最大功率为150kW；（3）可输出最大电流为420A，输出电压为DC350～550V的大型电机，单台电机的最大功率为250kW。在进行设计的过程中，可以根据实际需要进行选取，也可以将多个直流充电机进行并联使用，来对输出功率进行

提升。

4 结语

电动汽车作为一种绿色、无污染的新型动力设备，在未来有非常大的发展空间，但是由于其具有续航能力差等方面的缺点，电动汽车要想在市场上被顺利地推广开来，其中一个关键的因素就是快速充电站的布置。本文通过对快速充电站的设计措施进行简单的分析，希望可以为快速充电站的设计起到一定的参考作用。

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作者简介：孔鲜龙（1977—），男，山西阳城人，西昌卫星发射中心试验技术部工程师，在职研究生，研究方向：航天测控；王勇（1965—），男，四川仁寿人，四川大学电子信息学院副教授，博士，研究方向：教学。