浅析电动汽车充电桩建设

马金双 南京能瑞电力科技有限公司

导言：随着人们生活水平的不断提高和环境问题引起的疾病数量的增加，人们越来越重视环境保护。作为城市空气的主要污染源，汽车尾气已经开始受到广泛关注。汽车尾气产生的污染占据了城市空气总的污染量的70%,汽车噪声产生的污染占据了城市噪声总的污染量的80%。这些污染会对人体产生极大的危害, 甚至会影响到市民的寿命,据可靠资料显示,使用电动汽车可以使得空气中的污染物降低98%以上,而且会在一定程度上降低噪声污染。因此,为了人类赖以生存的家园,发展电动汽车很有必要,而电动汽车充电站是电动汽车发展的基础,因此需要重点考虑。

1 充电桩相关内容的解释

1.1 充电桩及其功能

充电桩 (Charging pile) 它通常安装在公共场所和居民区的停车场或充电站，可以固定在墙壁或地板上，其功能类似于加油站的油罐车，可以根据不同的电压水平对各种类型的电动汽车充电。它的输入端直接连接到交流电网，输出端连接到充电插头给电动汽车充电。

1.2 充电桩的分类

按安装方式分：可分为挂壁式充电桩、落地式充电桩。

按安装地点分：可分为专用充电桩、公共充电桩。

按充电口数目分：可分为一桩多充、一桩一充。

按充电方式分：可分为交流充电桩、直流充电桩、交直流一体充电桩。

1.3 充电桩的技术实现

直流充电桩的工作原理：经整流滤波, 三相交流电变为直流电供给IGBT桥。通过控制器中的驱动电路，在作用于IGBT桥之后，直流电压被转换成交流电压。然后，通过高频变压器的变换隔离交流电压，再次整流和滤波以获得直流脉冲，电池组可以充电。此过程中, 控制器可依据参数的变化 (电池的端电压、电流大小) 实现动态控制, 实施修改充电参数。此外, 为保证系统运行过程中的安全性、可靠性, 设计有过热、过流、过压保护电路。

具体充电过程：充电时，将充电堆的充电手柄与电动汽车的充电插座连接，然后在刷卡区刷IC卡，按照屏幕上的提示选择充电模式进行充电。在整个充电过程中，监控单元将实时监控充电接口的连接状态、电压和电流，并在出现异常时立即发出警报。为了保证充电桩的高效运行，采用模块化的原则编写了主程序。

主程序包括：IC卡识别模块、中央控制模块、显示模块、打印模块、通讯模块、检测模块等。激活充电桩时, 各模块之间由主程序协调, 从而实现一整套的充电流程。多线程的处理方式可确保各模块之间互不影响。

2 电动汽车充电站的规划

随着电动汽车产业化的普及，电动汽车的数量也在增加。此时，制约电动汽车发展的基础设施是电动汽车充电站。因此，如果你想要电动汽车快速发展，你必须让电动汽车充电站能够大规模发展。在建设电动汽车充电站的过程中，有必要做出合理的规划。如果没有合理的规划，充电站的建设将会更加混乱, 会产生很多的浪费,并且对环境也产生一定的负面影响, 这就违背了保护环境的初衷,因此, 电动汽车充电站的发展前提是形成规模化的产业。在建设之初, 应充分考虑电动汽车的规模、分布情况、用户的出行习惯、城市的路网结构、车流情况以及电池特性等因素, 进行科学的充电设施选址和容量优化, 同时还应该预留一定的裕度, 为电动汽车的持续增长保留适当的空间, 进而形成较为完善的规划方案。因此, 提前对电动汽车充电站进行规划不仅可以满足用户的充电需求, 也能使得资源可以合理的配置。电动汽车充电站能够正常运行离不开高功率的电力支持, 电动汽车充电与电动自行车充电的不同之处在于其充电速度必须得到保障。

3 关于充电桩建设的几点建议

基于上文对充电桩建设的影响因素, 本文提出了几点关于充电桩建设的建议。

3.1 科学选择充电桩站点

首先，选择合理的充电桩施工场地可以节省电动车用户的充电成本。充电桩的建造应该有助于电动车辆的用户获得电力供应，例如在车辆可以方便进出的地方。其次，充电桩的建设应该适应城市道路、给排水、消防等市政基础设施。与其他市政基础设施配套。例如，灌注桩的施工应充分考虑环境保护和消防安全，并与建筑物保持合理的防火距离。同时，还应选择充电桩的位置，以避免爆炸危险、强烈振动和高温的地方。最后, 充电桩的布局要远离浴室、厕所以及容易产生积水的地方。综上所述, 充电桩的布局应当科学、合理, 满足电动汽车的充电需求。因此充电桩一般布置在住宅小区、企事业单位、社会公用停车场等场所, 并应尽量靠近临近的配电站。充电桩基础底座四周应采取封闭措施, 防止小动物从底部进入箱体。

3.2 利用补贴等形式鼓励多元主体建设充电桩

建造充电桩需要更高的成本，因此需要政府和行业组织的一些优惠政策。例如，设立了一个节能专项基金，以支持该地区企业的节能改造和节能产业的发展。同时，节能基金的设立也可以鼓励企业进入充电桩行业，形成企业集群。对相关企业给予一定的投资补贴，如按投资的一定比例返还投资。如广州出台措施对于建设的非个人自用充电桩, 给予建设运营方按照不超过投资额20%的标准进行扶持。对提供3个以上固定车位给充电设施运营企业建设、运营快充充电站的停车场业主, 按照1个固定车位1万元的标准进行扶持。另外还可以鼓励停车场等车辆集聚较多的区域建设充电桩。

3.3 计量与监控系统的设计

测量和监测包括电气和非电气量。电量测量的主要目的是确保充电电能的质量、正确充电和安全保护。因此，需要不同规格的电能质量监测装置、单相或三相电能表以及霍尔传感器来测量电压和电流。对于大功率充电桩，还应配置一个特殊的剩余电流继电器，当剩余电流超过设定值时，发出报警信号或控制断路器断开，以避免剩余电流对人员和设备造成伤害。非电气量的监测主要是电气火灾监测中的温度信号, 通过安装剩余电流式电气火灾监控装置, 通过对温度信号的监测, 结合剩余电流, 发出报警信号或者控制信号, 防止火灾发生。

4 电动汽车充电站的发展趋势

随着汽车消耗越来越多的能源并对环境造成巨大污染，电动汽车的发展是不可避免的，电动汽车充电站的发展也是汽车工业发展的主要方向之一。国家也给予汽车制造商越来越多的支持，从而促进了电动汽车充电站的发展。随着电动汽车的普及，电动汽车充电站将会越来越受欢迎。此时，电动汽车充电站的规划必须提前进行。

结束语：通过对电动汽车充电站发展趋势的分析，可以发现它是当今世界经济发展不可缺少的一部分。因此，如何沿着正确的道路发展电动汽车充电站将变得非常有意义。通过分析发现，电动汽车充电站的发展必须解决以下问题：针对电动汽车的充电特性建立合适的充电需求预测模型、针对不同区域的电动汽车充电桩的不同情况进行合理的规划、研究不同约束条件下的充电站站点建设规划问题等, 在接下来的研究中, 将针对这些问题进行更加深入的分析。