汽车充电站关键技术研究

姜永豪

(黄冈职业技术学院，湖北 黄冈 438002)

汽车充电站关键技术研究

姜永豪

(黄冈职业技术学院，湖北 黄冈 438002)

近年来，我国加大了在新能源方面的管理力度，有关新能源方面的政策逐步制定、并投入实践管理中，随着新能源使用技术不断发展，以电能为动力的汽车也逐步兴起，如果想把电动汽车真正得到普及,关键是加大对充电设施的建设力度，政府部门、产业界和消费者都给予了高度重视。目前汽车充电站建设相关技术有了很大突破，产能释放日益加快。各个相关部门对电动汽车充电设施标准化的重要性和紧迫性认识得到了进一步的强化。文中结合我国电动汽车充电设施现状，对电动汽车充电设施供配电领域的一些关键技术问题，提出一些建议。

电动汽车；充电站；技术

1．我国电动汽车充电设施现状

1.1 有关电动汽车及相关问题的论述

电动汽车是一种以新能源为动力的汽车，基本上依靠电能驱动电机，作为汽车的动力装置。如果以电动汽车驱动的使用原理为依据，电动汽车细分还可以分为三种类型，即单纯依靠电能驱动电机式汽车、有多种动力驱动的混合动力装置汽车及燃料电池驱动力汽车；如果依据充电方式不同划分，常见的电动汽车也可以被细分为三类：充电方式快充式充电、慢式充电、快速轮换式充电汽车。与之对应的充电设施，根据充电方式的差异可以划分为三类，依次为充电桩、充电站及换电站。

电动汽车生产的整个环节中最为关键的部分是建设电动汽车充电设施。充电桩能够为本身自带充电机的电动汽车进行充电，充电桩设施所需要面积一般较小，可以灵活进行设计建设位置；充电站则除了充电桩外还需要多台充电机。充电站建设需要占地面积较大，充电方式快充和慢充及快换都可以，此外，充电站还可以对一些动力设备进行有效的动态监控；换电站是可以让电动汽车车主最快捷地更换电池并为车主提供维护、修理服务的充电设施。

美国、日本等一些发达国家，电动汽车的发展已经有一段时期，这些充电汽车业较发达的国家都在大力推进充电站建设，形成一定的规模，对充电站的有效运营提供一定支持。现在一些国家已经在一些人流较大的地区建设一些免费的充电桩，电动车使用者只需要按年度缴纳一定的管理费用，便可以在设立的充电桩进行不计次充电还可以免费享受停车服务；另外，有些国家对充电站采取特殊管理模式，即政府把充电站交予公司进行经营，充电站电池属于公司、方便充电汽车进行电池的租换。

1.2 我国充电设施建设现状

近年来，我国电动汽车生产方面取得了很大成就，充电汽车领域技术有了很大提高，逐渐跟上发达国家步伐。充电设施是充电汽车进行普及的关键，同时还是未来一段时期智能电网最重要的一部分。我国在充电设施建设方面经历了大致以下发展阶段：

比亚迪汽车公司在我国制造电动汽车充电设施，我国在电动汽车方面取得突破性进展；奥运会期间，我国又投入建设了集中式充电站，集中式充电站可以为50辆单纯以电力为动力能源的大巴车提供充电；我国上海电力公司建设的电动汽车充电站，使我国电动汽车充电站走上商业运营道路。我国在电动汽车充电设施行业的又一新进展为国内已建设完成的智能充电站。南方电网在深圳建设第一批电动汽车充电站，现在已经开始运行，这批充电设施由2个充电站及100多个充电桩组成；我国在唐山建成第一座国家电网充电站，10台电动汽车能够分别按照快速充电和慢速充电这两种充电方式对充电汽车进行充电。

现阶段，我国在电动汽车充电设施建设方面正在快速发展，逐步实现从局部地区进行试运营到全国范围内普及。据统计，我国建成且正在运营的充电站大概300座，充电桩也多于13000台，我国在充换电站的建设运行方面已经取得很大突破。

2．我国充电设施存在的问题及措施

2.1 谐波抑制与治理技术措施

抑制和治理谐波最常见、最有效的技术手段是为充电机加装滤波装置。其次还可以增大整流装置的脉波数，这种方法一般常用于容量比较大的负荷。此外，还可以利用容量比较大的供电系统进行电能供应，以此解决谐波问题或者限制电动汽车车载充电机产生的谐波。如果电动汽车的谐波值没有达到规定标准，应该避免电动汽车进入电网享受充电服务。

2.2 安装滤波装置

对谐波进行抑制可以设置滤波装置，一般我们常用的滤波装置主要为有源滤波装置和无源滤波装置。经过两种装置优缺点对比，发现APF消谐的主要技术性能比PF要高。近年来，我国在充电网络建设方面取得很大进步，APF应用范围越来越广。因此，现在市场上电力容量相对较小并且成本比较高的设备会逐渐退出，有源滤波在未来消除、抑制滤波方面将是未来发展的趋势。

2.3 安装功率调控装置

功率调控装置可以有效地降低谐波的含量，充电设施功率调控装置可以分为有源功率因数校正装置和无源功率因数校正装置两种类型。经过实践表明APFC在技术上有更加独特的优点，在技术编制中我们选取APFC装置作为消谐电流最为高效的设计方案。

3.充电设施对电击的防治措施

我国一般按照组群式进行充电桩布置，电动汽车充电站一般在室内外停车场安装，包括一个低压线路和若干个充电桩组成。每个充电桩桩体内部都安装有低压断路器，低压电路器是剩余电流保护装置，能够有效地保证充电桩桩体及使用者的安全，如果低压断路器发生故障，充电桩桩体的低压电路器将无法正常工作。如果低压电路器解出电压过高，超出安全值，则会给充电设施使用者造成安全威胁。

一般在环境比较干燥的时候，根据人体电阻安全值，需要设置变压器低压侧中性点接地电阻值。设置在室外的充电桩，由于受到潮湿、雨水积水等因素的影响，需要采取12v安全电压值进行设防。室外潮湿环境会使得人体的电阻值降低，因此，充电设施充电桩桩体外壳在建造时应该采取绝缘材料制作，以保证充电设施使用者人身安全。如果充电桩外壳采取绝缘材料，那么这类充电桩属于二级类设备，基本有双层绝缘材料进行绝缘。

4．谐波对一般的配电变压器降容的影响

目前我国制造谐波专用变压器的规范还比较欠缺，如果我们进行的一项工程设计没有设置滤波装置，一般都是参照国际上惯例进行变压降容系数的选择。选择的因数是用于确定谐波产生热效应对变压器输出容量的影响，如果选择的因数太高，充电设施会因为谐波而发热。

5．我国充电设施发展趋势

随着时代的发展进程加快，以电能为动力的新型能源汽车正在成为我国汽车研制的主要方向。在较浅层的研发层面，我国主要研究电动汽车充电设施建设，并同时对其进行实时检测评定，为研发出更加高效的电动车充电技术，在电动汽车充放电控制系统方面做了进一步的深入研究。我国在近几年来一直在推动电动汽车的发展，在相关方面出台了诸多优惠政策，使电动汽车在国家的扶持下得到了更加快速的发展，同时，在相关的技术支持上增加了更高标准的需求，如标准化工作、充电技术基础设施等。然而结合现在的实际情况来看，电动汽车的发展在技术支持方面还存在着缺陷，高标准的技术支持还需进一步研究开发，从而达到技术与发展更高层次的协调统一。目前我国电动汽车充电基础设施方面存在着不足之处，我国还未能建立起与电动汽车充电技术相协调的体系，仍需总结以往的经验及成果，加快核心内容走向协调一致的脚步。

6．小结

汽车充电站技术只有在科学的基础上才能得到更好的发展，在国家政策的支持下，进一步研发高效的技术支持，根据其发展的实际情况制定出适应电动汽车充电技术进步的具体方案。

【1】孙峰.智能变电站与电动汽车充电站一体化设计关键技术研究[J].东北电力技术,2012,5(8):120-121.

【2】冯洪涛.浅谈汽车充电站配电系统设计研究[J].商品与质量学术观察，2013,10（8）：145-146.

【3】陈新琪.电动汽车充电站对电网谐波的影响分析[J].中国电力，2008,11（9）：107-108.

【4】薛红录.电动汽车充电站的谐波治理与无功补偿[J].低压电器，2013,5（20）：128-129.

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，黄冈职业技术学院讲师。研究方向：高等职业教育及电力运行控制技术研究。